172. Ruido para los posgrados de higiene y Seguridad Industrial.pdf

RUIDO P A R A

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P O S G R A D O S

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HIGIENE Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

Lic. Juan C. Giménez de Paz 2007

RUIDO P A R A

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P O S G R A D O S

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Lic. Juan C. Giménez de Paz 2007

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Lic. Juan C. Giménez de Paz 2007 nobuko

Gimenes de Paz, Juan Cruz Ruido: para los posgrados en higiene y seguridad industrial. - 1a ed. - Buenos Aires: Nobuko, 2007. 176 p.: il.; 21x15 cm. ISBN 978-987-584-105-5 1. Seguridad Industrial. I. Título CDD 614.85

Diseño general: [email protected] Corrección: Cristina Álvarez Hecho el depósito que marca la ley 11.723 Impreso en Argentina / Printed in Argentina La reproducción total o parcial de este libro, en cualquier forma que sea, idéntica o modificada, no autorizada por los editores, viola derechos reservados; cualquier utilización debe ser previamente solicitada. © 2007 nobuko ISBN: 978-987-584-105-5 Agosto de 2007 Este libro fue impreso bajo demanda, mediante tecnología digital Xerox en bibliográfika de Voros S.A. Av. Elcano 4048. Capital. [email protected] www.bibliografika.com

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CONTENIDO Prólogo ............................................................................................................7 1. Introducción …………………………………………………………..............................9 2. Ondas ………………………………………………………………..................................10 3. Energía sonora ……………………………………………………..............................18 4. Sonido y ruido ……………………………………………………...............................25 5. Nivel sonoro y decibeles ......................................................................30 6. Espectros de nivel sonoro y valores índice .....................................40 7. Nivel sonoro continuo equivalente y dosis .....................................53 8. Leq: Comparación entre criterios (Excusa para un cálculo) .........64 9. Influencia del nivel sonoro de una banda en el global (Excusa para un cálculo)...........................................................................68 10. Sistema auditivo ..................................................................................72 11. Pérdida de audición ..............................................................................74 12. Ruidos impulsivos ................................................................................82 13. Calificación de ruidos con perfiles ...................................................87 14. Protección individual ..........................................................................94 15. Campos sonoros .................................................................................100 16. Ruido comunitario ............................................................................109 17. Medidores de nivel sonoro ...............................................................115 18. Absorción sonora ................................................................................121 19. Aislación sonora .................................................................................132 20. Otros sistemas de control ...............................................................142 Apéndice A. Un comentario sobre sistema de unidades ...............153 Apéndice B. Plan de conservación de la audición.............................159 Apéndice C. Leyes de mURPHY en acústica........................................163 Apéndice D. Bibliografía .........................................................................165 Apéndice E. Normas IRAM e ISO ...........................................................169

RUIDO: PARA LOS POSGRADOS EN HIGIENE Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

I 7

PROLOGO Desde comienzos de la revolución industrial, a fines del siglo XIX, la sociedad occidental se ha visto permanentemente confrontada a la polución. Actualmente, los medios de producción entran en conflicto con la necesidad de equilibrar el crecimiento económico con el resguardo del medio ambiente. El ruido, como un contaminante atmosférico más, tiene cualidades especiales tanto en el ámbito subjetivo (percepción) como en el ámbito objetivo (físico). En efecto, aquellos niveles de ruido que se encuentran por debajo del límite de alarma de riesgo auditivo (digamos unos 85 dBA de dosis diaria), pueden ser clasificados en grados muy dispares de molestia por diferentes personas. Sin embargo, para aquellos niveles de ruido que se encuentran por encima del límite de alarma de riesgo auditivo, no habrá gran discrepancia en señalar que originarán potencialmente una pérdida auditiva. Por tal motivo, la obra cuyo privilegio tengo en prologar, representa un extraordinario aporte a la divulgación de conocimientos orientados a la fiscalización y el control de la contaminación acústica. El licenciado Giménez de Paz ha creado un texto claro y conciso, no exento del rigor matemático allí donde es necesario. Y muy directo y concreto en aquellos aspectos donde se requiere ser pragmático. El texto recorre hábilmente, y con gran rigor, los fundamentos de la propagación de las ondas sonoras. Junto con una completa definición de niveles acústicos (de presión, de intensidad y de potencia), es posible encontrar un análisis muy detallado de los fundamentos energéticos en el cálculo del Nivel Continuo Equivalente (Leq). En su segunda mitad, es posible encontrarse con un notable tratamiento de las distintas posibilidades en el cálculo e interpretación de la Dosis de Ruido.

8 I

JUAN CRUZ GIMENEZ DE PAZ

En definitiva, la presente obra representa una notable herramienta de trabajo para aquellos profesionales que deben realizar fiscalización acústica. Especialmente en la aplicación de diferentes normas orientadas a la mitigación de la contaminación acústica. Dr. Ing. Jaime Delannoy Arriagada Director de carrera Ingeniería Civil en Sonido y Acústica Universidad Tecnológica de Chile Santiago de Chile, Mayo de 2007


I 9

1. INTRODUCCION Es un hecho aceptado que el ruido constituye una de las agresiones más generalizadas y difundidas en nuestro medio industrial y urbano, con efectos francamente dañinos, sobre los que debería tomarse más conciencia. Para cuantificar los riesgos a los que se está sometido, deben efectuarse mediciones bajo normas que permitan su evaluación. De acuerdo con esa evaluación, se podrán realizar trabajos de ingeniería que logren una atenuación apropiada. Este escrito tiene por objeto apoyar el dictado de clases sobre RUIDOS en los postgrados de Higiene y Seguridad Industrial o similares, en las facultades de ingeniería de las varias universidades que las dictan y de apoyo a sus profesionales. Si bien con el dictado de una materia no se puede formar especialistas, la meta es que quienes la cursen y complementen con este material, tengan ideas claras sobre los parámetros que caracterizan a los ruidos, su afección sobre las personas que los perciben, las normas que lo regulan y las técnicas disponibles para su control. El desarrollo del trabajo toma a la legislación y normativa argentinas como base. La Resolución 295/2003 es la herramienta fundamental; es la actualización del Decreto Nº 351/79, Reglamentario de la Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo Nº 19587 que datan de los años 1979 y 1972 respectivamente. Ambos documentos fueron de avanzada en su momento, aunque hoy pudieran estar superados por el mayor conocimiento de los efectos nocivos de los ruidos, la formulación de índices para evaluación y muy especialmente, por el desarrollo tecnológico en equipamiento de medición y en el software específico incorporado a los equipos y para la evaluación de las señales acústicas.

10 I


La organización del texto sigue el programa típico de la materia: parte con una descripción formal de ondas sonoras y energía para derivar luego a los conceptos de ruido y el sonido. Se trata luego las variables descriptivas fundamentales y los índices calificadores del ruido desde el punto de vista científico y legal. Los temas posteriores dan excusa para el manejo de los parámetros a través de un álgebra específica, ilustrado con gráficos y tablas. Finalmente, se considera los conceptos de absorción y aislación sonoras, protección personal y otras herramientas para control del ruido. Se cita brevemente los medidores de nivel sonoro. Se incluyen expresiones matemáticas para las definiciones, aunque se evita manejos de mayor complejidad que desvíen la atención de lo conceptual. Se requiere recordar especialmente el concepto de logaritmo. Cuando la aridez de algún punto frene el entusiasmo por la lectura del texto, puede saltearse hasta las Leyes de mURPHY en Acústica y luego regresar al tema...

2. ONDAS Se supone gas ideal (aire en condiciones usuales responde a esta hipótesis) en estado de equilibrio al que se impone una perturbación (plano infinito). Se produce una modificación en la densidad local. A su incremento le corresponde un incremento en la presión local. La energía acumulada se repetirá (en ambos sentidos) con un cierto desplazamiento hacia el medio produciéndose un proceso repetitivo. Las ecuaciones básicas para el fluido compresible no viscoso son en primer lugar la de continuidad y la de Euler, las que en conjunto regulan las oscilaciones resultantes de las partículas que ejercen trabajo sobre sus vecinas. Tienen energía cinética, con disminución e incremento en la densidad.

∂ρ ∂ + (ρ v ) = 0 ∂t ∂ x ∂v ∂v 1 ∂ p + v = − ∂t ∂ x ρ ∂ x

(1)


I 11

Estas ecuaciones al no ser lineales, no admiten superposición. Se harán luego hipótesis para cambiar estas condiciones. Los elementos del gas están sujetos a efectos termodinámicos, con su ecuación de estado. p

= ρ

R T M

(2)

(M: Peso molecular) Se tienen cuatro variables (p, ρ , v, T) por lo que falta la cuarta ecuación: conducción térmica. Por los cortos períodos de cada ciclo, los procesos son muy rápidos, con gases que tienen baja conductividad térmica, por lo que pueden considerarse procesos adiabáticos. Vale lo siguiente (cuarta ecuación) para un proceso adiabático1: p = A ρ

γ

;

γ =

C P C V

;

p p0

γ

 ρ  =     ρ  0

En las que Cv y C p son respectivamente los capacidades calóricas a presión y volumen constante. C v = (5/2)R y Cp = (7/2)R, por lo que γ = 1,4. Para operar con condiciones de linealidad, se supondrá apartamientos pequeños respecto al equilibrio en procesos periódicos. Por la simetría plana adoptada, será v = v(x,t) por lo que, considerando además condición de fluido no viscoso, será para todo t,

∇ ∧ v = 0 ⇒ ∇ φ = v ∇ ∧ v : rotor ν . 1

Estos temas propios de termodinámica, pueden verse por ejemplo, en: www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html

(3)

12 I


Apartamiento pequeño significa en general que para la magnitud L, δ L << L, siendo δ L su variación y L, su estado estacionario. Para el tipo de problema en marcha, la condición es a/λ << 1 (p.e. igual o menor que 0,01), a corresponde a una coordenada lagrangiana mientras que x a una euleriana. Periódico significa que para la distancia característica λ , todo el proceso según x se repite. Según t , también se repite para un tiempo característico T . Como una guía de argumentos plausibles para linealizar las expresiones, la condición anterior puede plantearse para el segundo sumando de la ecuación de Euler (que da la característica no lineal a la ecuación). a ∂v a ≤ = 2 ∂t T .T T

(4)

Además, v ∂v

a a

∂ x ≅

∂v ∂t

T

λ T a

T

=

a

λ

< 0 ,01

2

(5)

Por lo que la relación entre el segundo y primer sumando de Euler, sería v ∂v

a a

∂ x ≅ T λ T = a < 0,01

∂v ∂t

a

T

λ

2

(6)

Pudiendo despreciarse y queda en consecuencia linealizada, de la forma2, 2

Lo que se acaba de hacer es darle contornos que limitan la validez de un modelo. En tanto no se satisfaga la condición a/ λ < 0,01, no será válida la expresión lineal de la ecuación de Euler. En todos los modelos se incluyen condicionantes que deben conocerse para limitar su aplicabilidad.


∂v 1 ∂ p =− ρ ∂ x ∂t

I 13

(7)

En lo que sigue se diferencian las variables del estado estacionario (constantes) de las que corresponden a la perturbación (variables). ρ = ρ 0

+ δρ

v = 0 + δ v p

= p0 + δ p

(8)

De esta manera, la ecuación de Euler linealizada se escribe:

∂ 1 ∂ ( δ p ) (δ v ) = − ∂t ρ 0 + δρ ∂ x

(9)

y la del proceso adiabático, δ p

= A γ ρ γ −1 δρ

(10)

para las que se consideran los apartamientos como infinitésimos desde el punto de vista matemático. Puede jugarse con la anterior, δ p

= A γ ρ γ −1 δρ =

Aγ ρ γ

ρ

( A ρ )γ δρ = p γ δρ = κ δρ = γ

S

ρ

ρ

ρ

δρ

(11)

donde κ s = γ p es el módulo de compresión adiabático en un gas ideal. κ s representa el elemento de restauración y p, el inercial. En forma general, este módulo está dado por

14 I


∂ p  κ S = ρ  ∂ρ   S

(12)

Puede escribirse entonces como vinculación de los apartamientos de equilibrio de p y ρ ,

κ S ∂ p  2  = = δ p = δρ δρ c 0 δρ  ∂ρ  ρ = ρ ρ 0

(13)

en la que 2 0

c

κ S ∂ p  =  → c 0 =  ρ o ∂ρ  ρ S 0

(14)

con c 02 esencialmente positivo indicando con S, entropía constante, cantidad que depende de la naturaleza del medio y de su estado no perturbado. c 0 tiene unidades de velocidad (m/s). Con ésto, la expresión de Euler linealizada queda como

∂ ( δ v ) = − ∂t

≅

∂ (δρ )  δ p  ∂ x  ρ 0 1 +   ρ 0  1

c 02

∂ (δρ ) 2 1 ∂ = c 0 (δρ ) ρ 0 ∂ x ρ 0 ∂ x

c 02

(15)

teniendo en cuenta que como con la condición dada entre a y λ , es


δρ << ρ 0

I 15

.

A su vez, la ecuación de continuidad se puede re escribir con la misma notación:

∂ ∂ δρ ) + ρ 0 δ v + δ v δρ ] = 0 [ ( ∂t ∂ x

(16)

Como el corchete no es lineal, se verá la condición para lograrlo. Agrupando,

 δρ  ∂ ∂  δρ ) + ρ 0 δ v 1 + ( =0  ∂t ∂ x  ρ 0 

(17)

puede despreciarse el segundo sumando del corchete. Aplicando la derivada de una suma (ρ 0 = constante),

∂ ∂ ( ( δρ ) + ρ 0 δ v ) = 0 ∂t ∂ x ∂ ∂ ( ( δρ ) + ρ 0 δ v ) = 0 ∂t ∂ x

(18)

Ambas expresiones iniciales ya linealizadas toman la forma: ρ 0

∂ ∂ ( ( δ v ) = −c 02 δρ ) ∂t ∂ x ∂ ∂ ( ( δρ ) = − ρ 0 δ v ) ∂t ∂ x

(19)

Si en lugar de la simplificación de trabajar sólo en una dimensión, lo fuera en tres, las expresiones últimas se escribirían formalmente,

16 I


d u dt

= −c o2

1 d ρ = ρ o dt

∇ p ρ

−∇ ⋅ u (20)

indicando la condición de vector la notación con la raya inferior y con el punto medio, producto escalar (del operador nabla con el vector). Derivando las (19), la primera respecto de t y la segunda de x , 2 ∂2 ∂ ρ 0 2 (δ v ) = −c 02 δρ ) ( ∂ x ∂t ∂t

(21)

y

∂2 ∂2 ( ( δρ ) = − ρ 0 δ v ) 2 ∂ x ∂t ∂ x

(22)

Igualando por el miembro de derivadas cruzadas en ambas, 2 ∂2 2 ∂ (δ v )= c 0 2 (δ v ) 2 ∂t ∂ x

(23)

Procediendo de la misma manera pero derivando la primera respecto de x y la segunda respecto de t , se llega finalmente a 2 ∂2 ∂ 2 ( ) (δρ ) c δρ = 0 2 2 ∂t ∂ x

(24)

A este tipo de ecuaciones diferenciales corresponde una solución general de la forma:

(

)+ G( x + c t )

δ v = F x − c 0 t

0

(25)


I 17

con una familia amplia de soluciones. Antes de seguir, se puede modificar las ecuaciones anteriores teniendo en cuenta que la condición de flujo irrotacional (3) y que en consecuencia v =∇φ , se puede llegar (sin efectuar aquí los pasos), que la Ecuación de Euler y la de continuidad toman la forma más compacta,

∂φ δ p =− ρ ∂t

∂ (δρ ) = − ρ ∇ 2φ ∂t

(26)

Se retoman las expresiones anteriores. Conociendo las condiciones iniciales, δ v ( x )

en t = 0

∂ δ v ( x ) ∂t

en t = 0

(27)

tiene solución el problema particular que se trate. Las funciones F y G representa la propagación según x creciente y decreciente respectivamente. Para (x – c 0.t = a) se tiene F(a)=cte [lo mismo para G(x)]. Para otro valor de x existe un t para los que se cumple x – c 0.t = a, y por lo tanto el mismo valor F(a). Lo mismo para G(x). La periodicidad de la respuesta del medio a la excitación (pequeñas amplitudes) se lo vio sin necesidad de encontrar la solución a la ecuación diferencial, que se sabe que es una combinación de funciones senoidales. Estas formas son esenciales ya que cualquier movimiento periódico se puede descomponer en una combinación de ellas, a través de las series de Fourier.

18 I


La constante c0 que vincula a las variables x y t es la velocidad de propagación de la excitación (sonido) en ese medio, que en un proceso adiabático en un gas ideal, es 2 0

c

p 0 ∂ p  =  → c 0 = γ  ∂ρ  S ρ 0

(28)

Como se ve, depende de propiedades del gas y de los valores de la presión y densidad estáticas del gas. Con los valores típicos de presión y densidad del aire ambiente, se tiene la velocidad del sonido en esas condiciones. La expresión (28) se puede transformar en otra más práctica, si se reemplaza la presión Po por la expresión (2), el cociente R/M resultante, por su valor 287 J/K.kg. Finalmente si se reemplaza la temperatura absoluta (T) en kelvin por la temperatura Tc en ºC (Tc = T - 273):3 c (T c ) = 331 1 +

T c

273

(29)

3. ENERGIA SONORA Por lo visto, El sonido es la respuesta de un medio elástico (en particular, aire) a una ∆x excitación mecánica de un elemento que está S inmerso o en contacto ∆V = S.∆x con él: voz, motor, parlante, instrumento musical, golpe, etc. los que Figura 1 reciben el nombre genérico de fuente sonora. Las unidades, valores de las constantes para el aire y gases ideales, pueden ampliarse en: http://enciclopedia.us.es/index.php/Velocidad_del_sonido. 3


I 19

Considerando ondas planas progresivas según el eje X, se puede considerar un volumen elemental como se indica en la figura 1. Este avance implica variaciones locales de presión (presión sonora) lo que significa almacenamiento de energía y disponibilidad para la compresión-descompresión y aceleración de partículas. Para las energías cinética (E c) y potencial (E p) de elemento elástico, las respectivas expresiones son4: E c

1

= ρ v 2 ∆V 2

( )

2

1 2 1 kx 1 F 2 E p = − kx = = 2 2 k 2 k Donde F = pS es la fuerza externa y k es la rigidez5 , k =

Y × S

∆ x

=

ρ c 2

(30)

× S

∆ x

(31)

donde Y es el módulo de Young, en N/m 2 que, para propagación de una onda elástica plana vale la igualdad6, Y = ρ x c 2 (K s). Con estas relaciones se puede escribir para la energía potencial: E p

=

1 2

2

p S

S × ∆ x Y × S

=

1 2

p

2

∆V Y

=

1 p 2 ∆V 2 ρ c 2

(32)

Las dos últimas expresiones para la energía cinética y potencial se reúnen, quedando, El tratamiento sigue el libro de M.Möser y J.L.Barros (traductor), “INGENIERIA ACUSTICA Y APLICACIONES” Edición de los autores (), 2004. Las primeras expresiones se dan como conocidas a fin de evitar tener que partir de consideraciones más básicas. Acá se modificó la nomenclatura. 5 En el libro de Möser citado, se deslizó un error, dice: s = ES ∆ x = ρ c 2 ∆ x cuando debe ser la (31), con cambio de nomenclatura, E por Y. 6 J.J.Roederer, “MECANICA ELEMENTAL”. Eudeba (Buenos Aires, 2002) pg.222. 4

o

20 I

E =


1  p 2

 2 2  ρ c

 + ρ v   ∆V  2

(33)

siendo el paréntesis junto con el factor 1/2, la densidad de energía D. La energía E en un volumen V donde se propaga el sonido es E = D x V . D

1  p 2

=  2 2  ρ c

 + ρ v    2

(34)

La densidad de energía tiene por unidad, J/m3. Para un gas (en particular, aire) de densidad ρ y velocidad de propagación c de la señal sonora, se establece la relación entre velocidad v de partícula y la presión p, debido a la impedancia característica del medio (expresiones 37 y 38) p v = ρ c → v = p ρ c por lo que la última expresión se puede escribir como, D

1  p 2

   = ρ =  2+ 2 2  2  ρ c ρ c  p 2  1  p 2 =  2 + 2  =  2  ρ c ρ c  =

p 2 2

ρ c

=

p 2

p 2

ρ c × c

(35)

Se puede observar que la densidad de energía es proporcional a la presión sonora al cuadrado: D ∝ p2 que es lo que interesaba mostrar. En forma más general, la densidad de energía D en J/m3 dada por la última igualdad 35, se puede escribir como


D

=

I 21

p 2 Z × c

(36)

donde p es la presión sonora en Pa, Z es la impedancia específica del medio (en general aire) en N.s/m3 y c la velocidad de propagación del sonido en m/s. Esta nueva variable acústica Z, es una propiedad (número complejo) del medio de propagación, que relaciona a la presión sonora y velocidad v de sus partículas vibrantes mediante la definición: Z =

p v

(37)

La impedancia específica mide de alguna manera, la adaptación o facilidad que el medio presenta a la fuente sonora para aceptar la transmisión del sonido a través de él. Afortunadamente para las ondas sonoras progresivas en espacio libre, Z es un número real que depende de la densidad de ese medio (ρ ) y de la velocidad de la transmisión (c), pudiéndose calcular su valor mediante la expresión: Z = ρ × c

(38)

Para el aire a una temperatura de 20 ºC y presión atmosférica normal, su valor es algo menor que 415 N.s/m 3. Se define también una escala en decibeles (cuyo concepto se verá en el apartado 5) para la densidad de energía, nivel de energía sonora (LD). Su valor de referencia es Do = 0,000 000 000 001 J/m3, o lo que es lo mismo, Do = 1 pJ/m3.

22 I


 D  = 10 lg    D  o 

LD

(39)

El nivel de potencia sonora LW , representa a la cantidad de energía que se emite en la unidad de tiempo. Está dado por, LW

 W  = 10 lg    W  o 

(40)

donde W es la potencia sonora en W y W o = 0,000 000 000 001 W ó 1 pW. Otra magnitud de importancia en relación con la propagación de sonido, es la intensidad de energía sonora que indica la cantidad de energía que en la unidad de tiempo atraviesa un área de 1 m 2. Nivel de intensidad sonora LI de la forma, LI

 I  = 10 lg     I o 

(41)

donde I es la intensidad en W/m2.s e Io = 0,000 000 000 001 W/m2.s ó 1 pW/m2.s. Nuevamente, los valores que entran en juego son muy reducidos comparados con nuestra escala humana diaria. Por ejemplo, el paso de un hombre corriendo representa una intensidad un millón de veces mayor que la del sonido de una bocina de auto a 4 m de distancia. No es casual por supuesto, que coincidan los valores de referencia para LW y LI, ya que la intensidad que atraviesa 1 m2 coincide numéricamente con la potencia irradiada.


I 23

Efectivamente, si se piensa que la intensidad que atraviesa 1 m2 que rodea completamente a una fuente sonora que irradia una potencia W (energía por unidad de tiempo), la energía que atravesará esa superficie en cada segundo será igual precisamente a la intensidad I, luego vale la relación: I =

W S

(42)

donde W es la potencia en W liberada al medio por la fuente y S es la superficie atravesada, en m2. Cuando S = 1 m2, entonces numéricamente, I = W . Razonamientos simples llevan a relacionar la densidad de energía D con la intensidad I mediante la expresión (ver figura 1). I

= D × c

(43)

donde c es la velocidad del sonido en m/s. Si una o más fuentes sonoras entregan en conjunto una potencia sonora W en un recinto, se establece en el mismo una densidad de energía D igual a [ver (42) y (43)], D

=

W S × c

(44)

También puede deducirse otra expresión de utilidad para la presión al cuadrado p2 (Pa2), medida en cualquier punto de la superficie S (m2) que rodee completamente a la fuente sonora que irradie una potencia W en watt, en un medio como el aire con impedancia específica Z= p x c (aprox. 415 N.s/m 3 ). Hint: I = p x v, definición de Z y expresión (42).

24 I

p

2


=

W × Z S

(45)

De esta última relación, incorporando los valores de referencia para p y W de la tabla 1, la expresión para la superficie de una esfera de radio r , S = 4π r r 2 , el valor de la impedancia Z = ρ c = 415 N.s/m3 y con unos pocos pasos algebraicos acá resumidos, se puede vincular nivel sonoro L con nivel de potencia sonora LW, (lo que también se deducirá por otro camino, ver expresión 85). p2

=

W×Z S

=

ρc = 2 2 2 Wo p o po 4πr  p 2   Wo ρ c   W  2     lg lg lg ( ) 10 lg  2  = 10 + 10 × − 10 r = 2       Wo   p o   p o 4π  L = L W − 10,8 − 10 lg (r 2 ) =

p2

=

W

×

Wo

×

(46)

Resulta finalmente que, para fuentes que emiten sonido que se expande en esferas concéntricas con la fuente (medio isótropo en espacio libre, fuente puntual), el nivel sonoro disminuye respecto del nivel de potencia según una constante y el cuadrado de la distancia. Tabla 1 DEFINICIONES DE NIVELES Y VALORES DE REFERENCIA Nivel De presión

Definición  p 2  10 lg  2  p  o 

Valor de referencia Po = 0,000 02 Pa


De potencia De intensidad De densidad de energía

De energía

10 lg  W

   W o 

10 lg   I



10 lg  D



I o

Do

10 lg   E



  

E o

I 25

Wo = 0,000 000 000 001 W Io = 0,000 000 000 001 W/m2

  

Do = 0,000 000 000 001 J/m3

  

Eo = 0,000 000 000 001 J

4. SONIDO Y RUIDO El sonido es de acuerdo con lo visto, la respuesta de un medio elástico (en particular, aire) a una excitación mecánica de un elemento que está inmerso o en contacto con él: voz, motor, parlante, instrumento musical, golpe, etc. los que reciben el nombre genérico de fuente sonora. En lo que sigue, se interpreta conceptualmente lo resultante del manejo matemático. Las capas de aire en contacto directo con la fuente sonora, reciben los pequeños impulsos generados por ella, entrando en oscilación y transmitiendo su movimiento a las capas siguientes y así sucesivamente hasta hacer llegar este movimiento a capas más alejadas. Se entiende así que el sonido sea un concepto dinámico: la transmisión de una información a través de un medio elástico, originada en una fuente sonora y que será capaz de ser percibida a distancia mediante algún detector específico (oído, micrófono). Desde el punto de vista microscópico se observaría el movimiento de las “partículas” de aire oscilando alrededor de la posición de equilibrio (ausencia de sonido) y chocando con sus vecinas transmitiéndoles de esa forma el movimiento que recibieron a su vez de las partícu-

26 I


las anteriores. Desde el punto de vista macroscópico lo que se observa es la transmisión global de la información recibida de la fuente: su sonido, como una nueva forma de energía. Se podría decir que es similar a la caída de una fila de fichas de dominó: cada una recorre sólo su propia trayectoria de caída pero el conjunto recorre la fila completa con su información: “La primera de la fila se ha caído hacia este lado”. El ejemplo más simple es el originado origi nado por un plano oscilante (pistón) en el extremo de un conducto que en contacto con la “primera capa de partículas de aire” le cede su movimiento y que en forma sucesiva se transmite “de capa en capa” copiando el movimiento de las anteriores. Para un tono puro (una única frecuencia), cada partícula tiene un movimiento oscilatorio armónico, pero la señal se transmite en forma progresiva (sonido) con la información: “el pistón se mueve de la misma manera en que me voy transmitiendo”7. Las variaciones temporales en cada sitio fijo en el que aumenta la presión de aire (mayor cantidad de partículas) y disminuye (menor cantidad de partículas) se denomina presión sonora. Sentido de avance del sonido

Movimiento de vaivén del pistón

“Partículas” de aire en movimiento Variación de la densidad instantánea del aire

Figura 2

Las expresiones resultantes en la ecuación de ondas, indican que si se presta atención sólo a un pequeño volumen del aire, se “observaría” el movimiento de vaivén de cada partícula. Si se “tomara una fotografía” de todo el conjunto, se vería que el movimiento global del aire también tendría una configuración de un movimiento global de vaivén, como se ilustra en la figura 2, (en la que la onda corresponde a un tono puro y el dibujo a un sonido algo más complejo). 7

Para visualizar estos movimientos, www.kettering.edu/~drussell/Demos/waves/wavemotion.html


I 27

Es importante considerar al movimiento simple de un tono puro, ya que todos los movimientos periódicos resultan de combinaciones de tonos puros. En las figuras 3 se muestran dos ejemplos de dos movimientos periódicos resultantes (trazo grueso) de dos y tres tonos puros respectivamente, que difieren entre sí en amplitud y ancho de la oscilación. El juego de acercamiento y alejamiento de las “partículas” entre sí, provoca zonas de exceso y reducción de la presión atmosférica en forma alternada, llamada presión sonora”. Esta variable es un promedio de las posiciones relativas de las “partículas” de aire entre sí: cuanto más próximas se encuentren unas de otras (aumentando la densidad de ellas en cada unidad de volumen) tanto mayor será la presión en ese punto.

Frecuencia f1 Frecuencia f2 Superposición

Figura 3a

28 I


Frecuencia f 1 Frecuencia f 2 Superposición Frecuencia f 3

Figura 3b

La presión sonora es entonces, la variación de la presión atmosférica con el paso de la señal acústica. La rapidez con que se producen estas variaciones está dada por la frecuencia que indica el número de tales variaciones por segundo. La interpretación subjetiva de la frecuencia es la altura de un sonido: a mayor frecuencia tanto más agudo se lo percibirá (mayor altura). Pueden considerarse para el sonido tres regiones de frecuencias dentro del rango de interés en este trabajo: las bajas, hasta los 250 Hz (nombre de la unidad: hertz; símbolo: Hz)8; las altas, por sobre los 2 000 Hz y las medias como las ubicadas entre esos valores. Para frecuencias menores se está en el campo de los infrasonidos, mientras que sobre ellas, se está en el de los ultrasonidos. Esta unidad (por algunos aún mencionada como “ciclos por segundo”) como las otras que se emplean en este texto responden al SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) como lo establece la Ley Nº 19 511 y Decreto Reglamentario 1 157 del 2 de marzo de 1972, publicado en el Boletín Oficial de fecha 11 de mayo de 1972: “El SIMELA es de uso obligatorio y exclusivo de todos los actos públicos o privados de cualquier orden o naturaleza. Las disposiciones del presente artículo rigen para todas las formas y los medios con que los actos se exterioricen”. En el apéndice A hacen algunos comentarios sobre el SIMELA. 8


I 29

El sistema auditivo de un ser humano otologicamente normal, permite percibir sonidos con frecuencias entre 20 y 20 000 Hz aproximadamente. La edad contribuye a disminuirla por un efecto natural conocido como presbiacusia, que afecta más notablemente al hombre que a la mujer, disminuyendo la audición principalmente en el rango de las frecuencias altas. A este efecto natural se le agrega como agente externo para la pérdida de audición, la agresión sonora originada por ruidos, los que además producen efectos indirectos sobre las personas, en particular, molestia. Muchos sonidos son agradables o al menos no causan disturbios de ningún tipo. Estas interpretaciones son subjetivas e individuales como es fácil advertir en el siguiente ejemplo: un sonido musical puede ser agradable, pero cuando es necesario concentrarse en una tarea intelectual, tal fragmento musical puede ser considerado como molesto. De esta manera, puede distinguirse un ruido de un sonido como todo aquél capaz de causar molestia o daño. La norma IRAM 4 0369 define al ruido en dos sentidos tomando la primera el carácter subjetivo que aquí interesa: Definición C107 a) “sonido desagradable”; b) “sonido, generalmente de naturaleza probabilística, que no exhibe componentes de frecuencias definidas” Existen varias características que contribuyen a que un sonido sea un agente molesto o dañino, siendo generalmente su “volumen” la más relevante.

9

Norma IRAM 4 036:1972 “Acústica - Definiciones”.

30 I


5. NIVEL SONORO Y DECIBELES La pequeña variación en la presión estática del aire durante el paso de un sonido (presión sonora) es fácilmente detectable. Su rango de variación entre los umbrales de audición y de daño auditivo, es enorme: tanto como la que media entre 1 y 1013! Esta amplitud hace impracticable el empleo de las presiones sonoras en forma directa para analizar a los sonidos. Para evitar este inconveniente, es que se han inventado los decibeles. El decibel (símbolo: dB) es la décima parte del bel y cuantifica una magnitud logarítmica conocida como nivel sonoro. De esta manera, se reduce el amplio rango anterior a uno menor con una variación entre 1 y algo más que 102. Su interpretación subjetiva es la “fuerza” del sonido o su “volumen”. La introducción de los decibeles tiene además otra razón para ser incorporados a la Acústica y es que su escala (logarítmica) es similar a la sensibilidad del oído humano para discriminar intensidades relativas de los sonidos, tal como se verá. El nivel sonoro define una escala en decibeles en función de la presión sonora al cuadrado (valor rms) ya que como se vio en el apartado 2, la potencia y energía sonoras son proporcionales a p2. Su expresión matemática es:

 p 2  L = 10 lg  2   p  o 

dB

(47)

que también se suele escribir (con ciertas limitaciones) como:

 p   L = 20 lg    po 

dB

(48)


I 31

donde L10 significa nivel de presión sonora o simplemente nivel sonoro, medido en dB, lg11 es el logaritmo en base 10 de la relación entre p, presión sonora de la señal acústica en pascal (Pa) y po es la de referencia igual a 2 x 10-5 Pa ó 20 µPa (micropascal). Se dirá entonces, que un nivel sonoro es de tantos decibeles referidos a la presión po. Normalmente no se hace mención explícita a esa presión de referencia por estar su valor normalizado internacionalmente. A modo de ejemplo, si un determinado sonido tiene una presión sonora p = 10 Pa, el nivel sonoro correspondiente es de aproximadamente 114 dB. En efecto, el cociente (10/2x10-5)2 es igual a 250 000 000 000 Pa2, por lo que le corresponde el valor L = 113,979 dB que en forma más correcta, son los 114 dB mencionados. En aplicaciones de ingeniería, los decimales carecen de importancia. El valor de referencia po no aparece sólo porque el argumento de un logaritmo deba ser adimensional, sino por un hecho más interesante: surge de la relación entre estímulo externo (sonido) y la sensación sub jetiva (percepción sonora). Pertenece a un conjunto de relaciones similares referidas a otros estímulos: peso, luminosidad, etc. conocidos como Ley de Weber-Fechner12. Esta ley expresa en términos generales, que la variación de la percepción subjetiva R es proporcional a la variación relativa del estímulo externo S, o sea,

∆R = k

∆S S

(49)

A partir de las variaciones infinitesimales para llegar a la relación entre los valores puntuales de R y S, se obtiene:

Corresponde a la nomenclatura de las normas internacionales (L: Level) adoptada por IRAM. “lg” representa a los logaritmos decimales; “ln” a los naturales y “ logn“ en general, a los logaritmos en base n. 12 Ver esta ley en www.neuro.uu.se/fysiologi/gu/nbb/lectures/WebFech.html o más general, http://dictionary.laborlawtalk.com/Weber-Fechner_law). 10 11

32 I


dS dR = k S

→ R = k ln (S ) + C C = −k ln (S o )

 S   R = k × ln   S  o 

(50)

La constante de integración C , toma el valor de la segunda igualdad, al asignarle el valor umbral So para el estímulo, para el que recién se tiene percepción. El paso de la (50) a la (47) que define al nivel sonoro es inmediata, dándole a la constante el valor k = 10 x lg(e) = 10 x 0,4343, para el argumento S/So = (p/po )2, como se puede verificar fácilmente. Para nuestra escala en decibeles, el valor de referencia So = po2 = (2 x 10-5 µPa)2 es el umbral de audición (estadístico) para un tono de frecuencia de 1 kHz. No debe perderse de vista lo hecho con esta definición: es una forma de expresar la energía involucrada en una señal sonora en términos relativos a otra tomada como referencia. El precio que se paga por esta definición es generar un álgebra menos directa. No se trata por otro lado, de una unidad genuina, no teniendo existencia física como sí lo tiene, la energía a la que representa. Lo que tiene sentido sumar o restar por ello, es la energía sonora. El argumento de la expresión (47) es proporcional a esa energía, por lo que es con lo que debe operarse. Debe recordarse primero que si, Y = log x , entonces, x = antilog (y) o lo que es operativamente más útil, x = 10 y .

En consecuencia, para efectuar la suma de n cantidades expresadas en decibeles, Li , siendo en forma genérica cada uno de ellos la dada por la (47), deberán efectuarse los pasos siguientes: 1. Despejar los argumentos de cada sumando:

p i 2 p 02

= 10 0,1×L

i


I 33

2. Sumar las cantidades proporcionales a la energía a través de los segundos miembros de las igualdades anteriores: p 2 p 02

n

=∑ i =1

p i 2 p 02

n

= ∑ 10 0,1×L

i

i =1

 n 0,1×L 3. Calcular el nivel resultante: L = 10 lg  ∑ 10  i =1

i

   

Resumiendo los tres pasos, para un conjunto { Li }, el nivel suma está dado por:

L = 10 lg

∑

10 0,1×Li

(51)

Es inmediata su generalización para la diferencia entre los niveles L1 y L2 (L1 > L2 ):

L

(

= 10 lg 10 0,1×L − 10 0,1×L 1

2

(52)

La multiplicación de L por el número n, es decir sumar n veces el nivel L, puede deducirse de la suma, dado que la sumatoria de n niveles iguales L se reduce a: n

∑ 10 i =1

0,1×L

(

)

= n × 10 0,1×L ∴ 10 lg n × 10 0,1×L = 10 × lg (n ) + 10 × lg10 0,1×L = 10 × lg (n ) + L

Sólo se han empleado propiedades de los logaritmos: el logaritmo de un producto es igual a la suma de sus logaritmos (propiedad fundamental para haber inventado la ya perimida regla de cálculo!) y el logaritmo de una potencia es igual al exponente por el logaritmo de la base (y que el logaritmo decimal de 10 es igual a la unidad). Así, no se puede decir que “1 + 1 = 2” o “siempre que se incremente en 1, habrá que sumar 1”. El resultado de incrementar en 1 dB difiere según sea el valor que se va a incrementar. Lo que se mantiene constante

34 I


es el incremento porcentual de la energía sonora asociada. Cuando el nivel sonoro se incrementa en 1 dB, la energía sonora aumenta en un 26% de su valor. Para el caso importante de un incremento en 3 dB, la energía sonora asociada se incrementa en un 100%. Pasar de 90 a 93 dB, es decir ¡un incremento en “sólo” 3 dB significa un aumento del doble en energía! Este mismo 100% corresponde al aumento tanto de 100 a 103 dB como de 55 a 58 dB. Estos cálculos pueden efectuarse a partir de una modificación de la definición (47) válida para calcular la variación en decibeles debido a la variación de energía sonora:

 p12  ∆L = 10 lg  2    p2 

(dB )

(53)

donde L es la variación en decibeles y p1 es el valor incrementado o disminuido respecto de p2; L puede ser positivo si se trata de un incremento respecto de p2 o negativo si es una disminución. Si p1 = p2 la variación es nula, L = 0. Lo dicho puede ahora expresarse formalmente con la expresión anterior. Si una energía es doble de otra, p12 = 2 x p22, (recordando que la energía es proporcional a p2), resulta que ∆L = 10 lg(2) = 3 dB, independientemente de los valores de p1 y p2, por lo que una variación 3 dB significa siempre una duplicación de la energía sonora. Véase la inversa: disminuir en un 50% de energía sonora es reducir a su nivel sonoro en “sólo” 3 dB. Se concluye por todo ésto, que no puede hablarse de variaciones en tanto por ciento en decibeles, como es lícito para las relaciones lineales, puesto que ese tanto por ciento se traduce en variaciones diferentes de energía según a qué valor de partida se refiere.


I 35

En la figura 4 se da un nomograma que permite efectuar las operaciones de suma y resta y además, hacer algunas observaciones. Como notación se empleará el símbolo “+” para indicar suma aritmética entre números y “⊕” para la suma de decibeles o energética. Escala superior

Escala inferior Figura 4

El nomograma representa la suma LT (o resta) de pares de valores en decibeles que es la forma gráfica de su expresión analítica (51). La forma operativa del nomograma es la siguiente: Suma de los niveles sonoros de dos fuentes, cada una contribuyendo con niveles L1 y L2 respectivamente para las que se quiere hallar el efecto total, ésto es, hallar L1 ⊕ =L2 = LT . Suponer que L1 es menor que L2 y su diferencia numérica es n. Se busca el valor n en la escala inferior del nomograma obteniendo el valor correspondiente en la superior. El nivel suma LT resulta igual a la suma numérica entre el sumando menor L1 y el valor , o sea LT = L1 + . Así por ejemplo, si los sumandos son L1 = 58 dB y L2 = 64 dB, su diferencia numérica es n = 6. Para ese valor, el correspondiente en el nomograma es = 7 aproximadamente, por lo tanto el nivel sonoro suma es LT = 58 + 7 = 65 dB. En otras palabras: 58 dB ⊕ 64dB=65dB. Cuando son más de dos las fuentes sonoras contribuyentes, el nivel total puede calcularse empleando el mismo nomograma. Para ello deben elegirse dos de ellas y hallar su suma con los mismos pasos anteriores. Al resultado obtenido se le sumará el nivel sonoro de una terce-

36 I


ra. Siguiendo con ese proceso, se obtendrá finalmente la suma total de nivel sonoro. El orden en que se tomen los sumandos es irrelevante. Sean por ejemplo 5 niveles sonoros que desean ser sumados L1 ⊕L2 ⊕L 3 ⊕L 4 ⊕L 5 = LT ; la suma se logra mediante 4 pasos sucesivos: primero L1 ⊕ L2 = L’, luego L 3 ⊕ L’ = L”, etc. hasta lograr el valor buscado LT . Es interesante notar del nomograma, que cuanto más difieran entre sí los niveles sonoros de los sumandos, tanto más se acerca el valor suma al del sumando mayor (en el monograma n se acerca a ∆). Como criterio, si ambos difieren entre sí en 10 dB o más, en la práctica puede desestimarse la fuente sonora menor, ya que su aporte al valor global es solo una fracción de 1 dB. Otro caso interesante es 80 dB ⊕ 80 dB = 83 dB, que como debía ser, es coincidente con lo ya visto. Obviamente vale para suma de dos niveles iguales cualesquiera sean. Diferencia entre niveles sonoros [expresión (52)] que se simbolizará como “∅”. Sea por ejemplo el caso de un local en cuyo interior existen dos fuentes de ruido que en conjunto establecen un nivel sonoro de 80 dB. Una de tales fuentes en forma independiente mantiene un nivel de 76 dB, requiriéndose conocer el nivel que la segunda proveería por sí sola. Evidentemente la respuesta la da la diferencia (energética) L = 80 dB ∅ 76 dB. Con el nomograma se procede de la siguiente manera: se efectúa la diferencia numérica 80 - 76 = 4. Se busca este valor en la escala superior (∆ = 4) y se debe encontrar el correspondiente en la inferior (n = 1,7). Este valor se suma al substraendo, obteniéndose así la diferencia buscada, L = 76 + 1,7 = 77,7 dB. En otras palabras: 80 dB ∅ 76 dB = 77,7 dB. Debe hacerse notar que el método comentado no es aplicable para el caso en que los sonidos que deban sumarse o restarse sean tonos puros o bandas angostas. Una aplicación importante de la suma es el promedio de niveles sonoros: el valor que mejor representa a un conjunto de niveles cuando


I 37

cada uno tiene el mismo peso, como por ejemplo, están presentes durante el mismo tiempo. Este conjunto puede comprender a los valores obtenidos en diferentes sitios de un ambiente, o de un mismo sitio tomados en momentos sucesivos. Promediar los n valores L ,1 L2 , ... Ln significa obtener el nivel correspondiente al valor medio de sus respectivas energías sonoras. La forma más simple de encontrar un promedio, aunque se aleje de la definición dada, es mediante el promedio aritmético: L

=

1

n

L ∑ n

(dB )

i

(54)

i =1

El promedio energético, directamente relacionado con la definición está dado por: L

 1 n 0,1×L  = 10 lg  ∑ 10   n i =1  i

(dB )

(55)

Como el aritmético es más sencillo y rápido que el energético, se verán las condiciones bajo las cuales puede emplearse al primero como estimador de éste (el “verdadero”). Las posibles diferencias entre ambos se aprecian en este ejemplo: para el conjunto de 8 valores de nivel sonoro {86, 84, 94, 98, 96, 88, 90, 100}, sus promedios toman los valores: L = 92 dB y = 95 dB; 3 dB de diferencia entre ambos. Sea para este análisis el caso de n = 2 valores: L1 y L2 con su diferencia numérica ∆ = L2 - L1. Partiendo de la definición (55) se tiene la cadena de igualdades (56) en las que se hace uso de propiedades de los logaritmos, de donde surge que el promedio energético es igual al menor de los niveles más un término no lineal que depende de la diferencia ∆.

38 I

L


[ 10 = 10 lg

0 ,1×L1

+ 10 0,1×L 2

2

]=

10 + 10 ( ) ]= [ 2 )+ 10 lg  21 [1 + 10 ] = = 10 lg (10 1   [ ] = L + 10 lg  1 + 10  2 

= 10 lg

1

0 ,1×L1

0 ,1× L 2 + ∆

0 ,1×L1

0 ,1× ∆

0 ,1× ∆

1

( dB )

(56)

Si se efectúa el desarrollo en serie hasta primer orden de este último sumando cuando la diferencia ∆ es pequeña (valores a promediar muy próximos entre sí, lo que puede verse en cualquier libro de análisis matemático) se encuentra que el promedio en ese caso está dado por la expresión (54), o sea que en esos casos ambos promedios (54) y (55) son (prácticamente) coincidentes. L

≈ L1 + 12 ∆ = 12 [L1 + L2 ] = L

(dB )

(57)

En el otro extremo, cuando la diferencia ∆ es grande (valores a promediar muy dispares entre sí) se tiene una expresión muy sencilla operando en forma similar a la anterior: L

≈ L2 − 3

dB

(58)

Las aproximaciones (57) y (58) permiten estimar en uno u otro caso, el valor de en forma sencilla, pero cometiendo un error acotado respecto al valor exacto dado por la (55). Para conocer ese error, que es equivalente a decir el grado de aproximación efectuado, se puede emplear el gráfico de la figura 5. Este gráfico surge de la última igualdad de las relaciones (56). Para una determinada diferencia ∆ entre valores a promediar, debe bus-


I 39

PROMEDIOS ENERGETICO Y ARITMETICO 8

4

7 6

Aritmético

Energético

) d ( s o i d e m o r p 2 e r t n e a i c n e r e f i 1 D

3 B

Diferencia

) 5 B d ( s o i d 4 e m o r P3

2 1 0

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Diferencia entre niveles promediados (dB)

Figura 5

carse ese valor en el eje de abscisas y encontrar el correspondiente en el eje izquierdo de ordenadas por medio de la curva llena de trazo grueso (La curva llena de trazo fino representa al promedio aritmético). El valor así hallado debe sumarse al menor de los niveles y el resultado es el promedio buscado. Se observa que para valores reducidos de abscisas (valores a promediar próximos entre sí), la diferencia entre ambos valores en ordenadas es pequeña y es la que se muestra en el eje derecho de ordenadas. La posibilidad de emplear el promedio aritmético depende en un error de incerteza determinado (diferencia respecto del promedio energético), lo que se ilustra con el siguiente ejemplo. Si los niveles son L1 = 88 dB y L2 = 92 dB dB,, con con el valo valorr ∆ = 4 en en ab ab-scisas, el valor encontrado en ordenadas es 2,4 dB, que sumado al menor de los niveles, da 88 dB + 2,4 dB = 90,4 dB (promedio energético). Si se empleara la curva para el promedio aritmético, se leería en ordenadas 2 dB, resultando 88 dB + 2 dB = 90 dB. (El valor exacto según expresión 55, es 90,44… dB). dB). La diferencia diferencia entre entre ambos es 0,4 dB que también también se obtiene del eje de ordenadas derecho. Este es el error de incerteza cometido y según sea el error máximo aceptado para los cálculos, se podrá aceptar o no el promedio aritmético. El error típico en mediciones de campo es 1 dB, por lo que en este ejemplo se puede aceptar el promedio

40 I


aritmético. Adoptando este criterio razonable, la diferencia máxima entre los niveles a promediar (∆), es 6 dB dB.. En el otro extremo, el promedio según el gráfico 6 para L1 =88dB y L2 = 98 dB dB,, res resul ulta ta ≈ 88 + 7,4 7,4 = 95,4 95,4 dB. La cuen cuenta ta exacta exacta arroja arroja = 95,4036... 95,4036... dB mientras mientras que con con la expresión expresión (58): (58): ≈ 98 - 3 = 95 dB. Esta expresión resulta una buena aproximación, si se mantiene el criterio de un error aceptado aceptado de 1 dB respecto del promedio promedio “verdadero” “verdadero”..

Figura 6

Para un criterio con errores de incerteza menores que 1 dB, debe efectuarse el promedio energético mediante la expresión exacta (55).

6. ESPECTROS DE NIVEL SONORO Y VALORES INDICES Cada fuente sonora está caracterizada por su espectro de potencia sonora que le es propio. Se trata de la discriminación de la energía sonora que emite por unidad de tiempo por cada unidad de frecuencia. De este espectro surge el espectro de nivel sonoro en cada punto de un espacio abierto o recinto cerrado. El segundo depende del primero a través de la distancia a la fuente, su directividad, dimensiones y geometría


I 41

del recinto, su capacidad absorbente, ubicación de la fuente y el punto de recepción y las características atmosféricas (presión, temperatura y humedad ambiente). Los sonidos más comunes tienen espectros continuos es decir, que existe un valor de nivel sonoro para cada frecuencia. La obtención de tal espectro es o bien prolongado o costoso a la l a vez que normalmente representa una información innecesariamente abundante, por lo que se emplean bandas de cierto ancho que cubren todo el rango en frecuencias de interés.

Figura 7

Las bandas más usuales son las de ancho de octavas cuyas frecuencias centrales (en una escala logarítmica) están normalizados13 y dados (en negrita) en la tabla 2 dentro del rango teórico de audición de una persona otologicamente normal (unas 10 octavas).

13

Norma IRAM 4 061:1991, “Acústica. Frecuencias Frecuencias normales a utilizar en mediciones mediciones acústicas”.

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Tabla 2 FRECUENCIAS CENTRO DE BANDAS DE OCTAVAS Y TERCIOS DE OCTAVA Banda de Frecuencia (Hz) 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 3.150 4.000 5.000 6.300 8.000 10.000 En negrita las bandas de 12.500 octavas dentro del rango de audición (unas 10 16.000 octavas). 20.000


I 43

Por su definición, cada valor central es el doble del anterior. En general una frecuencia f n es n octavas superior a otra f o cuando se cumple la relación f n

= 2 n f o

(59)

Si se requiere mejorar la aproximación entre el espectro medido y el “real”, deben emplearse bandas más angostas, lo que usualmente se satisface con las bandas de tercios de octavas también normalizadas, cu yos valores centrales son todos los de la tabla 2. Cada octava contiene tres tercios: el de igual valor central y sus 2 adyacentes. Los valores centrales de las bandas de tercios pueden obtenerse a partir de uno cualquiera (central) f 1 mediante: f n

= 3 2n

f 1

(60)

En la tabla 3 se dan valores de anchos de bandas de octavas y tercio de octavas y las frecuencias de sus respectivos extremos. Cada uno de estos valores se calcula a partir de cada frecuencia central denotada como f o. La diferencia de los valores de las dos últimas columnas coinciden con la tercera. Tabla 3 FRECUENCIAS DE CORTE Y ANCHOS DE BANDA NOMINALES (Hz) Ancho de banda Frecuencia central Ancho de banda Frecuencia de corte Inferior Superior 1/1 fo f ox0,707 fo x0,707 f ox1,414 1/3 fo f ox0,231 fo x0,891 f o x 1,123 Puede observarse que los anchos de cada banda van aumentando con el incremento de la frecuencia central ( f o) de cada una. Por ejemplo, para la banda de octava centrada en 125 Hz, su ancho es de aproxi-

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madamente 88 Hz, siendo 707 Hz para la de 1 000 Hz. Esto representa un ancho porcentual constante del 70,5% para octavas y del 23% para tercios. La razón para esta adopción de ancho porcentual constante, es que la discriminación del oído humano entre dos frecuencias, es menor cuanto mayor sea su altura (mayor poder de discriminación para graves). Es una nueva aplicación de la Ley de Weber-Fechner ya mencionada. Para pasar de un espectro de tercios a uno de octavas debe hacerse la suma energética de los niveles sonoros de las tres bandas de tercios incluidas en su octava, siguiendo el proceso de sumas energéticas ya visto. En forma explícita, Loct

 3 0,1×L = 10 lg  ∑ 10  i =1

i

   

dB

(61)

donde Loct es el nivel sonoro de una banda de octavas, en la que los tres niveles Li corresponden a sus tres tercios integrantes. Obviamente el paso de un espectro de octavas a uno de tercios, es imposible sin información adicional. En la figura 8 se da un ejemplo que ilustra la importancia de indicar el ancho de la banda cuando se da un valor de nivel sonoro. Se muestra cada una de las 707 componentes de ancho 1 Hz dentro de la banda de octava centrada en 1 000 Hz. En particular se destaca con una flecha la posición de su frecuencia central a la que corresponde el nivel de 52,7 dB. Se superponen también los tres tercios de la banda, siendo para el tercio centrado en 1 000 Hz, el nivel igual a 76,9 dB. De esta manera cuando se refiere al nivel sonoro de los 1 000 Hz para este caso, tanto podría decirse 52,7; 76,9 ó 81,9 dB. Para perder ambigüedad deberá aclararse el tipo de banda. Otra manera equivalente es decir p.e. que 80 dB en la banda de octava centrada en 1 000 Hz representa una energía menor por unidad de frecuencia que 80 dB en la de tercios de 1 000 Hz.


I 45

Figura 8

En la figura 9 se muestra otro ejemplo de un mismo ruido representado por su espectros en bandas de octavas, de tercios de octavas y de ancho 1 Hz. Se observa que el de tercios “sigue” más fielmente al de banda unitaria. Los niveles sonoros reflejan los valores reales entre las bandas. La banda centrada en 4 000 Hz no se representa porque no está completa y sólo cabe considerar la de tercios centrada en 3 150 Hz, primer tercio de la octava faltante. En todo lo anterior se consideraron relaciones entre energías, pero no entre sensibilidades auditivas para el oído humano. Trabajos de investigación de larga data han concluido que se es más sensible para los rangos medios de frecuencias y en menos medida para los más agudos y menos aún, para las bajas frecuencias. Se muestra en la figura 10, seis curvas de igual sensibilidad auditiva para tonos puros con incidencia normal. Siguiendo cualquiera de esas curvas, una persona representativa de las respuestas estadísticas de numerosas bajo ensayo, interpretaría que la fuerza sonora de un tono se mantiene constante mientras cambia la frecuencia del sonido que recibe. El juego de variar el nivel sonoro del tono, compensando el cambio de

46 I


la frecuencia que permita mantenerse en una misma curva, da origen a la escala en fones. ESPECTROS EN TRES ANCHOS DE BANDA Ancho de 1 Hz

Tercios

Octavas

90 80 70 ) 60 B d ( o r 50 o n o s l 40 e v i N

30 20 10

125Hz 125

250Hz 250

500 Hz 500

11000 000 Hz

2 000 2 000 Hz

000 Hz 44000

0 100

1000 Frecuencia (Hz)

10000 Figura 9

Figura 9

Un valor en fones se corresponde con una de las curvas de la familia ilustrada con seis de ellas. Cada una de las curvas define entonces, un nivel de sonoridad identificado por un valor en fones. N fones corresponde al nivel sonoro de la curva representada, que tiene N dB como nivel sonoro para la frecuencia de 1 kHz. En un afán por simplificar la información representada por su espectro, pero manteniendo la información esencial que se quiere analizar, se han definido índices numéricos. Los más conocidos y también los primeros aceptados internacionalmente son los que se conocen como dBA, dBB y dBC. A la que se agregan los dBZ que corresponde a la respuesta lineal, sin ponderación. Cada uno de tres primeros se basa en una curva de ponderación que tiene en cuenta la sensibilidad relativa del oído humano para tres rangos de fuerza sonora. Para ello se tuvieron en cuenta tres perfiles de la figura 10, pero invertidos. Resulta así que se muestran curvas de ponderación que indican los valores por frecuencia que deberían adicionarse a los niveles de un espectro, para que de esa manera el oído humano tuviera una misma sensación de fuerza sonora para las distintas componentes de su espectro. En la figura 11 se muestran esas tres


I 47

curvas (cada una es la inversa de la original representada por un valor en fones).

Figura 10

Figura 11

Es obvio que pudo haberse definido una cantidad mayor de curvas de ponderación hasta saturar el abecedario. Pero sorprendente-

48 I


mente se encontró que el nivel sonoro medido en la escala de ponderación A, tiene una correlación muy fuerte con el riesgo de daño auditivo e incluso con la sensación de molestia, para el rango usual de niveles sonoros. De esta manera, la escala en dBA se la emplea en normas y legislaciones como una medida objetiva, para limitar los niveles sonoros a fin de evitar daño o molestia.

Figura 12

Los valores relativos de las curvas de ponderación A, B y C se dan en la tabla 4 y representan la atenuación relativa en dB, para cada una de las bandas de frecuencias, los que se encuentran normalizados. Se los grafica en la figura 12. Los valores de ponderación A se basaron en los perfiles en el rango por debajo de 55 fones, la B en el rango entre 55 y 85 fones y la C por sobre ese rango. Son una idealización de las originales de la figura 10 (invertidas), para asimilarles una expresión funcional. La obtención del equivalente en dBA de un espectro cualquiera puede hacerse mediante mediciones con equipos que posean una de tales escalas (prácticamente todos), o bien mediante cálculos de ponderación que involucran a los niveles sonoros del espectro que se trate y a la tabla 4.


I 49

Tabla 4 VALORES DE PONDERACIÓN DE LAS ESCALAS A, B Y C EN dB Banda Ponderación A Ponderación B Ponderación C 10 -70,4 -38,2 -14,3 12,5 -63,4 -33,2 -11,2 16 -56,7 -28,5 -8,5 20 -50,5 -24,2 -6,2 25 -44,7 -20,4 -4,4 31,5 -39,4 -17,1 -3,0 40 -34,6 -14,2 -2,0 50 -30,2 -11,6 -1,3 63 -26,2 -9,3 -0,8 80 -22,5 -7,4 -0,5 100 -19,1 -5,6 -0,3 125 -16,1 -4,2 -0,2 160 -13,4 -3,0 -0,1 200 -10,9 -2,0 0,0 250 -8,6 -1,3 0,0 315 -6,6 -0,8 0,0 400 -4,8 -0,5 0,0 500 -3,2 -0,3 0,0 630 -1,9 -0,1 0,0 800 -0,8 0,0 0,0 1000 0,0 0,0 0,0 1250 0,6 0,0 0,0 1600 1,0 0,0 -0,1 2000 1,2 -0,1 -0,2 2500 1,3 -0,2 -0,3 3150 1,2 -0,4 -0,5 4000 1,0 -0,7 -0,8 5000 0,5 -1,2 -1,3 6300 -0,1 -1,9 -2,0 8000 -1,1 -2,9 -3,0 10000 -2,5 -4,3 -4,4 12500 -4,3 -6,1 -6,2 16000 -6,6 -8,4 -8,5 20000 -9,3 -11,1 -11,2

50 I


El procedimiento para obtener el equivalente en dBA a partir de un espectro en bandas es el siguiente: 1. Se deben sumar algebraicamente los valores de nivel sonoro del espectro con los correspondientes de la ponderación A (tabla 4) para cada frecuencia (con el signo que corresponda); 2. Se deben sumar energéticamente (⊕) entre sí, todos los valores de nivel sonoro del nuevo espectro corregido que se obtuvo en el paso anterior; El número resultante es el valor de nivel sonoro expresado en dBA. Formalmente, debe resolverse la expresión:

L A

= 10 lg

∑

10 0 ,1×(Li + A i )

dBA

(62)

donde L A es el valor resultante en dBA, Li es el nivel sonoro de la i-ésima banda de frecuencias y Ai es el valor de ponderación para la misma banda. La sumatoria se extiende para todas las bandas del espectro que se trate. A modo de ejemplo, sea el espectro de una conversación medido tanto en bandas de tercios como de octavas que se muestra en la tabla 5.a. El paso 1 está resuelto en las columnas 4 y 5 de la tabla 5.b (suma de los niveles del espectro con los valores de ponderación A). La suma energética de los valores que allí figuran (paso 2), se efectúa según el procedimiento dado más arriba y es la que permite obtener el resultado buscado con ambas discriminaciones del mismo espectro: tercios y octavas. LA = 63,5 dBA. Este cálculo puede emplearse como prueba de cierre cuando se mide un ruido en la escala A y se levanta un espectro en bandas de fre-


I 51

cuencias: el cálculo en dBA debería dar un valor muy próximo al medido. Tabla 5.a Banda 1/1 1 2 3 4 5 6

1/3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

ESPECTRO DE UNA CONVERSACION Frecuencia central Espectro (Hz) En tercios En octavas 100 43,0 125 45,5 51,1 160 48,7 200 53,0 250 55,8 62,1 315 60,2 400 60,7 500 59,1 63,9 630 56,5 800 55,8 1000 53,9 58,6 1250 49,8 1600 48,3 2000 46,9 51,5 2500 43,8 3150 41,2 4000 39,4 43,9 5000 34,6

Tabla 5.b ESPECTRO DE UNA CONVERSACION EXPRESADO EN dBA Ancho de banda Frecuencia central Espectro 1/1 1/3 (Hz) En tercios En octavas 1 100 23,9 1 2 125 29,4 36,5 3 160 35,3 4 200 42,1 2 5 250 47,2 54,5 6 315 53,6 7 400 55,9 3 8 500 55,9 60,3

52 I


Ancho de banda 1/1 1/3 9 10 4 11 12 13 5 14 15 16 6 17 18

Frecuencia central Espectro (Hz) En tercios En octavas 630 54,6 8 00 55,0 1 000 53,9 58,3 12 5 0 50,4 16 0 0 49,3 2 000 48,1 52,6 2 5 00 45,1 3150 42,4 40 0 0 40,4 45 , 0 5 000 35,1

El uso de mediciones en la escala A o su cálculo surge de su exigencia según la legislación y normativa vigentes (a nivel nacional e internacional) apoyado en la ventaja de tener una buena relación con el riesgo de daño auditivo. Sin embargo, si solo se dispone de un valor en dBA, la posibilidad de diseñar soluciones para control de ruidos se verán muy disminuidas por información insuficiente. No se está en condiciones de conocer la distribución de energía sonora dentro del espectro del ruido en cuestión, pudiéndose cometer errores de predicción muy groseros14, (aunque este tema queda fuera del marco de este texto). A modo de ejemplo, verifique el lector que los dos espectros siguientes que son notablemente diferentes, tienen un mismo valor en dBA: frecuencia frecuencia (Hz) ---> nivel sonoro sonoro 1 (dB) --> nivel sonoro 2 (dB) -->

125 250 500 1 000 2 000 4 000 30 39 50 48 45 40 61 55 50 45 39 34

Es evidente evidente que a pesar de tener ambos ambos el mismo valor 52,2 dBA, la naturaleza de los espectros es totalmente diferente, por lo que las técnicas a aplicar para atenuarlos también serán diferentes: para el segunJ.C.Giménez de Paz, “Shortcomings of weighted averages for noise control design”. Inter-Noise 77, Zürich, 13/3/1977. Proceedings B375/B380.

14


I 53

do habrá que extremar los cuidados en las bajas frecuencias, mientras que ello no será de importancia para el primero.

7. NIVEL SONORO CONTINUO EQUIVALENTE Y DOSIS Para ciertos análisis de sonidos puede prescindirse de su comportamiento real mediante idealizaciones que simplifiquen su estudio pero que permitan mantener acotadas las variaciones de los parámetros sujetos a estudio. Tal es el caso de emplear filtros de bandas de frecuencias para conocer el espectro del sonido en cuestión. La escala en dBA es otro ejemplo. En este sentido, para prever el riesgo de hipoacusia por ruidos no impulsivos, puede reemplazarse la evolución real de los ruidos por otro ficticio con un nivel constante con la condición de mantener la misma energía sonora durante el lapso de estudio o permanencia. Por supuesto que esta simplificación hará perder propiedades del ruido real como por ejemplo (y obviamente) su verdadera evolución temporal, pero cuando solo se quiere determinar la agresión sobre el sistema auditivo, esa pérdida es menos importante que el beneficio de la simpleza ganada. Esto se hace dentro del marco del llamado Principio de Igual Energía” que postula que el riesgo de hipoacusia está dado por la dosis de ruido recibida es decir, por la acumulación de energía sonora a lo largo del tiempo de agresión. Así se ha definido el índice llamado Nivel sonoro continuo equivalente15 (Leq ) que es el resultado de reemplazar a la evolución temporal del nivel sonoro real expresado en dBA, por un valor promedio que conserve la misma dosis. Supóngase que durante el tiempo t 1 el nivel sonoro se mantiene en un valor L1 expresado en dBA, durante el tiempo t 2 en un valor L2, etc. todo lo cual se registra a lo largo de un tiempo t . Para calcular la energía sonora total que ha estado presente durante ese tiempo t , se debe sumar Esta definición conceptual puede ampliarse en la literatura acústica. Buscar por "equivalente sound level" en, http://books.google.com, http://books.google.com, seleccionar entre otros muchos, L.H.Bell "Industrial Noise Control. Fundamentals and Applications", pág.549 y ss. 15

54 I


la energía correspondiente a cada intervalo t i . El valor medio de esa sumatoria dado por la expresión (63) es lo que define 16 al LAeq. 1 n  0,1 L L Aeq = 10 lg  ∑ 10 × × t i   t i =1  en la que i

t =

dBA

(63)

n

∑ t

i

i =1

A modo de ejemplo, sea el caso muy simplificado simpli ficado de un ruido que está caracterizado en la tabla 6, para una jornada de 8 h e ilustrado en el gráfico de la figura 13.

Figura 13

Tabla 6 TABLA PARA CALCULO DE LAeq Durante ti Con un nivel Li 1h 85 dBA 5h 90 dBA 2h 95 dBA LAeq lo adoptan las normas IRAM e ISO cuando el valor está referido a la escala de ponderación A. LAeq = 80 dB, se debe entender como 80 dBA. Para evitar posibles errores de interpretación, se enfatizará L Aeq = 80 dBA. Cuando solo se refiera al concepto, se escribirá L eq.

16


I 55

Aplicando la definición anterior se llega a L Aeq

 (10 8,5 × 1)+ (10 9 × 5)+ (10 9,5 × 2) = 10 lg  =  1+ 5 + 2   11640 783 090   = 10 lg  =  8   = 91,6 dBA

Entonces, si un ruido tiene durante 8 h un nivel sonoro constante de 91,6 dBA, la energía recibida en el mismo lapso (dosis) es la misma que la que corresponde al sonido original de la tabla, por lo que ambos representarían el mismo riesgo de hipoacusia. En realidad esta conclusión es válida para dosis consideradas durante tiempos prolongados de exposición. Las estadísticas sobre riesgo de hipoacusia por ruidos consideran exposiciones durante jornadas a lo largo de 10 o más años. Una información equivalente se logra directamente mediante el cálculo o la medición de la dosis (D) de energía sonora recibida. Esta se define como la relación entre los tiempos a los que se está expuesto a cada nivel sonoro y los permitidos para esos mismos niveles: n

D

=∑ i =1

T i t i

(64)

donde para cada i = 1, 2, ... n, T i es el tiempo en que estuvo presente el nivel sonoro Li para el cual está permitido un tiempo máximo t i. Surge inmediatamente que este valor debe ser menor que la unidad para que la dosis sea menor que el máximo permitido (LAeq = 85 dBA ó D = 1). La expresión que permite calcular el tiempo máximo permitido para cada uno de los denominadores es la siguiente,

56 I

t i


= 8 × 10 0,1×(85−L )

h

i

(65)

(el resultado es en horas y fracción decimal de horas. Por extensión, si se conoce el L Aeq total, se puede calcular el tiempo total t permitido reemplazando Li por L Aeq en la expresión anterior y t i por t . Este valor corresponde a los dados en en la Resolución 295/200317,18. Inversamente, dado el tiempo t se puede calcular el L Aeq máximo permitido para esa exposición para no superar al equivalente permitido de 85 dBA durante 8 h. L Aeq

t  = 85 − 10 lg     8 

dBA

(66)

Aplicando la definición (64) al caso de los datos de la tabla 5, [se reproducen en la tabla 7, con el agregado de una tercera columna con valores obtenidos mediante la expresión (65)], se obtiene D

1

5

8

2,5

= +

+

2 0,8

= 0,125 + 2,0 + 2,5 = 4,625 > 1

Tabla 7 TIEMPOS DE EXPOSICION Y PERMITIDOS PARA EL EJEMPLO Nivel LiTiempo de exposición Tiempo permitido 85 dBA 90 dBA 95 dBA

1h 5h 2h

8h 2 h 32 min 0 h 48 min

Debe notarse que para el resultado anterior colaboran fundamentalmente el denominador reducido del tercer sumando (poco Resolución 295/2003 del Ministerio de Trabajo, Empleo y Seguridad Social publicado el 10 de noviembre de 2003, modificatorio del Decreto 351/79 publicado en el Boletín Oficial de la República Argentina Nº 24 170 de fecha 22 de mayo de 1979, reglamentario de la Ley Nacional Nacional Nº 19 587 sancionada y promulgada el 21 de abril de 1972 (HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO). 18 Documento completo en: http://infoleg.mecon.gov.ar/txtnorma/90396.htm. 17


I 57

tiempo permitido para los 95 dBA) y el numerador elevado del segundo sumando (tiempo prolongado de presencia de los 90 dBA). El primer sumando no contribuye en la práctica por el tiempo permitido prolongado. D

=

∑[

1 n (L ) 10 0,1× i −85 × t i t i =1

(67)

donde t es el tiempo total de la exposición y cada sumando contiene a cada uno de los niveles sonoros Li presentes durante el tiempo t i . Para el ejemplo bajo consideración y con los datos de la tabla 7, se puede calcular la dosis mediante la expresión (67), D

) × 1)+ (10 ( ) × 5 )+ (10 [ ( 10 ( 8 1 = [(10 × 1)+ (10 × 5 )+ (10 × 2 )]= 8

=

1

0,1× 85 − 85

0

0,1× 90 − 85

0,5

(

0,1× 95 − 85

)×2

)]=

1

1

36,8 [ ] = 1 + 15,8 + 20 = = 4,6 8 8

valor que coincide (prácticamente) con el anterior. Dado que L Aeq y D son dos formas de expresar lo mismo, ambos se relacionan mediante: L Aeq

= 85 + 10 × lg (D )

dBA

(68)

la que con D = 4,6 permite obtener LAeq = 91,6 dBA, valor coincidente con el calculado con la (64), salvo por redondeos. La inversa de la anterior se expresa como,

58 I

D


= 10 0,1×(L

Aeq

−85 )

(69)

Como ya se anticipó, para estos cálculos se adoptó el “Principio de Igual Energía” que da origen a la calificación q = 3 adoptado por nuestra legislación laboral17,19 y las normas ISO20, en contraposición con la norteamericana21 para la que esta tasa de transferencia es q = 5. El primero significa que un aumento del tiempo de la exposición al ruido al doble [disminución a la mitad] se compensa con una disminución [aumento] en 3 dBA del nivel sonoro; el segundo, que esa compensación se logra con una variación de 5 dBA. En la tabla 8 se comparan los tiempos permitidos para las cuatro combinaciones posibles considerando dos valores de nivel máximos (85 y 90 dBA) y dos tasas (q = 3 y q = 5). Con poco pensarlo, se puede concluir que la relación aceptada entre niveles sonoros y tiempos de exposición, (q = 3, 5 u otro valor) es tan o más importante que el valor de L Aeq máximo aceptado como “dosis no dañina” (90 dBA, 85 dBA u otro valor). Tabla 8 TIEMPOS MAXIMOS PERMITIDOS PARA 2 VALORES DE q Y L Aeq Dosis máxima admitida LAeq en dBA Lm = 90 dBA Lm = 85 dBA q=3 q=5 q=3 q=5 85 > 24 15:58 8:00 8:00 90 8:00 8:00 2:32 4:01 95 2:32 4:01 0:48 2:01 100 0:48 2:01 0:15 1:00 105 0:15 1:00 0:05 0:30 110 0:05 0:30 0:02 0:15 115 0:02 0:15 <:01 0:08 Nota: valores redondeados al minuto. Norma IRAM 4079-2:2006 "Ruidos - Niveles máximos admisibles en ámbitos laborales para evitar deterioro auditivo". Parte 2, "Ruidos. Niveles máximos admisibles en ámbitos laborales para evitar deterioro auditivo". 20 Recomendación Internacional ISO 1999:1990, "Acoustics. Determination of occupational noise exposure standard and estimation of noise-induced hearing impairment". 19


I 59

En efecto, si se consideran estos dos criterios más difundidos en la actualidad: una dosis para 8 horas de 85 y 90 dBA y un factor q = 3 y 5, se pueden observar los tiempos resultantes permitidos para distintos niveles en la tabla 8. Estos valores se calcularon con la expresión (70), que es una generalización de la (65).

t = 8 × 10 (LM −L )/ Q

h

(70)

en la que Q = q/0,3, LM es el LAeq máximo aceptado y L es el existente. Otra forma de escribir lo mismo (álgebra mediante) es utilizando la expresión: L L q t = 8 × 2 ( M − )/

h

(71)

en la que se emplea directamente el factor q (=3, 5 u otro valor). Los valores resultantes varían levemente de la anterior en los redondeos, especialmente por considerar a lg(2) ≡ 0,3. Queda claro que lo que debe evaluarse es la dosis o el L Aeq y no los valores instantáneos de nivel sonoro, en la escala A u otra. No debe calificarse un lugar de trabajo mediante mediciones puntuales de nivel sonoro. En el gráfico de la figura 14 se muestran los tiempos permitidos para mantener la misma dosis: en un caso según la versión del Decreto 351/79 (90 dBA para 8 h), coincidente con la vieja versión de la IRAM 4079 y en el otro, según la versión de la Resolución 295/2003, coincidente con la parte 2 de la actual IRAM 4079. Para la primera, a la vez de más permisiva, no tiene límites en los niveles involucrados, mientras que la segunda, incorpora las condiciones de la parte 1 de la norma IRAM 4079 entre los límites de 85 y 100 dBA. Department of Labor, Occupational Noise Exposure Standard. U.S. A. (Code of Federal Regulations, Title 29, Chapter XVII, Part 1910, Subpart G, 36 FR 10466, 29 de mayo de 1971 más actualización 48 FR 9776-9785 del 8 de marzo de 1983. 21

60 I


Partiendo de la expresión (70) se puede mostrar que la variación de un nivel máximo permitido de 90 dBA a otro de 85 dBA (manteniendo el mismo q) provoca una disminución entre los tiempos de exposición permitidos, en un factor 0,32. Así lo permitido para 8 h, queda reducido a 8 h x 0,32 = 2,56 h (2:32 h). En efecto, de la (70), aplicada a 85 y 90 dBA, t 85

= 8 × 10 0,1×(85−L )

→

t 85 t 90

; t 90

= 8 × 10 0,1×(90−L )

= 10 0,1×(85−90 ) = 10 −0,1×(5 ) = 0,32

En definitiva, al valor medido o calculado de nivel sonoro continuo equivalente se lo debe contrastar con la dosis máxima admitida. Si es mayor, deben ejecutarse trabajos para la atenuación sonora y/o disminuirse los tiempos de exposición, a fin de reducir esa dosis hasta quedar por debajo de lo permitido. TIEMPOS MAXIMOS PERMITIDOS PARA DOS CONDICIONES 10000 Leq(90 dB; 8 h)

Leq(85 dB;8 h)

85 dBA; 24 h s o t u n i m n e o p m e i T

1000 90 dBA; 8 h 85 dBA; 8 h

90 dBA; 2:32 h

100

100 dBA; 0:48 h

100 dBA; 0:15 h

10 80

85

90

95

100

105

110

Nivel sonoro continuo equivalente (dBA) Figura 14

Figura 14

Un comentario acerca del tiempo de toma de muestras. Si el nivel sonoro es aleatorio como suele suceder con los procesos continuos (textil, grupo generador, transformador y muchos otros ejemplos), es suficiente con tomar varios minutos hasta que la lectura muestre un valor


I 61

estable. Si el proceso es cíclico, se deberá tomar un ciclo completo que incluya a los diferentes valores del proceso. Si el proceso tiene valores bien diferenciados, habrá que tomar muestras representativas de cada uno de ellos. Por ejemplo, si se trata de cuatro intervalos bien diferenciados, cada uno durante lapsos t i (Σ t i = t) dando valores L Aeq ,i representativos para cada uno, el LAeq final será el resultante de 4

L Aeq

=∑ i =1

t i t

10

0,1×L Aeq ,i

dBA

Cuando el valor medido de LAeq durante el lapso es representativo de la jornada, resulta ser el de la jornada. Lo leído en el equipo de medición iguala al valor de toda la jornada. Si lo medido durante un tiempo menor a la jornada de 8 h, corresponde al tiempo total de exposición, entonces se lo debe considerar como válido para toda la jornada22. Finalmente, si lo medido (L Aeq ,8) debe aplicarse a una jornada mayor a las 8 h, el valor a considerar (L Aeq ,t ) se lo debe corregir. L Aeq,t

t  = L Aeq,8 + 10 lg    8

dBA

(72)

Queda pendiente preguntarse si la medición en una jornada es representativa para el ruido del lugar. Se puede responder afirmativamente en base a un estudio estadístico23, si no se eligió un día particularmente atípico. Podría tomarse 2 días sólo por razones de seguridad como el mismo autor propone.

Norma IRAM 4079-1:2006, "Ruidos. Niveles máximos admisbles en ámbitos laborales para evitar deterioro auditivo". Parte 1, "Relación entre exposición al ruido y el desplazamiento permanente del umbral de audición". (ISO 1999:1990). 23 A.Behar, "Noise exposure group surveys - Number of days to sample" Canadian Acoustics, 41 (2005) 41/44. 22

62 I


Otro parámetro importante es el definido por la norma ISO 389124 como Sound Exposure Level (SEL) que permite la evaluación de eventos individuales en su contribución al total. Formalmente como definición operativa:

 1 SEL = 10 lg   τ o

n

∑ 10

0,1×Li

i =1

 × t i   

dB

(73)

en la que los Li son cada uno de los n valores registrados en el lapso t i dentro del período de duración del evento y τo = 1 s es el tiempo de referencia normalizado. El significado de este parámetro válido solo para la interpretación de nivel sonoro continuo equivalente con q = 3, es que su valor representa un sonido tal que durante τo = 1 s contiene la misma energía que el sonido verdadero durante el lapso t. Básicamente es un Leq normalizado a un lapso t o.

La expresión (73) es similar a la (63) con la que se definió al L Aeq, verificándose la siguiente igualdad que surge de ambas definiciones, en las que difieren los tiempos, SEL

= L Aeq

 t  + 10 lg    τ  o 

dBA

(74)

La comparación de la incidencia que tienen los eventos individuales (distintas fuentes o períodos de funcionamiento) no es directa a través del L Aeq por tener cada uno seguramente tiempos de presencia diferentes. El reducirlos a valores SEL facilita esa comparación por referirse siempre a un mismo lapso de 1 s. A partir del valor SEL medido o calculado puede finalmente llevarse a un valor correspondiente de L Aeq dentro de un período t mediante la relación por la expresión que sigue. 24

Norma ISO 3891:1978 "Procedure for describing aircraft noise heard on the ground".


 t  L Aeq ( t ) = SEL − 10 lg    τ  o 

I 63

dBA

(75)

Por ejemplo para 1 h (= 3.600 s), será L Aeq ( 8 h ) = SEL − 44,6

dBA

y para 8 h (= 28 800 s), L Aeq ( 8 h ) = SEL − 44,6

dBA

Disponiendo entonces, de la energía presente por el evento individual, se puede calcular el L Aeq que habría en el período considerado en su ausencia. Esto permite estimar la influencia del mismo en una jornada laboral. Sea por ejemplo el caso en el que por sobre un determinado ruido de fondo se destacan durante 90 s, valores de nivel sonoro distribuidos durante los siguientes tiempos breves: Durante 15 s: 96 dBA Durante 20 s: 97 dBA Durante 12 s: 99 dBA Durante 18 s: 100 dBA Durante 25 s: 103 dBA Tiempo total: 90 segundos Mediante la expresión (73) se calcula el valor SEL que corresponde a este evento compuesto. SEL=10 lg [(109,6x15)+(109,7x 20)+(109,9x12)+(1010x18)+ (1010,3x25)]= =10 lg (9,34088x1011)= 119,7 dBA

64 I


Este valor, que físicamente no corresponde a ninguna energía sonora presente en este ejemplo, es el valor buscado y que puede compararse con otros valores SEL calculables o medibles en el lugar bajo consideración. Para conocer cuál es el L Aeq que le corresponde para una jornada completa, L Aeq

= SEL − 44,6 = 119,7 − 44,6 = 75,1 dBA

Este valor de L Aeq debido al evento analizado debe sumarse al que corresponde al resto de los ruidos en el mismo lugar. Existen en el mercado medidores de nivel sonoro integradores que miden directamente este parámetro SEL.

8. Leq: COMPARACION ENTRE CRITERIOS (Excusa para un cálculo) Se consideran dos criterios que permiten observar los efectos de los valores de referencia de nivel sonoro y factor de ponderación: OSHA25 (USA) para el que LM = 90 dBA, q=5 e ISO/IRAM, para las que LM = 85 dBA, q=3. Vale la pena recordar que el cálculo del nivel sonoro continuo equivalente no depende del nivel de referencia (90, 85 dBA u otro) sino del q adoptado que aparece disimulado en la expresión (63). En efecto, dicha expresión es un caso particular de las (76) y coincide cuando q = 3 dado que en ese caso, Q = q/lg(2) = 10. De ésta y con solo algunos pasos de álgebra y la relación entre Q y q se llega a la forma explícita más general y en función de q.

25

www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=STANDARDS&p_id=9736


Leq

L 1 n q  lg  ∑ t i × 2  = = lg (2)  t i =1  1  n Li   = Q × lg   ∑ t i × 10 Q    t i 1     =

q

I 65

i

(76)

Los resultados de un medidor de Leq que responda a la OSHA difieren de los obtenidos con otro que responda a ISO/IRAM para igual ruido. Los valores medidos según criterios que adopten el mismo valor q, aunque difieran en el valor de LM, tienen validez solo dentro de ellos mismos y son irreconciliables con otros criterios, porque la expresión de cálculo contiene a q en cada uno de los sumandos con valores individuales desconocidos Recién a la hora de evaluar el valor de Leq obtenido, es cuando se hace explícito el máximo aceptado [90, 85 dBA u otro] y donde divergen las conclusiones entre una u otra norma. De la misma forma, los tiempos máximos permitidos varían de una norma a otra porque las expresiones que los permite calcular, tienen explícitamente a los 2 valores de referencia: q y LM. Esta misma conclusión se traslada al cálculo de dosis que incorpora a esas expresiones, en las que la segunda es más cómoda para nuestras normas IRAM/ISO. D

=

1

∑ 8

t i × 2 (Li −LM ) / q

1

t i × 10 (Li −LM ) / 10

=

i

=

8

∑ i

(77)

En estas expresiones se contrastan los tiempos de exposición permitidos y en el caso de los criterios que adoptan el mismo valor de q y mantienen distintos valores de base LM, esas diferencias son calculables.

66 I


L'M − L

t p'

= 8×2

=

q

LM + ∆ − L

= 8×2 ∆

= 2q

q

=

L −L   q   = × 8×2     M

∆

= 2 q × t p Si se consideran dos normas que comparten el mismo valor de q pero difieren en el de base: una con LM y la otra con L’ M = LM + ∆ , se tendrá una diferencia entre los respectivos tiempos permitidos t p y t’ p cuyo valor es el recién calculado. Esto significa que si se mantiene el mismo factor q, disminuir (aumentar) el valor base LM permite disminuir (aumentar) el tiempo permitido en un factor igual a 2∆/q. Pasar de OSHA a otra norma que mantiene q = 5 con un salto de LM = 90 a 85 dBA [∆ = 5], el tiempo permitido disminuye en un factor 25/5 = 2. Este resultado permite convertir los valores de dosis o tiempos permitidos de una norma a otra, cuando el factor q sea el mismo. El caso de nuestra IRAM es un ejemplo: haber pasado de LM = 90 dBA a LM = 85 dBA (∆ = 5), manteniendo q = 3, implica un incremento en la restricción de tiempos permitidos, 2 ∆ 3 = 2 5 3 ≈ 3,2 como se había calculado antes. Si para una dada condición, el tiempo permitido era 1 h, en la condición actual será de sólo 1/3,2 = 0,31 h (ó 19 min). Lo que no puede hacerse, es calcular el valor de D o Leq del criterio ISO/IRAM (q = 3) con sólo conocer el obtenido con el criterio de OSHA (q = 5) o viceversa, por no conocerse los valores puntuales de cada sumando (historia del ruido). Conocidos D o Leq en un criterio, no se puede infe-


I 67

rir el tiempo permitido en otro criterio que difiera en el valor de q. Queda claro de las definiciones de Leq y D. A modo de ejercicio, se muestra una simulación en los gráficos de las figuras 15 y 16, con la evolución de un ruido a lo largo de los 480 minutos de una jornada laboral, a través de sus valores en dBA registrados cada minuto. La figura 15 muestra la evolución del Leq (ISO/IRAM) en ese tiempo, junto con el que su hubiera obtenido según criterio OSHA. Las variaciones entre esos valores globales es de menos de 1 dBA por las aproximaciones.

Figura 15

La figura 16 muestra los valores que van adquiriendo los tiempos permitidos para una y otro criterio (ISO/IRAM y OSHA) a medida que transcurre el tiempo. Esto quiere decir, que en cada instante de la jornada, se considera la evolución del ruido como si fuera representativo para toda la jornada. (lo que recién comienza a ser cierto luego de 2 h).

68 I


Figura 16

Obviamente, los tiempos permitidos resultantes de la condición final de la jornada, se relacionan con los valores finales de nivel sonoro continuo equivalente para uno y otro criterio, a través de las expresiones 70 y 71. Las diferencias entre ellos están dados por los muy diferentes tiempos permitidos para uno y otro criterio. Se remarca nuevamente el papel esencial que cumple el factor q, menos visible que el LM en la formulación de las legislaciones que tengan como objetivo la protección de la audición por ruidos.

9. INFLUENCIA DEL NIVEL SONORO DE UNA BANDA EN EL TOTAL (Excusa para un ejercicio) No es extraño encontrar ruidos en la industria en los que se destaque en forma audible el nivel sonoro de una banda de frecuencias por sobre el nivel general. Es de interés poder estimar la influencia de aquél


I 69

sobre la de éste, ya que en la legislación se refiere a este hecho26. Justifica además tomarlo como ejercicio de operación con decibeles. Para esta estimación considérese un espectro arbitrario en bandas de tercios de octavas con valores de nivel sonoro individuales Li para cada una de sus n bandas, y un valor global en dBA igual a LA resultante de los valores de nivel ponderados con los respectivos Ai para cada banda (ya tabulados). Por simplicidad operativa, se tomará un espectro con igual valor L de nivel sonoro en cada banda (ruido rosa), es decir que Li = L para todo i . Para este caso es sencillo calcular mediante algunos pasos algebraicos, que el nivel sonoro L A en dBA toma el valor de una de sus bandas más una constante tal como se muestra en las igualdades (78), donde L es el nivel sonoro de cualquiera de sus bandas de frecuencias (válido para el caso del ruido rosa adoptado) y A es una constante que resulta de los valores de ponderación de la curva A. Para las 11 bandas de octavas, A ≈ 7,17 dB y para las 34 de tercios de octavas, A ≈ 11,95 dB. n

L A

= 10 lg ∑ 10 0,1×(L + A ) = i

i =1

n 0,1× A  0,1×L = 10 lg ∑10 × 10 =  i =1   0,1×L n 0,1× A  = 10 lg 10 10 ∑ = i =1   i

i

n

= L + 10 lg ∑10 0,1× A = L + A i

i =1

(78)

Si ahora se modifica una sola de sus bandas, la j-ésima, pasando del valor original L al L j = L + ∆ , el nuevo valor L’ A en dBA del espectro resultante está dado por la expresión que sigue Anexo V, ítem 5, apartado 5.4: "Cuando los ruidos medidos contengan tonos puros audibles, se agregarán 10 dB a la lectura del instrumento antes de determinar la dosis. Se consideran tonos puros audibles, aquellos que incrementan el nivel de una banda de tercio de octava en por lo menos 10 dB con respecto a sus contiguas". 26

70 I

L A


 0 ,1(L + ∆ + A ) 0 ,1×(L + A )   + 10 = 10 lg  ∑ 10    i ≠ j   j

i

(79)

en el que la sumatoria es sobre todos los sumandos, excepto el j-ésimo. Con el objeto de lograr una expresión con una forma más compacta, se suma y resta el término

± 10 0,1×(L + A ) j

con lo que se llega a las expresiones (80) en las que la sumatoria es sobre todos las componentes, incluida ahora la j-ésima banda. L A

 n 0,1×(L + A )  = 10 lg ∑ 10 + 10 0,1×(L + ∆ + A ) − 10 0,1×(L + A ) =  i =1    0 ,1×(L + A )  0 ,1×(L + ∆ + A )  n 10 − 10  = 10 lg ∑ 10 0,1×(L + A ) + 10 lg 1 + n   0 ,1×(L + A ) i =1 10 ∑   i =1 i

j

j

j

i

i

i

(80)

El primer sumando de esta última expresión es exactamente igual a la expresión de partida, es decir, al nivel sonoro total del espectro original sin modificar ninguna de sus bandas. Por lo tanto, el segundo sumando es la variación en el valor global del espectro por haber modificado la j-ésima banda de nivel sonoro. El segundo sumando puede reescribirse de la forma (habiendo simplificado 10L):


  10 0 ,1×(∆ + A ) − 10 0 ,1× A 10 lg 1 + n  0 ,1× A 10 ∑i =1 

I 71

    

(81)

   10 0 ,1× A × 10 0 ,1×∆ − 1   10 lg 1 + n   0 ,1× A 10 ∑   i =1

(81’)

j

j

i

o en forma más compacta:

j

(

)

i

y mantiene su significado: es la diferencia en el valor global del nivel sonoro del espectro expresado en dBA por la diferencia ∆ en dB en el nivel sonoro en una sola de sus bandas. Debido a que esta expresión depende del valor de A j (valor de la curva de ponderación A de la banda modificada), resulta en consecuencia que aquella diferencia depende obviamente de la banda en la que varió su nivel sonoro. Se puede compactar al denominar de esta expresión, haciéndolo igual a: n

∑

10 0 ,1 × Ai

=10 0 ,1× A

i =1

que toma los valores 5,2 ó 15,7 de acuerdo con el valor de A (7,17 dB o 11,95 dB) según que se considere el espectro en bandas de octavas o tercios de octavas. La expresión (81) que relaciona la variación en el nivel global en dBA del espectro por la variación de una de sus bandas de

72 I


tercios de octavas se ilustra en el gráfico de la figura 17, válido solo para un ruido rosa, pero resulta ilustrativo de los órdenes de magnitud involucrados. Del gráfico se concluye que aumentos tan variados como 20 dB en las bandas de tercios de 2 000 ó 4 000 Hz, o 30 dB en la de 250 Hz provocan un aumento global de 10 dBA. Incrementar en 10 dBA al global cuando una banda de tercios difiere de sus adyacentes en 10 dB o más puede producir un error por defecto o exceso importante (al menos estrictamente para ruido rosa).

Figura 17

10. SISTEMA AUDITIVO El sistema auditivo de los humanos es una compleja sucesión de sub sistemas que se inicia con uno aéreo (oído externo), sigue uno mecánico (oído intermedio) y finalmente uno eléctrico (oído interno) en un medio líquido.


I 73

Figura 18 [E]: Oído externo [M]: Oído medio [I]: Oído interno

La anatomía y fisiología del sistema auditivo es un tema netamente médico, de manera que se restringe su tratamiento a las pocas palabras de este apartado. Un excelente artículo se publicó al respecto, en la revista española de acústica27, el que también se puede consultar en internet28. En forma muy resumida, se puede decir que el oído externo que está en el medio aéreo, es el encargado de captar la señal sonora; el medio, constituido por una cadena móvil de tres pequeños huesos, es un adaptador de impedancias del externo al interno (del tímpano a la ventana oval) y el interno, de transformar la señal recibida en otra que pueda ser interpretada por el cerebro. Es interesante señalar que la transducción en el oído interno, a señales eléctricas para ser interpretadas en el cerebro, se produce en la membrana basilar (órgano de Corti). Actúa como una suerte de filtro, posicionándose las frecuencias activadas a lo largo de su desarrollo, como se indica en el esquema simplificado de la figura 19. Las frecuencias altas se encuentran próximas a la membrana oval, que es la que reciA.Lara Sáenz, “Sobre la evolución del mecanismo de la audición” Revista de Acústica (España), Vol. 36, Nº 1 y 2 (2005) pgs. 11 a 18, con bibliografía. 28 www.ia.csic.es/sea/revista/VOL36-12/03.pdf 27

74 I


be las vibraciones del estribo (último de los tres pequeños huesitos del oído medio). Una ampliación de estos temas se puede encontrar en internet, con ilustraciones y animaciones 29.

Figura 19 Esquema del órgano de Corti ilustrado con la posición de los sectores resonantes para algunas frecuencias. La ventana oval está en el extremo interior del arrollado.

11. PERDIDA DE AUDICION En las curvas de igual sonoridad identificadas por su valor en fones, la inferior corresponde al umbral de audición. Esta curva, como las otras, es el resultado estadístico obtenido sobre una gran cantidad de sujetos otológicamente normales, quienes indicaron el mínimo audible para cada frecuencia. Sobre esa base se contrastan los niveles auditivos de cada oído de las personas sujetas a estudio. Se acepta una buena audición cuando el umbral individual supera al estadístico o es apenas peor. Para facilitar esas comparaciones, al tratarse de valores relativos, se transforma el umbral estadístico en una recta a la que se le adjudica el valor 0 (cero). Valores positivos indican un mejor umbral. Valores 29

www.iurc.montp.inserm.fr/cric/audition/english (de donde se tomaron las ilustraciones).


I 75

negativos, peor, es decir pérdida en el umbral auditivo. Cuanto más negativo, tanto mayor es la pérdida. Las pérdidas, además de las originadas por enfermedades u otras dolencias, están dadas por la edad (presbiacusia) y las dosis de ruido recibidas. La primera es natural (depende del sexo) y tiene un avance característico estudiado. Las segundas también tienen su propio patrón, diferenciado del anterior. Cualitativamente, las pérdidas por uno y otro origen tienen las formas que se ilustran en la figura 20. La presbiacusia es creciente con la frecuencia y la curva se desplaza “hacia abajo” con la edad. La hipoacusia por ruidos, tiene un máximo característico en la banda de 4 kHz, “arrastrando” progresivamente a las bandas adyacentes. La presbiacusia afecta inicialmente a las bandas superiores, quitando riqueza sonora pero permitiendo la comunicación oral hasta dificultarla con un edad ya muy avanzada. La hipoacusia afecta inicialmente a la citada banda que también quita riqueza, pero permite inicialmente continuar comunicándose. CURVAS CUALITATIVAS DE CORRIMIENTO PERMANENTE DEL UMBRAL AUDITIVO

Frecuencia (Hz)

Por ruidos

4 kHz

Por edad

Desplazamiento del umbral (dB)

Figura 20

76 I


Esta característica se manifiesta con el “me acostumbro al ruido” que traducido es “estoy perdiendo la audición, pero aún no es grave y no me doy cuenta”. Como se ilustrará, este avance progresivo de pérdida de audición es lento con el tiempo, para una misma dosis, lo que hace “bajar la guardia” preventiva para el afectado. Abarca cada vez más frecuencias hasta dificultar seriamente la capacidad auditiva. Téngase presente, que el espectro de la voz humana coincide (¡afortunadamente!) con el mejor rango de audición (para quien no está afectado por los ruidos). En los gráficos que siguen, se muestran el corrimiento permanente del umbral auditivo para varias condiciones, cuyos valores son los más probables para cada una de ellas. En todos ellos se incluye un área grisada que abarca estadísticamente al 50% de las personas, que en igualdad de condiciones sufrirían un desplazamiento del umbral auditivo entre los cuartiles 0,25 y 0,75. En esa zona se muestra la mediana (Q = 0,50) indicando que el 50% de las personas tienen desplazamientos mayores y que obviamente, el otro 50%, menores. Finalmente, la línea inferior fuera del área grisada (corresponde a un percentil seleccionado libremente, que en todo lo que sigue es Q = 0,10) indica que en igualdad de condiciones, es esperable un desplazamiento mayor para el 10% de la población. Las series de gráficos que se denominan, “Desplazamiento permanente del umbral sólo por ruidos (NIPTS)”, tiene en cuenta solamente los efectos por la dosis de ruido recibida, según norma22. Estos son los que más interesan a los fines de este escrito. La figura 21, “Desplazamiento permanente del umbral por ruido, edad y sexo”, tiene en cuenta a los ruidos (dosis recibidas) y a la edad y sexo de la persona, denominado H’ en las normas30. Sólo se lo ilustra con un gráfico a fin de tener una idea del efecto global de dosis de ruido recibida y edad (y sexo). Es un ejemplo de una persona que recibió una dosisLAeq = 95 dBA durante 40 años (podría corresponder a un jubilado). Norma IRAM 4079-1:2006, “Ruidos. Niveles máximos admisibles en ámbitos laborales para evitar deterioro auditivo”. Parte 2: “Relación entre la exposición al ruido y el desplazamiento permanente del umbral de audución”. 30


I 77

           























    



             









 



   

      

   

Figura 21

La figura 22 (primero de la serie), corresponde a una persona de sexo masculino de 55 años de edad quien durante 20 años, recibió una dosis de 85 dBA en su jornada laboral de 8 h. La mediana de los datos presenta un corrimiento máximo del umbral auditivo de unos 6 dB en la banda centrada en 4 000 Hz. En la figura 23, para un sujeto equivalente, la dosis es de 90 dBA en las mismas condiciones, presentando el gráfico cualitativamente similar al anterior, pero con el corrimiento más manifiesto. La escala en las ordenadas se mantiene igual para hacer más comparables los corrimientos entre sí. El gráfico 24 mantiene todos los parámetros de los anteriores, pero la dosis corresponde ahora a LAeq = 95 dBA. La figura 25 corresponde a una dosis con L Aeq = 100 dBA.

78 I


Figura 22

Figura 23

Puede observarse la diferencia entre estar sometido durante un mismo tiempo, a una dosis entre 85 y 100 dBA y el beneficio de pasar de un régimen de máximo aceptado de 90 dBA a 85 dBA como dosis.


I 79

Figura 24

En las figuras 26 a 28 se muestran los desplazamientos para una misma persona que recibe una dosis (LAeq = 90 dBA) durante 10, 20 y 30 años. El incremento en el desplazamiento permanente del umbral, es menos marcado que con el aumento de la dosis para un mismo tiempo de exposición. DESPLAZ AMIENTO PERMANENTE DEL UMBRAL SOLO POR RUIDOS (NIPTS) Frecuencia (Hz) 500

1000

2000

3000

4000

6000

0

-10

) -20 B d ( o t n e i m -30 a z a l p s e D -40

Leq (dBA) Exposición (años)

100,0 20

Edad (años) -50

55 113,0 Sexo : Masculino

NIL (dB)

-60

Rango 0,25/0,75 (50% de los datos)

Figura 25

Mediana

0,10

80 I


DESPLAZAMIENTO PERMANENTE DEL UMBRAL SOLO POR RUIDOS ( NIPTS) Frecuencia (Hz) 500

1000

2000

3000

4000

6000

0

-10

) B -20 d ( o t n e i m-30 a z a l p s e -40 D

Leq (dBA) Exposición (años) Edad (años)

-50

NIL (dB) Sexo :

90, 10 65 100, Mascul

-60


Mediana

0,10

Figura 26

DESPLA ZAMIENTO PERMANENTE DEL UMBRAL SOLO POR RUIDOS (NIPTS) Frecuencia (Hz) 500

1000

2000

3000

4000

6000

0

-10 ) B -20 d ( o t n e i m -30 a z a l p s e -40 D

L eq (dBA) Exposición (años) Edad (años)

-50

NIL (dB) Sexo :

90, 20 65 103 Mascul

-60


Figura 27

Mediana

0,10


I 81

DESPLAZAMIENTO PERMANENTE DEL UMBRAL SOLO POR RUIDOS (N IPTS) Frecuencia (Hz) 500

1000

2000

3000

4000

6000

0

-10

) B -20 d ( o t n e i m-30 a z a l p s e D-40

Leq (dBA) Exposición (años) Edad (años)

-50

NIL (dB) Sexo :

90, 30 55 104, Mascul

-60


Mediana

0,10

Figura 28

Se puede imaginar a estos gráficos como una banda elástica originalmente coincidente con el eje de abscisas, que es tomada desde el valor “4 000” y estirada hacia abajo. Este proceso se hace cada vez más marcado con el incremento en el valor del Leq y en menor medida, con el aumento del tiempo de exposición Los gráficos mostrados son el resultado de un programa de cálculo del autor, basado íntegramente en los escritos de las normas IRAM 4079-2 e ISO 1999 citadas. Una gran ventaja es que permite contrastar las audiometrías con las dosis de ruido declaradas y tener un elemento de juicio sobre su veracidad, según sea los apartamientos relativos. También permite mediante una extrapolación, estimar el corrimiento permanente del umbral auditivo, cuando como en la mayoría de los casos, la historia de las dosis recibidas es una sucesión de diferentes trabajos a los que les corresponden diferentes pares de valores de L Aeq y tiempo. La figura 29, de bastones, muestra los promedios de discapacidad para la comunicación oral para varias de las frecuencias, entre 0,5 y 6 kHz

82 I


indicadas en abscisas, para la mediana (Q = 0,50) y para el percentil seleccionado (Q = 0,10) para una persona de 65 años y dosis LAeq = 95 dBA durante 30 años. DEFICIT AUDITIVO (DISCAPACIDAD PARA LA PALABRA) en dB Edad (años)

65

Sexo

Mascu Masculino

NIL (dB)

Una sóla ex osición

60

109, 53

50

47 40

40 ) B d ( t i 30 c i f é D

36

34

31 26

26 17

20

21

19

11 10

0 0,5; 1 y 2

0,5; 1; 2 y 3

0,5; 1; 2 y 4

1; 2 y 3

1; 2; 3 y 4

2y4

Frecuencias promediadas (kHz) Q=

Mediana

0,10

Figura 29

12. RUIDOS IMPULSIVOS Los tipos más frecuentes de ruido, son los continuos o los discontinuos con presencias e interrupciones durante tiempos de al menos varios minutos, de banda ancha, típicos de motores, compresores, grupos electrógenos, ventiladores, torres de enfriamiento, transformadores (con tonos) y en general los equipos de producción. Pero también se dan los casos en que sobre esos ruidos, se suman otros que repetidos o no, se destacan con sus niveles más elevados y tiempos muy breves de duración. En la figura 30 se lo ilustra. La evaluación de los ruidos impulsivos es aún tema de discusión entre los especialistas. “Actualmente, no existe ningún descriptor mate-


I 83

mático que pueda definir de manera inequívoca la presencia del ruido impulsivo o que pueda separar los ruidos impulsivos en los apartados ...”31. Una limitación radica en que no se pueden efectuar “ensayos destructivos” con personas para correlacionar características de los impulsos y daño auditivo. Se debe disponer además, de un sistema adecuado de medición. ) B d ( o r o n o s l e v i N

RUIDO CON CARACTER IMPULSIVO Impulsos

Espectro continuo (aleatorio)

Tiempo (unidades arbitrarias)

Figura 30

En campo libre, las explosiones o los disparos con armas de fuego. En ambientes industriales, los impactos de prensas entre los más comunes. En viviendas y oficinas, los pasos del piso en una planta superior, caída de objetos. Estos últimos casos están bien estudiados; existen criterios, técnicas de atenuación y de evaluación 32, aunque están fuera del objeto de este texto. Un ruido impulsivo está caracterizado por un crecimiento del nivel sonoro en un tiempo muy corto hasta un valor muy superior al del medio ambiente, que en espacio libre, tiene una forma como la mostrada en la figura 31. El tiempo de ataque es de algunos microsegundos Norma ISO 1996-1:2003 “Acoustics. Description, measurement and assessment of environmental noise”. Part 1, “Basic quantities and assessment proceduras” apartado 3.5. Se repite en el apartado 8.4.8 de ISO 1996-2: 2007. 32 Norma IRAM 4043-2:2001, “Acústica – Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción”. Parte 2 : “Aislamiento a ruido de impactos”. 31

84 I


hasta el valor pico, que desciende luego exponencialmente hasta alcanzar los valores iniciales de nivel sonoro. La duración en general no supera los 50 ms (0,05 s). Nivel Tiempo de ataque ataque Impul Imp ulso so en campo libre Hay un un abrupto abrupto increme nto del de l nivel sonoro: tiempo de ataque y una caída exponencial e xponencial con cierta durac durac ión (tiempo hasta que disminuya al nivel anterior al impulso

Tiempo Duración

Figura 31

Cuando un ruido impulsivo se produce en un recinto industrial, generalmente ocasionado por un impacto, se producen reflexiones en los contornos y elementos del interior, modificando modi ficando la su comportamiento tal como se muestra en la figura 32. El tiempo de duración (t p) ahora de lo considera como el necesario para que el nivel sonoro disminuya en 20 dB desde su valor pico L p. Las características reverberantes del recinto tienden a incrementar i ncrementar la duración de un impulso. A fin de limitar estos parámetros para evitar daño auditivo, se definió con el valor de t p, a su duración en esas condiciones. En ciertos casos, los numerosos impactos (por ejemplo, estampados, martinetes) pueden llegar a cientos o incluso miles por jornada, transformándose casi en un ruido continuo con un nivel superior al de fondo (sin los impactos). Como criterio, puede considerarse como ruido


I 85

continuo, cuando se supera los 10 impactos por segundo y la variación entre valor pico individual y el fondo general no supera los 6 dB 33. Impulso mpulso en ambie nte industria industriall Se considera considera duración duración del i m pulso al tiempo t p que de mo20 dB tp

ra en disminuir disminuir 20 dB desd e el nivel pico (nivel máximo)

Tiem o

Figura 32

Lo que aún presenta controversias, es el parámetro o conjunto de parámetros que con sus valores afectan al oído, en forma calculable y previsible.

Advertencia: lo que sigue es una guía práctica para evaluación que no responde a una obligación en nuestro país; se tomó de diversos escritos de la literatura especializada. El gráfico de la figura 33 vincula el nivel pico en escala lineal o C y el tiempo total de exposición (producto de la duración del pico y cantidad de eventos). Es de aplicación para ambientes industriales. El valor de referencia es la jornada en milisegundos: 8 x 60 x 60 x 1000. Para una sucesión de N impactos dentro de las 8 h laborales lab orales y una duración cada uno de t p ms, el tiempo total está dado por N x tp. El nivel pico es L p. Si para ese tiempo leído en el eje de abscisas le corresponde en ordenadas un valor por debajo de la curva, no se superará la exposición recomendada. Si se parte con el valor de L p en ordenadas, el valor correspondiente en abscisas debe estar por debajo de la curva. Sea una sucesión de 60 impactos por minuto en un ambiente industrial, con nivel pico L p = 115 dB, presentes el 75% de la jornada laboral de 8 h, con una duración cada uno de 90 ms. El valor de abscisas, cantidad de impactos x duración del impacto, es (0,75 x 60 x 60 x 8) x 90 = 33

L.L.Beranek y I.Vér, “NOISE AND VIBRATION CONTROL ENGINEERING” j.Wiley & Sons (N.York, 1992) pg.595.

86 I


21 600 x 90 = 1 944 000 ms, al que corresponde 96,7 dB, que es superado claramente por el valor pico L p = 115 dB. NIVEL SONORO PICO Y TIEMPO CON PULSOS 170

160

150 ) B d 140 ( o c i p o r 130 o n o s l e v 120 i N

110

100 8 h = 28 800 000 ms 90 1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

100000000

Cantidad de pulsos x duración del puso (ms)

Figura 33

Dentro de las hipótesis, supóngase que no se pueda implementar un tratamiento de ingeniería como protección del personal, ni modificar el diseño del equipo de producción. Deberá entonces, disminuirse el tiempo de funcionamiento de esa máquina o lo que es lo mismo, la cantidad de impactos. Para 115 dB, por el gráfico le corresponden un valor de abscisa 288 000 que dividido por los 90 ms de cada impacto da una cantidad de impactos de 3 200 posibles durante la jornada. El porcentaje de tiempo para la jornada resulta de 3 200 / (60 x 60 x 8) = 0,11 (11%). Este porcentaje de tiempo (era 75%) es el que puede estar en funcionamiento la máquina de impactos durante las 8 h de la jornada laboral, manteniendo las misma condiciones operativas, para evitar daño auditivo. En realidad, es el tiempo al que puede estar sometido el personal. Podría estar más tiempo funcionando si el personal rotara para atender a la máquina. La curva de la figura 33 responde a la expresión: L p

= 170 − 10 lg N × t p

(82)


I 87

en la que L p es el nivel pico en dBC, N es la cantidad de impulsos en la jornada de 8 h y t p el tiempo de los impulsos en ms. La dosis que se le adjudica a esta sucesión de impulsos está dada por la adaptación de la expresión (69), en la que L es el nivel pico existente y L p el calculado

( D = 10

0,1× L −L p

)

(83)

Por su lado, la Resolución 295/2003 es muy simple y resumida, indicando que no se puede superar L p = 140 dB (que debe respetarse necesariamente) y que este valor debe medirse con un equipo con respuesta impulsiva en escala dBC.

13. CALIFICACION DE RUIDOS CON PERFILES Las disposiciones nacionales, provinciales y municipales que limitan los niveles sonoros para conservación de la audición en primer lugar y molestia a vecinos en segundo, constituyen los objetivos de cumplimiento obligatorio. Sin embargo, no son de aplicación cuando deben fijarse objetivos relacionados con la actividad típica en oficinas, viviendas, teatros, actividad profesional, bibliotecas, etc. A lo largo del tiempo se fueron desarrollando criterios que comprenden dos bases de datos: una familia de perfiles (curvas) identificada cada una por un número y una guía que vincula el destino de un recinto con el número de identificación de uno de los perfiles, lo que constituye la recomendación de su autor. Este sistema de perfiles máximos o recomendados es más completo que la condición de un único valor numérico, como por ejemplo, con la escala A de ponderación.

88 I


El sistema de perfiles se puede emplear en especificaciones, fijando uno de ellos como objetivo a ser cumplido con la obra terminada, o bien para evaluar una situación existente, contrastando el espectro global en el recinto con la familia de perfiles, determinando el que le corresponda. Para la mayoría de las familias de perfiles, este contraste consiste en encontrar la máxima penetración del espectro bajo evaluación, en esa familia de perfiles, o sea, el perfil de mayor valor que es alcanzado por el nivel sonoro de alguna de las bandas de octavas (método tangencial). También es común a todas esas familias de perfiles, que se deba considerar sólo los ruidos originados en el exterior del recinto, por lo que este criterio está asociado con la aislación que el mismo tenga. Se debe incluir para algunos, el sistema de aire acondicionado central, o sea el que se origina por equipos exteriores y el flujo de aire de entrada y salida que ese sistema maneje. No se deben considerar los ruidos que se originen en el interior del local por su uso. De todas las familias de perfiles, NR, RC, NC, PNC, NBC, se considera aquí a los perfiles Noise Criteria, NC, elaborado por L.L.Beranek y colaboradores hace ya algunas décadas, pero que persiste en su uso y el Noise Room Criterion (RC) ambos actualmente normalizados34. Para ambas familias, cada uno de los perfiles está identificado con un valor NC y RC respectivamente. Se inicia con los perfiles NC. En la tabla 9 se dan los valores de los perfiles NC en saltos de 5 unidades (graficados en la figura 34). En la tabla 10, un listado orientativo de los rangos recomendados para recintos tipificados. En la misma figura 34 se muestra graficado, un ejemplo con la superposición de un espectro medido (o previsto) que agrupa a todas las fuentes exteriores del recinto, y el valor NC que le corresponde35. Para ampliar estos temas, pueden consultarse direcciones de internet36. Norma IRAM 4070:2006, “Ruidos. Procedimiento para su evaluación utilizando los perfiles ‘NC’ y ‘RC’”. Algunos quipos modernos muestran como resultado de una medición, el perfil NC que le corresponde. Ver p.e. Ver p.e. http://datasheets.cesva.com/sc160_esp.pdf 36 www.trane.com/commercial/library/vol253/v253e.asp 34 35


I 89

80

70 NC

65

60

60 ) B d ( 50 o r o n o s l e v 40 i N

55 50 45 40 35

30

30 25

20

20 15

10 63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Bandas de octavas normalizadas (Hz)

Figura 34

El perfil destacado en negrita es el NC = 55, el de mayor valor alcanzado por el espectro, que debe contener todos los ruidos provenientes del exterior, sin actividad en la oficina.

90 I


Tabla 9 PERFILES NC (en saltos de 5 unidades) Valores de nivel sonoro por banda de octavas normalizadas NC 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

47 51 54 57 60 64 67 71 74 77 80

36 40 44 48 52 56 60 64 67 71 75

29 33 37 41 45 50 54 58 62 67 71

22 26 31 35 40 45 49 54 58 63 68

17 22 27 31 36 41 46 51 56 61 66

14 19 24 29 34 39 44 49 54 59 64

12 17 22 28 33 38 43 48 53 58 63

11 16 21 27 32 37 42 47 52 57 62

Si el espectro no tiene un perfil tangente dado en la tabla 9 o gráfico 34, se lo debe interpolar linealmente entre los dos más próximos. Los recintos tipificados no deben superar el valor máximo del rango que le corresponde en la tabla 10. El valor inferior se debe seleccionar para las condiciones más exigentes. Cuando un recinto no está explicitado en la tabla, se lo debe asociar con el que mejor lo represente. Tabla 10 GUIA PARA LA SELECCIÓN DE LOS PERFILES ADECUADOS AL USO DE LOS RECINTOS Tipo o características del recinto Criterio RC Criterio NC Estudios de radio y grabación RC10–20(N) NC10–20 Salas de concierto RC15–20(N) NC15–20 Estudios de TV y salas de música. Teatros RC20–25(N) NC20–25 Residencias privadas. Salas de conferencias. Aulas, salas de lectura. Oficinas ejecutivas. RC25–30(N) NC25–30 Oficinas privadas. Iglesias. Cinematógrafos. Departamentos, dormitorios de hoteles RC30–35(N) NC30–35


Cortes de justicia. Oficinas. Bibliotecas. Areas Públicas Restaurantes. Grandes oficinas

RC35–40(N) RC40–45(N)

I 91

NC35–40 NC40–45

90

80

70

60 ) B d ( o r o n 50 o s l e v i N

RC

25

40

30 35

30

40 45

20

50 10 16

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000


Figura 35

Para los perfiles RC, se debe incluir especialmente, al sistema de aire acondicionado, además de los ruidos exteriores. El mecanismo es similar: espectro a contrastar con los perfiles de este criterio, cuyos valores también se muestran tabulados, y una guía de los valores recomendados para las actividades típicas (tabla 10). Las diferencias se dan en la forma de utilizar los perfiles. Para el cálculo del valor RC 37 que corresponde a un espectro a evaluar, se lo superpone sobre la familia de perfiles, mostrada en la figura 35 y Ampliar p.e.en, C.M.Harris (editor), “Handbook of ACOUSTICAL MEASUREMENTS AND NOISE CONTROL”. Ed. Acoustical Society of America, 1998. Páginas 43-8 a 43-14. 37

92 I


sus valores en la tabla 11. Se promedia aritméticamente los niveles sonoros del espectro, para las bandas centradas en 500 Hz, 1 y 2 kHz ( SIL). Se traza una recta que abarque todo el rango de frecuencias paralela a los perfiles (pendiente –5 dB por octava) pasando por el valor SIL en la banda de centrada en 1 kHz. Una segunda recta paralela desplazada +5 dB en el rango 16 – 500 Hz y una tercera, desplazada +3 dB en el rango 1 – 4 kHz. Tabla 11 PERFILES RC - Valores de nivel sonoro por banda de octavas normalizadas RC 16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 25 45 40 35 30 25 20 15 30 55 50 45 40 35 30 25 20 35 65 60 55 50 45 40 35 30 25 40 70 65 60 55 50 45 40 35 30 45 75 70 65 60 55 50 45 40 35 50 80 75 70 65 60 55 50 45 40 Como ejemplo, sea el espectro graficado con línea de trazos en la figura 36 para el valor de cada banda, que se reproducen a continuación: Banda 1/1 Nivel

16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 Hz 56 62 56 53 55 53 43 34 29 dB

Valor SIL calculado:

43,3 dB

En el punto [43 dB – 1 000 Hz] se trazó la recta de líneas cortadas. La recta de rayas y puntos está 5 dB por encima de ésta, en el rango 16 – 500 Hz. La de puntos, 3 dB sobre la primera, en el rango 1 – 4 kHz. Dado que el espectro no supera a ninguna de las dos rectas auxiliares, le corresponde el valor RC = 43(N). La asignación N indica “neutral”, que no tiene predominio de las bajas o altas frecuencias audibles, que si bien no modifican el valor RC asignado, generan molestia o incomodidad auditiva. Si el espectro tuviera al menos una banda que superara a la recta auxiliar de rayas y puntos, se le asignaría la letra (descriptor) R. En tal


I 93

caso sería, RC = 43(R). Si superara a la recta auxiliar de puntos, se le asignaría una H, siendo en ese caso, RC = 43(H). Se le asignará el descriptor RV si alguna de las bandas de frecuencias bajas queda dentro de los sectores indicados como A o B. Para el primero es esperable vibraciones estructurales y para la B, en las componentes livianas de cielorrasos y/o paredes. Un espectro al que le corresponde un valor RC , debe tener asignado al menos una de los descriptores que indiquen los criterios subjetivos mencionados: N y/o R y/o H y/o RV . 90

80

70

60 ) B d ( o r o n 50 o s l e v i N

RC

50

40

45 40

30

35 30

20

25 10 16

31,5

63

125

250

500


Figura 36

1000

2000

4000

94 I


14. PROTECCION INDIVIDUAL Para conocer las condiciones de exposición de las personas en un ambiente ruidoso cuando usan protectores auditivos personales, debe calcularse el nivel sonoro (Leq) en el conducto auditivo a partir de lo medido en el lugar y la atenuación del protector. A ese resultado se aplican las conclusiones de la Resolución 295/2003. La curva de atenuación del protector se obtiene por mediciones del umbral de audición de un conjunto de 16 personas otológicamente normales, con y sin el protector representativo (al menos 2 muestras) de la producción, de acuerdo a norma38. Se efectúan las diferencias de los umbrales con los datos obtenidos para cada una de las bandas de tercios u octavas, desde las centradas en 125 o 63 Hz (opcional) respectivamente hasta la de 8 kHz. Este conjunto de valores permite efectuar un tratamiento estadístico con valores medios y desvíos estándar para cada banda de frecuencias. Estos datos deben constar en el informe metrológico, obtenidos por organismo oficial. Tabla 12 ATENUACION SONORA DE UN PROTECTOR AUDITIVO Parámetro Banda de frecuencias (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 Media 12,2 22,4 31,1 34,6 35,0 42,9 Desvío 2,2 2,7 4,1 3,6 2,4 2,7

8000 32,3 3,1

En la tabla 12 se dan los datos obtenidos para un protector real de muy buena calidad con valores (media y desvío estándar) obtenidos por mediciones en condiciones de norma. El desvío estándar es una indicación de la dispersión de los valores individuales de atenuación y representa una cualidad de los protectores. Para asegurar que se incluye a un cierto porcentaje X% de los protectores según la tabla 13, debe considerarse una atenuación menor que la media (la media menos una o más veces el desvío estándar S). IRAM 4 060-1:1998, “Acústica. Protectores auditivos”. Parte 1: “Método subjetivo de medida de la atenuación acústica”. 38


I 95

De acuerdo con la normativa 38, se define el valor de protección APV xf mediante: (se mantiene la nomenclatura de la norma) APV Xf

= M f − α × S f

(84)

en la que, M f es el valor medio del protector para la banda de frecuencias f , S f es el desvío estándar para la misma banda y α valor estadístico que depende de X , valores tabulados en la norma39. Tabla 13 X (en %) 75 80 84 85

Intervalos de confianza X (en %) α 90 0,67 95 0,84 1,00 98 1,04

α

1,28 1,65 2,00

El nivel de presión sonora efectiva en dBA cuando se emplea el protector auditivo, se calcula mediante la expresión incluida en la norma,

L' AX

8

= 10 lg ∑ 10 0 ,1(L k =1

f ,k

+ A f ,k − APV Xf )

dBA

(85)

en la que f (k) es la frecuencia central de la k-ésima banda, L f(k) es el nivel sonoro (escala lineal) en la k-ésima banda, A f(k) es el valor de ponderación para la k-ésima banda y APV Xf(k) valor de protección obtenido con la expresión (84). Con las definiciones anteriores, para el protector personal tabulado (tabla 12) y adoptando un nivel de confianza X = 90% (quedan comIRAM 4 060-2:1996, “Acústica. Protectores auditivos. Estimación de los niveles de presión sonora efectivos compensados con la red de ecualización "A" cuando se utilizan protectores auditivos”. Se dan también otros métodos abreviados de cálculo. 39

96 I


prendidos el 90% de los protectores evaluados), el cálculo de protección es el siguiente:

I. Para X = 90%, corresponde un valor = 1,28 (ver tabla 13). II. Cálculo del valor APV para cada banda: Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz 9,4 18,9 25,9 30,0 31,9 39,4 28,3 dB APV xf

III. Se supone para el ejemplo, que el usuario del protector se encuentra en un sitio con un espectro dado por los valores siguientes: Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz Nivel sonoro 86 87 91 95 90 85 75 dB

IV. Efectuando el cálculo del exponente de la expresión 85, se tiene: Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz L f(k)+A f(k)-APV xf(k) 60,5 59,5 61,9 65,0 59,3 46,6 45,6 dB

V. Este conjunto de valores permite calcular el valor de L’ AX . Para este ejemplo resulta: 68,8 dBA. Este valor es el que debe considerarse como al que está sometido el usuario del protector para el ambiente de ruido dado. Esto al menos, para el 90% de las unidades de la marca y modelo del protector ensayado. Se acepta además, que el protector se usa en el 100% del tiempo de la jornada laboral (ver más abajo). La Resolución, siguiendo la línea del Decreto 351/79, no toma en cuenta al valor del desvío estándar, lo que formalmente es equivalente a considerar α = 0, con lo que APV Xf = M f . Si se efectúan los mismos pasos anteriores con esta condición, los resultados a obtener son los siguientes:

I. y II. Por lo dicho α = 0 y APV Xf = M f :


I 97

Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz 12,2 22,4 31,1 34,6 35,0 42,9 32,3 dB APV xf

III. El ambiente es el mismo por tratarse del mismo caso: Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz Nivel sonoro 86 87 91 95 90 85 75 dB

IV. Los cálculos en este caso, son: Banda de frecuencias: 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz 57,7 56,0 56,7 60,4 56,2 43,1 41,6 dB L fk+A fk-APV xfk

V. El mismo cálculo aplicado a este conjunto de valores, da como resultado al valor L’AX = 64,8 dBA. Este valor es más permisivo que el anterior. Debe entenderse que en este caso solo se considera (implícitamente) desde el punto de vista estadístico, al 50% de los protectores de la marca y modelo ensayado. Todos los cálculos se basan en el uso del protector durante toda la jornada laboral. Cuando sólo se lo emplea durante una fracción de la jornada, baja notablemente la protección (figura 37) y es como si se usara un protector de mucha menor capacidad de atenuación en toda la jornada. Para facilitar la aceptación del uso de los protectores, debe cuidarse su comodidad, evitando las presiones, incrementos de temperaturas y otras variables que incitan al rechazo. Si un protector caracterizado por una capacidad de atenuación At en una banda se lo usara solo un tiempo t dentro de la jornada T , la atenuación efectiva estaría dada por el valor At ef < At , 1   At ef = −10 lg  {(T − t ) + t × 10 −0 ,1× At } T 

(86)

98 I


ATENUACION EFECTIVA DE PROTECTOR PERSONAL SEGUN SU USO

20 18 16 ) B14 d (

At ef

a v 12 i t c e f e 10 n ó i c a 8 u n e t A 6

= −10

1

lg  {(T − t ) + t × 10 T

At = 10 dB

At = 15 dB

−0

,1× At

}  

At = 20 dB

4 2 0 0

60

120

180

240

300

360

420

480

Tiempo de uso (minutos)

Figura 37

Para tres protectores de capacidad de atenuación 10, 15 y 20 dB, la atenuación efectiva para tiempos t intermedios entre 0 y T , toma los valores mostrados en el gráfico de la figura 37. Es claro que los de mayor capacidad de atenuación se diferencian poco de otros menos eficientes para usos en tiempos parciales y sólo con t ----> T se comienzan a diferenciar. Para t = 1/2T, todos brindan aproximadamente 3 dB de atenuación. Un uso parcial de un protector no se justifica desde el punto de vista del cálculo de la dosis recibida. Visto de otro modo: es preferible un protector de menor capacidad de protección usado el 100% del tiempo que otro más eficiente que por razones de incomodidad, se use sólo parte del tiempo. A los protectores pasivos de los diversos tipos que se comercializan, se agrega una nueva familia de los de tipo de copa, pero activos: generan una señal sonora en contra fase a la percibida, con lo que se “anulan” mutuamente (lo que constituye su atenuación adicional a la pasiva). Estos protectores, pueden proveer una atenuación del orden de los 20 dB en el rango de 0 a 500 Hz. Este es el rango en que precisamente, los convencionales no tienen su mejor performance. Esta propiedad le confiere a este tipo nuevo de protectores, una excelente relación palabra/ruido, permitiendo una mejor comprensión de la palabra en ambientes muy ruidosos.


I 99

En la tabla 14 se dan los datos medidos en laboratorio de uno de estos protectores, cuyos valores pueden contrastarse con los de la tabla anterior y verificar la mejora recién comentada. Tabla 14 ATENUACION SONORA DE UN PROTECTOR CON CANCELACION ACTIVA Parámetro Banda de frecuencias (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Media 25,7 29,5 31,3 30,3 39,4 39,0 44,1 Desvío 1,2 4,2 1,6 1,5 1,3 0,8 0,8 Para los ensayos de laboratorio, control y especificación de los protectores en general, se agrega un conjunto reciente de normas específicas. Están referidas a parámetros no acústicos, seguridad y ensayos objetivos. Estas últimas reemplazan a las personas que actúan como sujetos de ensayo por una cabeza artificial. Su aplicación es de mucha utilidad en control de calidad durante la producción de unidades. Se puede tener un resumen de lo tratado por estas normas en un artículo de un especialista40 del CINTRA41 (Centro de Investigación y Transferencia en Acústica, UTN, Córdoba). - IRAM 4 060-1:1998, Acústica. Protectores auditivos. Parte 1: Método subjetivo de medida de la atenuación acústica. - IRAM 4 060-2:1996, Acústica. Protectores auditivos. Parte 2: Estimación de los niveles de presión sonora efectivos compensados con la red de ecualización “A” cuando se utilizan protectores auditivos - IRAM 4 060-3:1998, Acústica. Protectores auditivos. Parte 3: Método simplificado destinado al control de calidad para medir la pérdida por inserción de los protectores del tipo orejeras - IRAM 4 125:1998. Protectores auditivos. Recomendaciones relativas a la selección, uso, precauciones de empleo y mantenimiento. - IRAM 4 126-1:1998. Protectores auditivos. Requisitos de seguridad y ensayos. Parte 1: Cobertores. - IRAM 4 126-2:1998. Protectores auditivos. Requisitos de seguridad y ensayos. Parte 2: Tapones auriculares. 40 41

M.R.Serra, "Los protectores auditivos y sus ensayos". Revista IRAM N° 4, septiembre 1998, 30/33. www.investigacion.frc.utn.edu.ar/cintra.

100 I


- IRAM 4 126-3:2004. Protectores auditivos. Requisitos de seguridad y ensayos. Parte 3: Cobertores acoplados a cascos de protección.

15. CAMPOS SONOROS Desde la emisión de un sonido por su fuente hasta que llega al detector, ese sonido habrá sufrido cambios debido al medio por el que se transmitió. Suponiendo una fuente que irradia con igual eficiencia hacia todas las direcciones en aire quieto, los frentes de onda serán esferas de radio creciente. En esas condiciones, el nivel sonoro disminuirá porque una cáscara esférica a distancia r de la fuente, contendrá toda la energía emitida, pero a una distancia r’ > r esa misma energía se distribuirá en una superficie mayor. La energía en un elemento de esa superficie (el área de un micrófono o la del pabellón del oído) estará dada por un nivel L’ (sobre la cáscara esférica de radio r’) < L (sobre la esfera de radio r ), La variación de nivel sonoro ∆L será, como función de la distancia r a la fuente, recordando que 4π r2 es la superficie de una esfera de radio r. [Ver expresión (46) con la aproximación 10,8 ≅ 11].

 1   = ∆L = 10 lg  2   4 π r  = −10 lg (r 2 )− 11 dB

(87)

La disminución del nivel sonoro con la distancia es a razón de 6 dB con la duplicación de la distancia: cuando de r pasa a r’ = 2r ,


I 101

∆L = L' −L = = −10 lg (r ' 2 )− 11 + 10 lg (r 2 )+ 11 = = −10 lg ( 2r )2 + 10 lg (r 2 )= = −10 lg (2 2 )− 10 lg (r 2 )+ 10 lg (r 2 )= = −10 lg ( 4 ) = −6 dB Cuando la fuente no emite con una característica isótropa, sino con mayor eficiencia en algunas direcciones que en otras, esa propiedad hace que no sean ya esferas de radio creciente, sino otras figuras tridimensionales.

Figura 38

Si a una cierta distancia de la fuente se mide el nivel sonoro Li en una dirección i del conjunto de direcciones {i} y se calcula el promedio energético , puede cuantificarse la eficiencia mediante la direccionalidad Di de la fuente. Para una dirección i , la direccionalidad estará dada por:

102 I


Di = Li

−

L

(dB )

(88)

De ella se deriva el factor de direccionalidad Q 42 , Q

= 10 0,1D

(89)

Con esta nueva variable, la expresión anterior de ∆L queda modificada,

 Q   = ∆L = 10 lg  2   4 π r  = −10 lg r 2 + 10 lg (Q )− 11 = −10 lg r 2 + D − 11 dB

() ()

(90)

Distancia a la fuente (Escala logarítmica)

Q=2

r ) B d ( o r o n o s l e v i n e d n ó i c u n i m s i D

 Q

=

 2   4 π r 

10 lg 

Q=1 - 6 dB

Q=4

- 6 dB

Figura 39

r 1

2 x r 1

Para las direcciones en las que Q > 1 (D > 0), si bien la tasa de disminución del nivel sonoro es la misma, los valores son mayores que en el caso contrario. En el gráfico 40 se muestra la variación de L considerando 3 valores de Q. 42

Ver http://iwse.osu.edu/isecourses/ise672/Noise%206-%20accoustics.pdf (sic) más específico. Más general, www.lenardaudio.com/education/04_acoustics.html.


I 103

Considerando ahora una distancia equivalente r ef en la que se tiene en cuenta el efecto de la directividad, se puede considerar una única condición de propagación esférica en función de esa distancia (no geométrica), r eq

=

r Q

( m )

(91)

Con este reemplazo, la primera expresión queda de la forma,

 1   = ∆L = 10 lg  2   4 π r ef  = −10 lg (r ef 2 ) − 11 dB

(91’)

El valor de r ef debe “convertirse” en la distancia real r a la fuente mediante la relación (91) que define a la primera. En definitiva, en campo libre para una fuente puntual, la disminución del nivel sonoro L2 en un sitio 2 cuando el sonido avanzó hasta un sitio 1, a una distancia r del anterior, sigue la expresión L1

= L 2 − 10 lg (r 2 ) + 10 lg (D)− 11 = = L 2 − 10 lg (r ef 2 ) − 11 dB

(92)

Cuando la fuente se encuentra en un ambiente parcial o totalmente cerrado, la influencia de los contornos afecta al avance continuado del sonido. El sonido próximo a la fuente tiende a disminuir de la misma forma que en espacio libre, lo que dentro del recinto es la llamada componente directa del campo sonoro. A medida que se aleja de la fuente, en cada punto del recinto llega el sonido directo más las reflexiones en los contornos. Es como si existieran fuentes virtuales “al otro lado” de los divisorios. En lugar de disminuir, como en el caso anterior, el sonido reflejado contribuye a incrementar al nivel sonoro.

104 I


Es natural pensar que esta influencia es mayor o menor según sea la capacidad reflectiva de los contornos. Cuanto mayor sea la reflexión de los contornos, mayor será su influencia. Dicho en forma equivalente, cuanto mayor sea la capacidad de absorción de los contornos, menor será su influencia. La expresión que considera la variación del nivel sonoro con la distancia es una extensión de las anteriores en la que se incorpora una nueva variable, R, constante del recinto. Contiene la capacidad de absorción de los contornos del recinto. Su definición se posterga para el tratamiento de absorción sonora. Por ahora es una cantidad que se expresa en m2, aunque no es un área geométrica43. Es una propiedad acústica de cada recinto y no depende de la distancia a la fuente sonora.

 Q 4  ∆L = 10 lg  +  = 2   4 π r R   1 4  = 10 lg  +  (dB ) 2   4 π r ef R 

(93)

Cuando r (o ref ) es grande, a una distancia suficiente de la fuente, el primer sumando del argumento es pequeño y se puede despreciar frente al segundo. Esto hace que ∆L dependa sólo del segundo sumando, constante. Esto indica que se está dentro de la componente reverberante del campo sonoro. Por el contrario, con r suficientemente pequeño (cerca de la fuente) el segundo sumando es despreciable y se estará en la componente directa. En la figura 40 se muestra este comportamiento. Así como el factor de directividad Q afecta a la variación ∆L, la constante R también lo hace. Efectivamente,cuando el valor constante al que Una lectura complementaria para campos sonoros orientado a salas, en http://books.google.com/books?ie=UTF-8&hl=es&id=365ITBehrZAC&dq=sound+propagation+in+listening+places&prev=http://www.books.google.com/books%3Fq%3D%2522Concepts%2Bin%2Barchitectural%2Bacoustics %2522%26hl%3Des&lpg=PA152&pg=PA152&sig=eX8To0RK2UK6Y7xs_Ul26lcUK5o 43


I 105

tiende la expresión (93) cuando r tiende a un valor elevado, depende de R: cuanto mayor sea, (que como se verá es equivalente a decir cuanto más absorbente sea el recinto), tanto menor será el valor de ∆L al que tiende. Distancia a la fuente

Distancia crítica

(Escala logarítmica)

Campo sonoro reverberante ) B d ( o r o n o s l e v i n e d n ó i c u n i m s i D

∆L = 10 lg

  Q  4 π r

2

+

4

 

R  

Componente reverberante

Campo sonoro directo

Componente directa

Figura 40

En definitiva: cuanto mayor sea el valor de R (más absorbente) tanto más se parecerá al campo sonoro en espacio abierto (componente directa). Por el contrario, cuanto menor sea R (menos absorbente) tanto menos variable será la disminución del nivel sonoro con la distancia a la fuente, tendiendo a un valor constante (componente reverberante). Podría decirse que el sonido en un ambiente muy absorbente, es como si se estuviera en espacio abierto. Las llamadas cámaras anecoicas son los recintos que más se parecen a espacio abierto. Las cámaras reverberantes son lo opuesto. En la figura 41 se ilustra este comportamiento dependiente de la constante R del recinto. Se indica en el gráfico, una distancia crítica r c que limita (teóricamente) a la componente directa de la reverberante. Esta distancia resul-

106 I


ta de igualar ambos sumando en la expresión de disminución de nivel sonoro. Con esa condición, resulta, Q 4 π r

2

r eq ,c

= =

4 ⇒ r c R r eq Q

=

=

1 R , 4 Q π

1 R 4 π

( m )

(92)

La distancia crítica se incrementa con el aumento de R. El aumento de R hace más marcada la disminución de nivel sonoro con la distancia a la fuente e incrementa el alcance de la componente directa, tal como se indica con una línea punteada en el gráfico de la figura 41. Distancia equivalente a la fuente (m) (Escala logarítmica)

R = 50 m

) B d ( o r o n o s l e v i n e d n ó i c u n i m s i D

2

R = 500 m

r eq

r =

Q

=

1

R

4

π

2

Desplazamiento aproximado de la distancia crítica

R = 5 000 m

2

Figura 41

En el gráfico de la figura 42 se muestra más explícitamente dicha variación, graficando la expresión 94.


I 107

12

10 ) m (

a 8 c i t í r c e t n e l a 6 v i u q e a i c n a 4 t s i D

r eq

r =

=

Q

1

R

4

π

2

0 10

100

1000

10000

2

Constante R del recinto (m )

Figura 42

Los valores de Q que intervienen en las expresiones anteriores, son en realidad el producto de dos valores, que surgen de dos condiciones diferentes: una, Q1 como propiedad de la fuente, como se ilustró con la directividad de la cabeza humana. El lado del ventilador de un grupo generador tiene un valor Q1 > 1 como otro ejemplo. El segundo valor, Q2, depende de la posición de la fuente respecto a superficies reflejantes como se ilustra en la figura 43. El valor de Q que se debe emplear en las expresiones de este apartado, es el producto de ambas: Q = Q1 x Q2. FACTOR DE DIRECTIVIDAD POR POSICION Lejos de superficies, Q = 1. Próximo a ...

.. pared, Q = 2 ... arista, Q = 4

... vértice, Q = 8

Figura 43


I 109

16. RUIDO COMUNITARIO Cuando se trata de ruidos originados por fuentes fijas, un grupo electrógeno, un recinto bailable, una planta industrial considerada globalmente y en general, todas las fuentes excepto tránsito, que afectan a viviendas o recintos ajenos al que origina el ruido, se presenta el problema de la subjetividad sobre la condición de molestia del afectado (que difiere normalmente de la del causante…). Para superar este inconveniente deben efectuarse mediciones de L Aeq en el lugar afectado y evaluarlo objetivamente según norma44. Alguna legislación incorpora este criterio normalizado, con lo que le confiere carácter de obligatorio 45. La IRAM 4 062:2001 fija las normas a las que debe responder el equipo de medición: IRAM 4 074-1:1988 y UNE EN 60804 como equipo integrador, debe contar con un calibrador que responda a la IRAM 4123:1992. Para el juego de filtro que se emplee, a la IRAM 4081:1977 y para las mediciones, a la IRAM 4120:1990. Debe tener un rango de medición desde 30 dB. Los sitios de medición (donde exista problema) deben estar a una altura entre 1,2 y 1,5 m del piso y a no menos de 1 m de paredes en interiores, repetido por lo menos 3 veces, con puertas abiertas o cerradas según uso. Se debe medir L Aeq con la o las fuentes de ruido funcionando. En caso de no disponerse de un medidor integrador, se medirá un conjunto de valores instantáneos en la escala de ponderación A usando un equipo convencional, en respuesta “lenta”, con los que se calculará el L Aeq con la expresión (63). El tiempo t a considerar en esa expresión, toma los valores 1 h para horario diurno (de 08 a 20 h), 1/4 h para nocturno (de 22 a 06 h) y 1/2 h para descanso (de 06 a 08 h y de 20 a 22 h). La norma considera estos lapsos como representativos de las 12 horas del horario diurno, las 8 horas del nocturno y los dos períodos de 2 horas cada uno del de descanso. 44

IRAM 4 062:2001, “Ruidos Molestos al Vecindario - Método de Medición y Clasificación”. La Resolución 94/2002 de la Subsecretaría de Política Ambiental de la Provincia de Buenos Aires adopta la IRAM 4 062:2001, reemplazando a su anterior versión de 1984 que a su vez, había sido adoptada con anterioridad por la Resolución 159/1996. 45

110 I


A este valor se lo debe corregir si presenta un carácter tonal: si tiene “… un tono individual que sobresale como claramente audible …” se le sumarán 5 dBA, lo mismo si “… tiene significativas irregularidades impulsiva o de impacto …”. Si presenta uno o ambos caracteres (tonal y/o impulsivo), al valor L Aeq medido se le sumará un término K = 5 dBA. A este valor corregido se lo denota como LE . LE

= L Aeq + K

(95)

K = 5 dBA se le suma una sola vez, es decir, tanto si tiene tonos, impulsos o ambos. Como criterio más allá de la percepción de ambos eventos, se puede considerar ruido tonal si su espectro en bandas de tercios presenta un nivel sonoro en una cualquiera de sus bandas, mayor en por lo menos 5 dB respecto a la de sus dos adyacentes. Se puede considerar impulsivo, si medido el valor global en respuesta rápida y en respuesta lenta, el primero supera al segundo en por lo menos 5 dB. Debe medirse también el ruido de fondo L f , o sea aquél que exclu ya las fuentes bajo evaluación. Para esta medición, no deben considerarse los factores de corrección por impulsos o tonos. Podrá no efectuarse esta medición cuando exista una razón válida que lo justifique. Es típico en el caso en el que la fuente bajo evaluación forme parte de un proceso continuo que no pueda detenerse (p.e. un transformador de una subestación eléctrica). Además, debe calcularse siempre el ruido de fondo típico en el lugar (Lc ) siguiendo los pasos de la norma. Esta consideración evita aceptar que el ruido de fondo crezca en forma ilimitada por efecto de la suma de las demás fuentes de ruido. El cálculo del ruido de fondo (Lc ) surge de una suma: Lc

= Lb + K z + K u + K h

(96)

Lb es un valor de base, constante para cualquier condición, L b = 40 dBA,

sujeto a las siguientes correcciones:


I 111

K z, término de corrección por zona según la siguiente tipificación:

1. Rural (residencial) 2. Suburbano con poco tránsito 3. Urbano (residencial). 4.Residencial urbano con alguna industria liviana o rutas principales. 5. Centro comercial o industrial entre 4 y 6. 6.Predominantemente industrial con pocas viviendas.

-5 dBA 0 dBA 5dBA 10 dBA 15dBA 20 dBA

K u, término de corrección por ubicación en la finca (tipo de recinto):

Interiores, lindero con la vía pública Interiores, no lindero con la vía pública Exteriores, área descubierta no lindera con la vía pública

0 dBA -5 dBA 5 dBA

K h, término de corrección por horario

Días hábiles de 8 h a 20 h Días hábiles de 6 h a 8 h y de 20 h a 22 h; feriados de 6 h a 22 h Noche de 22 h a 6 h

5 dBA 0 dBA -5 dBA

La condición resulta molesta, si la diferencia entre el nivel global con las fuentes bajo consideración (LE ) supera por 8 dBA o más, al ruido de fondo. Se adopta como ruido de fondo al menor entre el medido (L f ), (en el caso que se lo pueda realizar) y el calculado ( Lc ). La comparación debe efectuarse dentro de cada uno de los horarios de referencia. Así podrá resultar molesto en uno de ellos pero no en los otros. Es la autoridad de aplicación la que resuelve acerca de las acciones a seguir. Dentro del ámbito de la Capital Federal, es ya de aplicación, la Ley 1540/2004 “Control de la contaminación acústica en la Ciudad

112 I


Autónoma de Buenos Aires” y su decreto reglamentario Nº 740 del 23 de mayo de 2007 publicado en el Boletín Oficial Nº 2694 de fecha 30 de mayo de 200746 .Estas disposiciones suceden a la antigua Ordenanza Municipal N 39.025 del 13 de junio de 1983. En un plazo de 2 años deberán ajustarse a estas reglamentaciones, todas aquellas situaciones que a la fecha no las satisfagan. El Decreto establece en su Anexo II, una correlación entre las áreas de sensibilidad acústica que define (ASAEs), con los Distritos de zonificación del Código de Planeamiento Urbano, de manera de dejar bien definido la evaluación de molestia según ubicación del sitio dentro del ejido urbano. En el gráfico de la figura 44 se muestran los valores máximos de LAeq en ambientes exteriores, en horario diurno (lunes a sábados de 7 a 22 h) y nocturno (el complementario). Domingos y feriados se consideran para las 24 horas, como en horario nocturno. En el gráfico de la figura 45 se muestran los valores máximos admitidos en el interior de edificios, según su función característica. Para los locales con un asterisco se debe cumplir la condición más exigente: o bien el máximo indicado (excluido el ruido de fondo) o el nivel de ruido de fondo más 7 dBA como máximo47. En cada zona VII (viviendas) se desdobla entre ambientes principales (dormitorio, estar, etc.) y de servicios (cocina, baño, etc.) para cada una de las zonas I a V (ASAEs), con valores propios diferenciados. También se fijan valores máximos de emisión admitidos para vehículos, incluido motocicletas y ciclomotores. El máximo no podrá superar a lo declarado por el fabricante o importador. Los métodos de medición deben responder a las normas IRAM AITA 9C y 9C-1. www.buenosaires.gov.ar/areas/leg_tecnica/boletines/200705030.htm#3 Con un breve análisis se llega a que cuando la diferencia entre el nivel global y el de fondo difieren en menos de 7,8 dBA, se debe aplicar para evaluar molestia, al de fondo más 7 dBA. En caso contrario, debe efectuarse la diferencia energética entre el nivel total y el nivel de fondo. Se tiene así la situación más exigente. 46 47


Area tipo I: Area de silencio Area tipo II: Area levemente ruidosa Area tipo III: Area tolerablemente ruidosa Area tipo IV: Area ruidosa Area tipo V: Area especialmente ruidosa VALORES LIMITE EN AMBIENTE EXTERIOR

80 70

60

60

50

50 T , q e A

L

70

65

80

75

75

70

60 50

40 30 20 10 0

Diurno I

II

III A rea tipo

Nocturno IV

Figura 44 / Figura 45

V

I 113

114 I


El objetivo y metodología de la norma IRAM 4062 está referida a medición y evaluación de molestia por ruidos de fuentes fijas, entre las que se puede incluir el movimiento de vehículos dentro del predio de una planta industrial. En el ruido de fondo está comprendido el ruido de tránsito típico que se mide como se lo hace con el resto de las fuentes. La norma excluye explícitamente a la evaluación de molestia del ruido de tránsito. A la fecha se encuentra en estudio una norma para evaluación del ruido de tránsito48 cuando la velocidad media supera los 40 km/h. Para esta norma interesa los niveles a largo plazo, aunque tomando muestras en lapsos de unas pocas horas en horarios representativos. Se considera la necesidad de incluir el paso de al menos 200 vehículos en una condición de tránsito fluido y no menos de 500 a 600 en centros urbanos. A los efectos de los cálculos, se considera un flujo equivalente Qeq que tiene en cuenta la composición del tránsito: Qeq = QVL + E x QVP , en la que el primer sumando es el flujo de vehículos livianos, QVP , pesados y E un factor de equivalencia que depende la velocidad de los vehículos livianos y la pendiente de la calzada. De acuerdo con los datos medidos de nivel sonoro L Aeq,med , flujo de tránsito Qeq,med , y velocidad media V med , se puede estimar el nivel a largo plazo , L Aeq,LP a partir de los medidos en el intervalo de referencia (subíndice LP). L Aeq ,LP

= L Aeq ,med + 10 lg

Q eq ,LP Q eq ,med

+ 20 lg

V LP

V med

(97)

Se dan testeos estadísticos para conocer la naturaleza gaussiana o normal de las muestras. Es sabido que para el tránsito fluido, la distribución es gaussiana mientras que se aparta cuanto más interrumpido sea el tránsito, especialmente en plantas urbanas. Norma IRAM 4048: “Acústica. Medición de ruido de tránsito. Caracterización y medición del ruido debido al tránsito automotor” aún en estudio. 48


I 115

Considerando una distribución gaussiana L Aeq,T Gauss, se debe verificar para el nivel medido, que, L Aeq ,TGauss

− L Aeq ,Tmed ≤ 1dBA

(98)

siendo,

= L50 + 0,115 σ 2 L10 − L50 L50 − L95 σ = =

L Aeq ,TGauss

1,27

1,65

(99)

Como se dijo la norma está en estudio y su aplicación normalmente está reservada para el especialista dado que se trata de un tema de política ambiental, más que a un problema puntual entre quien produce el ruido y quien lo padece. Lo mismo para la norma IRAM49 aún en estudio que define los parámetros y ajustes a considerar para evaluación de ruido ambiental, que excede el objetivo de esta publicación.

17. MEDIDORES DE NIVEL SONORO La medición de nivel sonoro es esencial para conocer una situación existente de agresión sonora, determinar la atenuación necesaria y poder desarrollar en consecuencia, las técnicas más apropiadas de tratamiento acústico. Esto también es válido cuando el problema está relacionado con confort acústico, inteligibilidad o privacidad. Para la medición de nivel sonoro debe tenerse en cuenta ciertos aspectos tanto para la selección del instrumental adecuado, como en la técnica de medición y evaluación de los resultados. Norma IRAM 4113:xxxx, “ Acústica. Descripción, medición y evaluación del ruido ambiental” En dos partes, en estudio. 49

116 I


El medidor de nivel sonoro (MNS) también llamado sonómetro, que se adopte debe responder al menos al tipo 2, según la clasificación de normas nacionales e internacionales50 aunque es recomendable que sea del tipo 1. Un MNS visto por un ingeniero electrónico es en forma muy resumida, un voltímetro que recibe la tensión eléctrica de un transductor (el micrófono) que convierte energía sonora en energía eléctrica, la que detectada, es mostrada en una escala de decibeles (sensibilidad típica: 10 mV/dB). Contiene los filtros necesarios para que esa escala sea la de ponderación A u otra, con muestras procesadas con diferentes constantes de tiempo. Puede tener incorporado o conectado como accesorio, un juego de filtros en bandas de frecuencias de diversos anchos. Pero también puede ser visto como una “caja negra” que presenta conexiones de entrada y salida, algunas perillas y uno (o más) indicadores del valor medido. Desde esta óptica pueden estudiarse propiedades de interés para los usuarios sin entrar a detallar sus características constructivas. Marcas reconocidas en el mercado son de origen extranjero: Brüel & Kjær, Cesva, Quest, Rion y otros. Para efectuar mediciones con un MNS debe conocerse en primer lugar las características del equipo, lo que es sencillo para los que responden a normas, puesto que una de sus exigencias, es la provisión de un manual en el que consten sus propiedades y características de manejo. El micrófono es el componente más delicado del sistema, por lo que constituye su principal limitación. Su extremo debe estar alejado de las superficies reflejantes de la caja del medidor y contar con pantalla protectora de vientos para mediciones a la intemperie, dado que el golpe de aire sobre su superficie sensible introduce un ruido no genuino. Debe ser desmontable para admitir su calibración. Los diferentes ecualizadores con que cuente el equipo están controlados por una perilla que indica las escalas “A”, “B”, “C” y “lineal” Norma UNE-EN 60651; UNE-EN 60804 (europeas que se corresponden con las IEC de igual número). IRAM 4 074:1988-1 “Medidor de nivel sonoro”. Parte 1, “Especificaciones generales”. 50


I 117

(aunque no siempre todas incorporadas), de manera que el valor leído corresponde a la escala de ponderación seleccionada. El medidor más modesto provee al menos la escala “A”, y van incorporando (generalmente con un aumento de precio), las escalas “C”, “lineal” y “B” casi siempre en ese orden. Si bien las normas y legislación vigentes hacen referencia a valores en la escala “A” en lo que a protección de audición y otros criterios se refiere, valores en otras escalas medidos simultáneamente permiten inferir información adicional sobre el espectro del ruido en cuestión. En efecto, si se tiene un valor en dBA muy diferente (menor) al medido en lineal o dBC, significará que el espectro tiene componentes importantes en bajas frecuencias (que fueron atenuadas por la escala A) y a la inversa, si son muy similares, entonces las bajas frecuencias son poco importantes. Recordar la mayor “planicidad” de la respuesta C respecto de la A, lo que explica las comparaciones recién efectuadas. La escala “lineal” tendría todos sus valores de compensación iguales entre sí e iguales a cero. Además de la perilla que selecciona la curva de ecualización deseada, otra que actúa sobre el atenuador, permite seleccionar de a pasos el rango en el que se encuentra el nivel sonoro que se va a medir, lo que en un extremo, hace que la escala tenga una amplitud de variación de varios decibeles (quince o más) y pueda ser graduada en posiciones de 1 dB. Pero también, en el otro extremo, equipos más actualizados tienen una única escala que abarca la totalidad del rango de medición (p.e. de 30 a 140 dB). Finalmente, se puede seleccionar la constante de tiempo (velocidad de respuesta) del equipo entre “RAPIDA” y “LENTA” que corresponden respectivamente a 125 y 1 000 ms. Cuando se selecciona la primera se puede seguir más fielmente los cambios que se producen en el nivel sonoro. Si éstos son muy pronunciados, la variación rápida del indicador no permite la lectura de un valor representativo, por lo que en ese caso debe seleccionarse la respuesta impulsiva que tiene una constante aún menor: 35 ms que tienen la habilidad de poder registrar eventos que suceden en tiempos cortos pudiendo seguir la evolución de impulsos sono-

118 I


ros. La respuesta impulsiva debe estar dada en la escala C de ponderación. En la figura 46 se muestra un equipo que corresponde a esta descripción51. Para obtener espectros en bandas de frecuencias, deben utilizarse filtros en bandas de tercios de octavas u octavas que cubran por lo menos menos el rang rangoo desde desde 31,5 31,5 hasta hasta 8 000 Hz. Los equipos con tecnología actualizada son de respuesta en tiempo real de manera que el espectro se presenta discriminado en sus bandas de frecuencias en forma simultánea. Esto ahorra tiempo de medición y permite que ese espectro sea el de un lapso dado. Cuando se debe obtener el espectro con una selección secuencial de cada banda de frecuencias, cada valor corresponde a lapsos diferentes. Se trata de dispositivos que pueden seleccionar la banda de interés mediante una llave de pasos p asos atenuando las frecuencias fuera de los límites de esa banda elegida. Si el filtro fuera ideal, el MNS no detectaría ninguna señal más allá de esas frecuencias, lo que no ocurre en los reales52. La superposición de todos los filtros de un equipo deben recrear lo más fielmente a un plano continuo desde la inferior del primero hasta la superior del último. Las características de uno de estos equipos con filtros incorporados y respuesta en tiempo real se puede consultar en internet53. Finalmente cada equipo, independientemente de su clase, debe ser calibrado en un laboratorio en períodos anuales, ajustando su curva de respuesta. En el país se puede recurrir al Instituto Nacional de Tecnología Industrial54; al Laboratorio de Acústica y Luminotécnica55 dependiente del Consejo de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires y el CINTRA56, de la UTN Regional Córdoba. http://datasheets.cesva.com/sc-15c_esp.pdf Norma IRAM 4 081:1977, “Filtros de bandas de octava, de media octava octava y de tercio de octava destinados al análisis de sonidos y vibraciones”. (IEC 61260). 53 http://datasheets.cesva.com/sc310_esp.pdf 54 www.inti.gov.ar/fisicaymetrologia/campos.htm 55 www.cic.gba.gov.ar/centros/cic/centros/lal 56 www.investigación.frc.utn.edu/cintra 51

52


Figura 46

I 119

Micrófono Ponderación A y C

Selección: Nivel pico, Fast, Slow y Leq Comunicación a PC e impresora

Inicio/fin de serie de medición Lectura de la medición

Mostrar niveles máximos y estadísticos Encendido

Conexión a PC

Los MNS deben contar además, con su calibrador o pistófono compatibles, que permite al usuario hacer un seguimiento de esa calibración. Se trata de un dispositivo que aplicado sobre el micrófono del MNS, emite uno o dos tonos de frecuencias definidas y nivel sonoro constante, pudiendo determinarse los apartamientos ocurridos en esos puntos, lo que permite corregirlo. Este seguimiento abarca a todo el equipo a diferencia de la que se realiza con la perilla del MNS que usualmente se indica con “CAL” (calibración) que una vez accionada debe posicionar al indicador en una zona o valor predeterminado cuando está en orden. En realidad sólo se calibra de esta forma al sistema electrónico del equipo y no así al micrófono, la pieza más delicada del sistema de medición. Estos pistófonos deben también calibrarse en laboratorio junto con los medidores a los que controla. Las exigencias de normas obligan cada vez más al uso de equipos integradores, es decir, aquéllos que permiten medir directamente el

120 I


nivel sonoro continuo equivalente como resultado de una muestra durante un cierto tiempo. En estos casos, debe tenerse presente que los equipos deben responder a la recomendación internacional ISO 1 999 y no a los códigos norteamericanos. Como ya se dijo, nuestra normativa adhiere a la posición europea adoptando el factor q = 3, en oposición al criterio norteamericano que adopta q = 5. Las mediciones obtenidas por equipos que respondan a uno u otro criterio no sólo dan valores diferentes, sino que no son convertibles de uno a otro, lo que hace que este punto sea esencial al momento de optar por un medidor integrador o dosímetro. Durante las mediciones debe tenerse la precaución que la distancia entre operador y MNS sea la mayor posible que permita su manejo (evitando actuar como pantalla, como sucede con la proximidad de ocasionales curiosos). Actuando a menos de 1 m, una persona puede dar lugar a errores de varios dB en bandas de frecuencias. Lo mismo entre micrófono y MNS, para lo cual algunos tienen un prolongador al efecto, siendo aconsejable además el uso de trípode y nunca dejar el equipo sobre una mesa u otra superficie reflectante para ser leído desde una cierta distancia. Los MNS pueden tener micrófono direccional (criterio IEC) o de incidencia al azar (criterio ANSI). Utilizando uno de estos últimos equipos en campo libre, debe orientarse el micrófono de tal manera que la respuesta sea lo más plana posible: debe estar orientado formando un ángulo de unos 70/80º respecto de la dirección a la fuente sonora. Si se lo enfrentara a la fuente, se sobre estimaría lo medido. Si es de campo libre, se lo debe dirigir directamente a ella. Para mediciones en ambientes cerrados, es aconsejable el uso de micrófonos de incidencia al azar, evitando siempre la presencia cercana de objetos que puedan reflejar o absorber energía sonora. Con un micrófono de campo libre (o direccional), el valor medido estará subestimado. Estas condiciones de medición se muestran en la figura 47. Cualquiera sea el ambiente donde se mida, los equipos generales de medición que se utilicen tienen un error global que comprende tanto


I 121

al propio del equipo, exactitud de apreciación en la escala, forma de medir (error del operador), que para mediciones “in situ” es del orden de ±1 dB57, es decir que el valor leído es en realidad un intervalo entre 1 dB por encima y otro tanto por debajo.

Figura 48

18. ABSORCION SONORA Este primer punto de los que siguen para el control del ruido, debe estar complementado con una visión global del problema en la planta industrial o ambiente que se trate, considerando incluso aspectos administrativos. Algunas publicaciones así lo consideran58, aunque sin entrar en el aspecto técnico que acá es lo que se desarrolla. A.Behar y colaboradores, “Accuracy in the Measurement of Sound Level in Situ with Sound Level Meter”. Applied Acoustics 8 (1975) 67/69. 58 Por ejemplo, P.Canetto, “Soluciones para el ruido en el trabajo”. Mapfre Seguridad Nº 104 (2006) 48/57. www.mapfre.com/fundaciones/es/FundacionMapfre/publicaciones/pdf/ruido_trabajo_MapfreSeguridad_n104_ art4.pdf. 57

122 I


Un material frente a la incidencia de sonido puede presentar escasa oposición a su paso u obstaculizarlo. En el primer caso se encuentran los absorbentes y en el segundo los aislantes. Se entiende que un material absorbe cuando se refleja sólo una fracción de lo que incide. Tanto sea que el sonido se transforme en calor a su paso o quede del otro lado, ambos procesos son similares desde este concepto de absorción. La capacidad absorbente de un material, está dada por su coeficiente de absorción sonora, denotado con α , con valores entre 1 (perfectamente absorbente) y 0 (perfectamente reflejante). Es una cantidad adimensional, pero operativamente se le asocia la unidad sabines/m2. Para un dado material, este coeficiente α varía de frecuencia en frecuencia, por lo que en realidad es un conjunto de valores, uno por banda de frecuencia los que definen su capacidad absorbente.

a r o n o s n ó i c r o s b a

C B

e d e t n e i c i f e o C

Frecuencia

Figura 48

Los materiales genuinamente absorbentes son los fibrososo y los porosos, con sus poros abiertos e intercomunicados. Además de los


I 123

comerciales desarrollados especialmente para estos fines, tal como las espumas flexibles de poliuretano y los bien aprovechados, como las lanas de vidrio y de roca, también se comportan así las vestimentas, cortinados, alfombras, telas, etc. con más o menos eficiencia. Todos tienen en común que su capacidad de absorción aumenta con la frecuencia. En el gráfico de la figura 48 se muestra una curva (A) general del comportamiento de estos materiales absorbentes. La curva C corresponde a resonadores tipo Helmholtz y la B, a membranas resonantes, a describir luego. La curva A, comportamiento general de los materiales porosos y fibrosos: poca capacidad absorbente en el rango de bajas frecuencias; aumento notable en el rango medio y excelente comportamiento en frecuencias altas. En realidad, manteniendo la curva esa forma, el crecimiento comienza en frecuencias más bajas, cuanto mayor sea el espesor de un material y cuanto más adapte la impedancia del material a la del aire. La impedancia Z del aire (apartado 2) es como se vio, un número real que depende de su temperatura de acuerdo con la expresión: Z =

p v

= ρ × c ≈ 410

Pa.s / m

Figura 49 Figura 50

124 I


Los materiales absorbentes tienen más eficiencia cuando presentan al sonido incidente, una impedancia similar a la del aire. Un conjunto de mantas de densidades crecientes (la menor como primera frente al sonido) se comporta mejor, que una manta de igual espesor y alta densidad (figura 49). Si bien esta última es más absorbente, sólo actúa con el sonido que ingresó. Pero al haber un salto de impedancia muy marcado, sólo una fracción ingresa para ser absorbido. Lo no ingresado se refleja y por lo tanto, la absorción es menor. Materiales más recientes (figura 51) tienen su cara anterior esculpida en forma de cuñas que cumplen con ese factor de adaptador de impedancias. En las tablas que siguen se dan valores de absorción medidas en condiciones de norma59. Tabla 15 COEFICIENTES DE ABSORCIÓN SONORA DE ELEMENTOS DUROS (sabines/m2) Elemento Banda de frecuencias (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 1. Pared de ladrillo sin pintar 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 2. Idem 1 pero pintada 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 3. Revoque de yeso sobre ladrillo hueco 0,02 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 4. Hormigón sin pintar 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 5. Idem 4 pero pintado 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 6. Madera maciza y pulida 0,01 0,03 0,05 0,04 0,04 0,04 Tabla 16 COEFICIENTES DE ABSORCIÓN SONORA DE ALGUNOS MATERIALES GENÉRICOS (sabines/m2) Banda Pared Madera(2) Aglomerado(3) Vidrio(4) Lana de Lana de vidrio(5) vidrio(6) mampostería(1) 125 0,02 0,01 0,15 0,18 0,13 0,08 250 0,02 0,03 0,25 0,06 0,20 0,12 500 0,03 0,05 0,20 0,04 0,34 0,16 1000 0,04 0,04 0,15 0,03 0,56 0,17 Norma IRAM 4 065:1995, “Método de medición del coeficiente de absorción de sonido en sala reverberante” basada en la internacional ISO 354 (en su versión anterior a la actual de 2003). 59


2000 4000

0,05 0,05

0,04 0,04

0,10 0,05

0,02 0,02

0,85 0,90

I 125

0,24 0,55

Pared de ladrillo sin pintar. Madera maciza y pulida. (3) Aglomerado de 12,5 mm s/ bastidor c/ 100 y 50 mm (horizontal y vertical) a 8 mm de pared. (4) Paneles grandes de vidrios pesados. (5) Lana de vidrio de 45 mm de espesor y 15 kg/m3 de densidad. (6) Lana de vidrio de 12,5 mm de espesor y 32 kg/m3 de densidad. (1)

(2)

Tabla 17 COEFICIENTES DE ABSORCIÓN SONORA DE MATERIALES COMERCIALES (sabines/m2) Banda Fonac Fonac Sonex Sonex Fonac Baffles 35 mm 50 mm 20 mm 75 mm Clase 1 Bel* 100 0,10 0,17 0,05 0,12 0,08 0,40 125 0,11 0,15 0,04 0,13 0,19 0,43 160 0,15 0,19 0,07 0,26 0,22 0,46 200 0,13 0,40 0,08 0,34 0,31 0,41 250 0,24 0,36 0,12 0,53 0,32 0,44 315 0,27 0,34 0,17 0,72 0,51 0,51 400 0,40 0,49 0,21 0,87 0,63 0,63 500 0,43 0,78 0,28 0,90 0,73 0,76 630 0,52 0,77 0,33 0,99 0,87 0,75 800 0,55 0,85 0,38 1,01 0,88 0,89 1000 0,64 0,84 0,44 1,07 0,97 0,89 1250 0,68 0,98 0,51 1,05 0,83 0,96 1600 0,72 0,88 0,57 1,03 0,83 0,91 2000 0,68 0,80 0,60 1,07 0,82 0,84 2500 0,68 0,70 0,63 1,01 0,77 0,68 3150 0,63 0,75 0,70 1,08 0,73 0,71 4000 s/d s/d 0,73 1,00 s/d 0,62 5000 s/d s/d 0,86 1,04 s/d 0,61 Fonac® fabricado por Sonoflex S.R.L. (Argentina) Sonex® Fabricado por Illbruck Ltda.(Brasil) Bel® fabricado por Decibel Sudamericana S.A. (Argentina). *1,4 baffles/m 2

126 I


Para lograr absorciones en rangos de frecuencias para los que los materiales porosos o fibrosos son poco eficientes, debe emplearse diseños acústicos. Entre los más usados están las membranas resonantes (figura 51) y los resonadores tipo Helmholtz (figura 52). 1,0 0,9

Pared firme Absorbente

0 0 6 a 0 0 4

Madera terciada de 3 mm Montantes y largueros

0,8 ) 2 m / 0,7 s e n i b 0,6 a s ( n ó 0,5 i c r o s b 0,4 a e d e t 0,3 n e i c i f e 0,2 o C

0,1 0,0 100

200

75

300

400

500

600

700

800

900

1000

Frecuencia (Hz)

Figura 51

Las primeras consisten en un elemento elástico montado sobre bastidores firmes contra una superficie dura como una pared, que permita que la membrana vibre como respuesta al sonido incidente. La membrana se la puede ejecutar con maderas de muy poco espesor, plásticos, rubber oil, etc. La forma típica de la curva de absorción es la de una campana, con su frecuencia de resonancia f r dada por, f r

=

600 m × d

Hz

(100)

en la que m es la densidad superficial de la membrana (kg/m2) y d es su separación con la superficie rígida (cm). El concepto del diseño se basa en la libertad de la membrana para vibrar por acción del ruido, del que puede absorber aquel rango de frecuencias que es capaz de emitir, si se lo batiera a modo de tambor. Como resultado, se muestra su curva característica en la figura 51.


I 127

Los resonadores Helmholtz (figura 52) son volúmenes huecos, tipo botella o “damajuana” que absorbe las frecuencias que puede emitir cuando se las sopla para imitar la sirena de un barco. La frecuencia de resonancia está dada por Figura 52

Resonador tipo Helmholtz

Cuerpo del resonador V Cuello del resonador v, S

f r

=

c S 2 π t × V

Hz

(101)

en la que S es el área de la boca de la botella (m2), t es el largo del cuello (m) de volumen v = S.t y V, el volumen del cuerpo de la botella (m3). Para calcular la capacidad absorbente de un local, se adopta como modelo que el mismo está revestido por un único material ficticio, con coeficiente igual al promedio pesado de los coeficientes de los materiales reales existentes con las áreas que cada uno ocupa, esto es, α

=

1 S

n

∑ i =1

S i

× α i

sabines / m 2

(102)

Dentro de este modelo, el mismo resultado se obtiene si se considera que el recinto está revestido por un material con coeficiente de

128 I


absorción igual a la unidad, cubriendo un área igual al producto del coeficiente medio por el área total real del recinto. En otras palabras, a los efectos de los cálculos dentro de la validez del modelo comentado, usualmente empleado para los cálculos típicos en recintos generales, es lo mismo: a) considerar los revestimientos reales con sus coeficientes de absorción (α i ) y el área que realmente ocupan Si , o b) considerar un único material ficticio con coeficiente igual al promedio pesado de todos los reales (<α >) y ocupando el área real del recinto (S), o c) considerar un material ficticio con coeficiente igual a 1 sabines/m2 ocupando un área igual al producto del área real total por el coeficiente medio ( A). En resumen,

∑α × S i

i

= α × S = 1× A

(101)

Al área A que ocupa el material ficticio de coeficiente unitario (α =1), se lo denomina Area equivalente de absorción. El ejemplo más significativo de un material con coeficiente igual a la unidad, es una ventana abierta. El área A que no corresponde a un área geométrica, se la expresa en sabines. Dicho en otras palabras, la situación real puede reemplazarse a los efectos de los cálculos, por un material ficticio que tiene un coeficiente α = 1 y que ocupa un área igual a A. n

A

n

= ∑ Ai = ∑ α i × S i i =1

i =1

sabines

(102)

Finalmente, una nueva propiedad para los recintos, está dada por la llamada constante R del recinto, visto un poco antes. Da una medida de la capacidad absorbente del recinto, que resulta de eliminar la primera reflexión y dejando las sucesivas, que en conjunto representan su reverberación. Se la define mediante,


A R = 1 − α

I 129

m2

(105)

Su valor determina el nivel sonoro teóricamente constante en la componente reverberante del campo sonoro interior de un recinto. Al incorporar absorción en los contornos de un recinto, se incrementa su valor, de manera que mediante este tratamiento, el nivel sonoro disminuye desde el estado anterior, en una cantidad dada por, Af At = 10 lg Ai

≈ 10 lg

R f R i

≈ 10 lg

α f α i

dB

(106)

en la que el subíndice f indica luego del tratamiento y el i , antes del tratamiento. Cualquiera sea el material o materiales absorbentes que se empleen para disminuir nivel sonoro, su efecto es sólo en la componente reverberante del campo sonoro interior. Para cada fuente sonora existe una superficie (volumen) en su entorno que separa la componente directa (interior) y la reverberante (exterior). En la primera valen las pantallas como elementos aislantes, pero no así en la segunda. Como se ve en la planta de la figura 53, interponiendo una barrera en la componente reverberante para proteger al sitio P , los rayos reflejados A’ y B’ ignoran a la pantalla y llegan a P de todas maneras. Sólo el rayo directo D impacta sobre la pantalla. Las múltiples reflexiones en los contornos hacen que el nivel sonoro no se atenúe en P . Sólo si se incorpora absorción en las áreas de reflexión disminuye la influencia de las reflexiones y por lo tanto el nivel en P . El aumento de la absorción (se incrementa <α >, A y R) hace que aumente la distancia crítica rc y con ello la componente directa (figuras 41 y 42). Si el punto P quedara dentro de esa componente con el aumen-

130 I


to de la absorción, entonces la pantalla se transforma en un elemento aislante adecuado. Normalmente, es el cielorraso la primera área a revestir con absorción para generar estos aumentos ya que es una superficie que típicamente siempre recibe sonido desde la/s fuente/s. A

r c

A’ B Fuente D

P

B’

Pantalla

Figura 53

Se remarca que sólo en la componente reverberante del campo sonoro se produce atenuación por absorción. Esta componente reverberante se presenta a distancias mayores a la crítica ya dada. Se estará técnicamente en la componente reverberante pura, para distancias tres veces la crítica. Además de lograr estas atenuaciones, posiblemente la principal aplicación de los materiales absorbentes sea el control del tiempo de reverberación, es decir, la permanencia de un sonido luego de acallada la fuente sonora (vivacidad). El tiempo de reverberación T es inversamente proporcional al área equivalente (o los coeficientes de absorción y el área que ocupan) y proporcional con el volumen del recinto. La expresión de Sabine es la que cuantifica estas relaciones.


T =

0,16V

α

×S

=

0,16V A

I 131

s

(107)

en la que V es el volumen de la sala (m3) y el resto de los parámetros ya definidos. La influencia de la reverberación en la inteligibilidad puede verse en forma simplificada: Una palabra es una sucesión de fonemas: mientras se mantenga suficientemente elevados los niveles de los fonemas anteriores (es decir, con sus respectivas fuente ya acalladas) competirán con la que se esté emitiendo en el momento, con lo que se hará confuso el mensaje oral. La absorción a través del tiempo de reverberación modifica ese cuadro y está directamente relacionada con la inteligibilidad oral, no sólo en los casos de teatros, sino también en auditorios, salas de reuniones y oficinas (especialmente las de planta abierta). Para ampliar todos estos temas consultando páginas de internet se sugiere consultar con un buscador bajo los textos “sound absorption”. En particular, la aplicación a la acústica arquitectónica que se aparta del control de ruido industrial, puede accederse a la publicación: www.cetear.com/cap04.pdf . Otra, presentada a modo de preguntas frecuentes que abarca todos estos temas con información básica sobre absorción sonora y otras definiciones, en http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~acustica/faqesp.htm En la literatura se dan valores de absorción sonora por bandas de frecuencias que permiten seleccionar el material más adecuado para el espectro de ruido que se deba tratar. Debe distinguirse entre los datos obtenidos por dos métodos según el llamado método del tubo60 y por el de la cámara reverberante. El primero da valores porcentuales para tonos puros e incidencia normal del sonido sobre el material. El segundo da valores en sabines/m2 ISO 10534-1:1996, “Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes”. Parte 1, “Method using standing wave ratio”. ISO 10534-2:1998, “Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes”. Parte 2, “Transfer-function method”. 60

132 I


para bandas de ruido de incidencia al azar sobre la muestra. Ambos valores difieren aunque pueden vincularse teóricamente con una validez relativa61. Finalmente se cita el índice resumido NRC (Noise Reduction Coefficient) que simplemente es el promedio aritmético de los coeficientes en sabines/m2 de las bandas centradas en 250, 500, 1000 y 2000 Hz, aproximado al múltiplo de 0,05 más cercano, que se vincula con el rango fundamental de la audición humana. No se le adjudica unidad. Más elaborado, es el coeficiente ponderado αW62 de uso más restringido en nuestro medio hasta ahora.

19. AISLACION SONORA El concepto de aislación sonora es el de disminución de nivel sonoro por interposición de barreras físicas en el camino de propagación. La aislación es la reducción al otro lado de la barrera. Para impedir o disminuir el paso de sonido, los materiales deben ser impermeables al paso de aire, pesados para resistir la excitación sonora y constituir cerramientos estancos. Este concepto es totalmente diferente al de absorción sonora: en aquél, la atenuación se produce por disminución de las reflexiones del sonido dentro del mismo recinto en el que se encuentra la o las fuentes de ruido. Los materiales aptos para este efecto son los de poros abiertos e intercomunicados. Estos materiales son normalmente de más del 90% de volumen de aire en su interior, o sea, livianos. En consecuencia, los materiales pueden ser hábiles para comportarse como aislantes o absorbentes, pero no simultáneamente como ambos. Por el contrario, puede que no tenga ninguno de esos comportamientos como el caso del poliestireno expandido. La capacidad de atenuación está dada por el coeficiente de transmisión τ , fracción de intensidad sonora incidente sobre un material que pasa al otro lado, cuya definición formal es la que sigue. 61 62

Por ejemplo, A.London, Journal of the Acoustical Society of America, vol.2, año 1950, páginas 263 a 269. ISO R 11654:1997, “Acoustics – Sound absorbers for use in buildings. Rating of sound absorbers.


τ =

I i − I r I i

= 1−

I 133

I r I i

(108)

en la que Ii es la intensidad incidente y Ir , la reflejada (que no pasa). Desde el punto de vista operativo, lo que define las propiedades aislantes es el Indice de Reducción Acústica R para cada banda de frecuencias, expresados en dB. Esta propiedad de un divisorio se obtiene por mediciones en laboratorio según exigencias de norma63. El índice R se relaciona con el coeficiente τ , mediante 1 R = 10 lg τ

dB

(109)

En términos cualitativos, un divisorio presenta una forma de su curva de aislamiento dado por la figura 55. Se distinguen tres regiones: a) Bajas frecuencias (por debajo de los 100 Hz): Oscilaciones debidas a la respuesta del divisorio con movimiento de pistón a la vibración del sonido incidente. Región de menor interés, a menos de existencia de bajas frecuencias muy importantes b) Frecuencias medias: Atenuación debido a la densidad superficial del material. c) Frecuencias altas: Disminución respecto al rango anterior, dependiente de la densidad superficial, rigidez y pérdidas internas del divisorio (efecto de coincidencia). El efecto de coincidencia comienza a partir de la frecuencia de coincidencia f c dada por la expresión,

f c

=

c 2 1,8

(

m 1 − σ 2 3

t

× Y

)

Hz

(110)

IRAM 4063, "Medición del aislamiento acústico de los edificios y de los elementos de construcción" en 12 partes. Equivalente a ISO 140 en otras tantas partes. 63

134 I


en la que c es la velocidad del sonido en aire (m/s), m es la densidad superficial del divisorio (kg/m2), σ el módulo adimensional de Poisson, t el espesor del divisorio (m) y Y el módulo de elasticidad de Young (N/m2)64.

] B d [

Predomina densidad

a r o n o s

Predomina densidad y flexibilidad

5 dB

n ó i c a l a l s i A

1 octava

Ley de masas

Resonancias

Disminución de atenuación respecto de Ley de masas

Efecto de coincidencia

Frecuencia [Hz] (escala logarítmica) Figura 54 / Figura 55 100000 Acero

Vidrio ] z H [ a c i t í r c a i c n e u c e r F

10000

Plomo

1000 Mampostería

100

Agomerado Hormigón

10 1

10

100

1000

10000

Densidad superficial [kg/m2] En el apartado 1 se denotó con Y al módulo de Young para evitar confusiones con la E dada para energía. Efectivamente, suele emplearse E para el módulo de Young. 64


I 135

En la figura 56 se muestra la dependencia de la frecuencia de coincidencia con la densidad superficial de algunos materiales. Para cualquiera, disminuyendo su densidad o su espesor (densidad superficial), aumenta la frecuencia de coincidencia, lo que constituye un elemento de diseño de un tratamiento aislante. El tratamiento del efecto de coincidencia va más allá del marco de este texto65. Es deseable que esta frecuencia sea muy elevada de manera de incrementar el rango de validez de la ley de masas, cuyo tratamiento y previsión es simple, tal como se muestra en el gráfico de la figura 56. Figura 56

80 ] 70 B d [ n60 ó i c a l 50 s i a

40

e d

e30 c i d n I 20

10 1000

10000

100000

Densidad x espesor x frecuencia [kg x Hz x m

1000000 2

]

Tabla 18 Material Alumio Cobre Vidrio Plomo Plexiglass Acero Concreto

PROPIEDADES DE ALGUNOS MATERIALES MódulodeYoung(N/m 2) 7,16 x 1010 4,60 x 1010 6,76 x 1010 1,58 x 1010 3,73 x 109 1,96 x 1011 2,61 x 1010

Poisson 0,34 0,35 0,43 0,31

Para el lector interesado puede consultarse conceptos básicos en: http://personal.cityu.edu.hk/~bsapplec/transmis2.htm. Con conceptos más amplios para este apartado, http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cbd/cbd239_e.html. 65

136 I


Para un dado divisorio, se debe conocer su densidad, espesor y la frecuencia de interés. Con ese producto se puede estimar la atenuación esperada en el eje de ordenadas. Se lo ilustra con un valor de 180.000 kg.Hz.m 2 al que corresponde una atenuación esperada de unos 49 dB (para esa frecuencia). Para un divisorio, la atenuación se incrementa a razón de 5 dB con cada duplicación de la frecuencia. Para una dada frecuencia, la atenuación se incrementa a razón de unos 5 dB con cada duplicación del espesor o de la densidad de volumen del divisorio. Los resultados de la ley de masas deben interpretarse como las cotas superiores cuando el divisorio es impermeable y conforma cierres herméticos. Su rango de validez está limitado por la frecuencia de coincidencia. Cuando la partición contiene más de una componente, por ejemplo mampostería y vidrio, el índice resulta de un promedio de los de cada componente, acercándose dramáticamente al de menor capacidad aislante, aún con un área porcentual reducida. El cálculo del índice R de una partición mixta compuesta por n componentes, cada uno con su índice Ri y ocupando un área relativa si , tal que ∑si = 1.

 n  R = − 10 lg  ∑ s i ×10 −0 ,1×R   i =1  i

dB

(111)

Para ilustrar, sea el caso de un divisorio de mampostería cuyo índice de reducción acústica para una dada banda de frecuencias es R1 = 45 dB, con un paño vidriado que ocupa un área relativa del 20%, con un índice R2 = 15 dB. El índice mixto es,

(

R = −10 lg 0,8 × 10 −0 ,1×45

)+ (0,2 × 10

−0 ,1×15

)=

= −10 lg [(0,8 × 0,0000316228 )+ (0,2 × 0,3162 )] = −10 lg [0,000025298 + 0,006325 ]= = −10 lg [0,006350298 ]= 22 dB


I 137

“Sólo” un 20% de una componente menos aislante que el 80% restante, hace que el divisorio se comporte globalmente próximo a la menos aislante. Como nuevo elemento de diseño, las componentes de un divisorio mixto deben tener comportamientos aislantes similares. Sea el mismo divisorio de mampostería sin el vidrio pero con un agujero pasante que ocupa un 2% (R2 = 0 dB). Ahora,

(

R = −10 lg 0,98 × 10 −0 ,1×45

)+ (0,02 × 10 ) = −0 ,1×0

= −10 lg [(0,8 × 0,0000316228 )+ (0,02 )] = −10 lg [0,000025298 + 0,02]= = −10 lg [0,020025298 ]= 17 dB

El valor resultante es indicativo por sí sólo, de lo necesario de no permitir pasos francos de sonido en los divisorios. Dado que hay una limitación en la capacidad de atenuación de divisorios simples ya que por duplicación de su peso o de su espesor se incrementa en 5 dB la atenuación (ver gráfico 56), se recurre a los divisorios dobles para lograr aumentos ulteriores sin comprometer pesos y espesores. Consisten en dos (o más) divisorios simples o mixtos separados por una cámara de aire que los desvinculen. Si estuvieran tan separados que se los pudiera considerar independientes, la atenuación sería la suma aritmética de la de sus componentes. Si estuvieran totalmente vinculados (conformando un único divisorio) sería aproximadamente la de uno de ellos más 5 dB. Los divisorios dobles reales presentan valores intermedios. No existe una ley de masas para estos divisorios en general, aunque sí para algunos materiales en particular, como se muestra en la figura 57 para doble vidriado. Las reglas de diseño son: que la estructura que vincula a los componentes sea resiliente, es decir que minimice el paso de vibraciones de

138 I


una a otra. También es conveniente que incluya material absorbente en la cavidad intermedia. Los elementos habitualmente empleados son: doble vidriado, tableros de yeso, placas de madera y chapas metálicas. Debe tenerse en claro que la sola existencia de huecos interiores, no le da carácter de divisorio doble. Un ladrillo cerámico tiene huecos interiores pero sus caras están rígidamente vinculadas, por lo que se comporta como un divisorio simple. Como su peso es menor que el del ladrillo común, a igualdad de espesor (menor densidad superficial), las paredes ejecutadas con los primeros tiene menor capacidad de atenuación que otra ejecutada con los segundos. ATENUACION DE DOBLE VIDRIADO Válido para paños de 6 mm + 6 mm o de 6 mm + 3 mm 50

45 B d n e40 w R

35

30 1

10

100

1000

Separación entre vidrios en mm

Figura 57

Para los divisorios simples o dobles se suele emplear un único índice numérico Rw que se obtiene contrastando un perfil normalizado66 con la curva de atenuación (figura 58). Cuando se logra una posición para la que la suma de las diferencias por debajo del perfil sea en promedio entre 1 y 2 dB, se debe leer el valor en dB para la banda de 500 Hz. El promedio es la suma de esas diferencias negativas, dividido la totalidad de las bandas del espectro. Leer el valor para la banda de 500 Hz es una definición sin tener significado particular para esa banda. IRAM 4 043-1:2001 “Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción”. Parte I: “Aislamiento a ruido aéreo”. 66


I 139

El valor de Rw resultante, es una forma resumida de indicar la capacidad aislante de un divisorio, pero no es un índice operable. No se puede restar de ningún valor de nivel sonoro a un lado para obtener el nivel del otro. No se puede usar como condición de pliego para determinar el nivel resultante. Sólo se puede usar en pliegos para selección de un divisorio como propiedad del divisorios y compararlo con otros. INDICE Rw DE UNA PARTICION

60 50 40

] B d [ n ó i 30 c e u n t a e d 20 R e c i d n I

Rw = 36 dB

Curva del divisorio

10

Diferencias por defecto

Pos.del perfil

0 100

1000 Banda de tercios de octavas normalizados [Hz]

10000

Figura 58

A los efectos de los resultados, el parámetro que realmente interesa en un caso cualquiera, es la diferencia de nivel sonoro (D) a ambos lados de un divisorio, D = L1 − L2 , que se vincula con sus valores de R. Ambos parámetros difieren entre sí, (principalmente) por la capacidad de absorción que tenga el recinto receptor. En efecto, ambos se vinculan mediante,

 S × T 2   R = D + 10 lg   0 , 16 V 2  

dB

(112)

140 I


en la que el subíndice 2 indica recinto receptor, T es su tiempo de reverberación (s), V su volumen (m3) y S el área del divisorio común entre recinto emisor y receptor (m2). Resumiendo, la técnica de aislación sonora consiste en ejecutar divisorios herméticos que generen recintos estancos: uno que contiene a las fuentes sonoras (emisor) y otro que es el que está bajo control (receptor). Cuanto más masiva y menos rígidas sean, tanto mayor será la aislación. Básicamente se puede predecir el valor de aislación a través de las leyes de masa y frecuencia. Esos valores pueden aumentarse ejecutando particiones dobles que a igualdad de pesos, tiene un incremento notable en la aislación. La determinación de la aislación suficiente se efectúa mediante criterios que fijan los máximos admitidos en el recinto receptor según algún objetivo definido. Si la diferencia entre el espectro a atenuar y la aislación de la partición es inferior a aquel valor, puede adoptarse a esa partición como solución. Se dan tablas orientadoras de la capacidad aislante de algunos divisorios. Tabla 19 Indices de reducción acústica de algunos divisorios con materiales comerciales (dB) Fuente: Informes de laboratorio oficial Divisorio 2 Banda Barrier Barrier Barrier 3 yesos + Placas de 1 bicapa + Fe3 Barrier + LV4 yeso5 yeso 100 20,3 18,3 22,0 29,8 18 125 27,2 14,3 24,2 34,3 13 160 33,8 22,9 22,4 33,8 19 200 39,7 18,9 25,0 39,3 23 250 44,6 22,3 24,8 44,0 29 315 47,3 21,1 28,1 44,2 32 400 49,4 22,5 26,6 47,6 35 500 47,6 24,7 24,4 49,0 41


Banda

Divisorio 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Barrier1 yeso 45,3 46,5 48,5 49,5 49,7 50,2 52,1 52,7 52,13 52,7

Barrier2 26,3 27,2 29,4 30,4 31,4 32,5 32,5 31,9 2,13 31,73

Barrier

bicapa + Fe

27,5 30,9 30,0 34,7 36,1 35,0 34,6 32,5 7,36 3,26

3

3 yesos +

Barrier + LV

51,9 55,1 56,6 58,7 59,5 60,8 59,1 57,6 1,5 1,1

4

I 141

Placas de yeso5

44 46 49 52 54 53 44 37 s/d s/d

Divisorio armado sobre montantes metálicos de 50 mm. A un lado un tablero de yeso de 12,5 mm y una capa de Barrier de 3 mm. Al otro lado el mismo esquema. En el espacio interior, lana de vidrio de 50 mm y 50 kg/m 3. 2 Una capa de aislante Barrier de 3 mm de espesor. 3 Una capa de aislante Barrier de 3 mm de espesor pegada a una chapa metálica calibre BWG #20 (0,8 mm) a través de una capa de espuma de poliuretano flexible de 6 mm de espesor. 4 Divisorio armado sobre montantes metálicos de 70 mm. A un lado un tablero de yeso de 12,5 mm; al otro, 2 tableros iguales con una capa de Barrier de 3 mm intermedio. En el espacio interior, lana de vidrio de 70 mm y 18 kg/m 3. 5 Divisorio armado sobre montantes metálicos de 70 mm. A un lado un tablero de yeso de 12,5 mm; al otro, 1 tablero igual. 1

Tabla 20 VALORES GLOBALES DE ATENUACIÓN DE LOS MISMOS DIVISORIOS Divisorio RW (dB) 1 48 2 29 3 30 4 52 5 38

142 I


Tabla 21 INDICES DE REDUCCIÓN ACÚSTICA DE ALGUNOS DIVISORIOS GENÉRICOS (dB) Material HoAo Mampostería Mampostería Bloques Ho Mampostería Banda 76 mm 15 cm 30 cm huecos 15 cm cerámica 8 cm

125 250 500 1000 2000 4000

35 40 44 52 59 64

34 34 41 50 56 58

41 43 49 55 57 60

37 36 42 49 55 58

31 31 35 42 42 42

Fe #20

21 22 24 28 32 28

Tabla 22 VALORES GLOBALES DE ATENUACIÓN DE LOS MISMOS DIVISORIOS Divisorio RW (dB) 1 47 2 42 3 52 4 45 5 39 6 28 Para ampliar estos temas, http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~acustica/faqesp.htm o a (incluye otros tópicos), http://www.geocities.com/ACL071/documentos/documentos.htm

20. OTROS SISTEMAS DE CONTROL Las propiedades aislantes y absorbentes de los materiales permiten el diseño de sistemas de control de ruidos muy específicos. Se consideran: · Pantallas y louvers · Silenciadores resistivos · Silenciadores reactivos


I 143

Estos temas, propios de control de ruidos se pueden ampliar en la literatura específica. Recomendado: L.L.Beranek y I.L.Vér (ed.), "NOISE AND VIBRATION CONTROL ENGINEERING. PRINCIPLE AND APPLICATIONS" John Wiley & Sons.Inc. (N.York, 1992). http://www.books.google.com/books?vid=ISBN0471617512&id=Tq31I0ZO2WAC&pg=PP1&lpg= PP1&ots=RabbRd4KDs&dq=beranek&hl=es&sig=kO62RNj7vOgM1SSljS6c-LhOJ0

1. PANTALLAS Una pantalla es un cerramiento incompleto con capacidad aislante sonora que se interpone entre la fuente de ruido y el o los sitios a proteger, en ambientes abiertos o cerrados. El sonido que incide sobre la misma se atenúa según sean sus propiedades aislantes. Los rayos sonoros rasantes con la cumbre de la pantalla, sufren desvíos, generándose rayos dirigidos, incluso, al mismo sitio de protección. b1 b2 ... b3

P

F

b a

Figura 59

En la figura 59 se muestra al rayo a que queda atenuado por la pantalla en su condición de divisorio y el b, rasante, se descompone en varios, alguno de los cuales (el b 3) alcanza al sitio protegido. Con esto, el sitio al otro lado de la pantalla no se encuentra en oscuridad (como sucede con la luz), sino en penumbra, por los efectos de difracción en el contorno de la pantalla.

144 I


El modelo a emplear para el cálculo de la atenuación, supone como hipótesis de trabajo, que la pantalla misma atenúa más que los resultados de los cálculos como pantalla y que el ancho de la pantalla es bastante mayor que su altura. Bajo estas condiciones, se define la diferencia de camino sonoro con dcs = [(a + b) – d], lo que debe recorrer en exceso el sonido para ir de F a P (figura 60). b a F

P

d

Figura 60

Por el fenómeno de difracción que origina el problema, se define el número de Fresnel N N =

2 a + b − d λ

(

)

(113)

valor que se incrementa con la disminución de la longitud de onda λ y con la mayor diferencia de camino sonoro. La pérdida por inserción (diferencia entre el nivel sonoro en el mismo sitio P sin y con la barrera) queda en función del único parámetro N, At = 20 lg

2 π N

(

)

tgh 2 π N

+5

dB

(114)

La representación de esta expresión es la que se muestra en el gráfico de la figura 61.


I 145

A partir de N = 1, la atenuación se incrementa linealmente con N hasta un límite empírico para una atenuación de entre 20 y 25 dB. ATENUACION DE PANTALLAS DELGADAS 30

Límite empírico

25 ) B d 20 ( n ó i c a u n e 15 t A

10

5 0,1

1

10

100

Número de Fresnel N

Figura 61

Otras dos condiciones de aplicación de este modelo, es que se trate de pantallas delgadas: placas metálicas, de fibrocemento y hasta muros de pocos centímetros de espesor. Finalmente, que la fuente sea puntual (la mayoría), excluyendo las lineales (tránsito fluido), o de áreas extendidas (una pared vibrando). Una variante de interés cuando se requiere ventilación (control de temperaturas) que no puede lograrse con las pantallas ciegas, es el empleo de louvers, conjunto de lamas inclinadas con material absorbente en la cara inferior y aislante en la superior. El aire pasa por la separación entre lamas logrando ese objetivo con una importante disminución de nivel sonoro. La figura 62 ilustra la instalación de louvers limitando una terraza técnica en el edificio de una corporación en Puerto Madero. Mediciones en laboratorio de la pérdida por inserción de un sistema comercial en nuestro medio, da valores para la condición en la que

146 I


el receptor es un recinto cerrado y para la condición en que es espacio libre o abierto (condición de la instalación de la fotografía mostrada)

Figura 62 / Figura 63


I 147

SILENCIADORES RESISTIVOS Otro sistema de amplio uso, es el de los silenciadores intercalados en las aberturas para intercambio de calor en salas de máquinas. Los silenciadores resistivos son cajones con dos extremos opuestos abiertos y un conjunto de placas (baffles) absorbentes conformando canales que permiten el paso de aire a lo largo, desde uno de los lados abiertos al otro opuesto. A su paso, el ruido que ingresa va degradándose hasta atenuaciones deseadas. En la figura 64 se ilustra un volumen elemental.

Figura 64

El largo del silenciador determina su eficiencia, mientras que el espesor de los baffles y su separación, lo sintoniza, o sea, selecciona las bandas de frecuencia para las que es capaz de atenuar. La curva típica de estos silenciadores es alrededor de una fre-

148 I


cuencia f M de máxima atenuación, dada por la expresión: f M

=

c

( Hz )

d

(115)

en la que c es la velocidad del sonido (m/s) y d el ancho del canal (m). A título ilustrativo, se muestra en la figura 65 la curva de atenuación de un silenciador con las dimensiones dadas en el mismo gráfico (d y t en cm y L en m). ATENUACION SONORA DE UN SILENCIADOR RESISTIVO 90 Temperatura

25

70

Largo del silenciador ) 60 B d ( n 50 ó i c a u 40 n e t A

67

66

2,5

Area abierta (%) 50=

52

51

39

38

29

30

27

21

18

15

20 10

76 77

Ancho del canal 20 = Espesor del baffle 20,0

80

3

5

8

12

11

8

5

2

0 100

1000

10000

Frecuencia (Hz)

Figura 65

El ancho de la “campana” está dado por el cociente t/d (t: espesor del bafle). A mayor valor del cociente, mayor es el ancho. Este ancho es la inversa de la relación de área abierta respecto a la sección total del silenciador. Los baffles de un silenciador resistivo pueden ser de sección rectangular (sus bordes rectos en planta), pero constituye una notable mejora cuando se le da una curvatura al frente de ataque y un remate angular (figura 66). Esta mejora consiste en una menor pérdida de carga que sufren los equipos que emiten ruido por la mayor facilidad en el paso


I 149

del aire. Como regla mnemotécnica, lo que mejora la atenuación sonora, normalmente implica un aumento de contrapresión como desventaja (se excluye de esta regla a los beneficios del perfil de ala de la figura 66). Las aplicaciones deben ser normalmente, soluciones de compromiso entre atenuación y pérdidas de carga. L

t

d

Figura 66

El alojamiento del silenciador debe tener buena capacidad de aislamiento para evitar fugas de ruido en los laterales, que disminuyan las atenuaciones previstas.

SILENCIADORES REACTIVOS (DE ESCAPE) Los conductos de escape son fuente de ruido. Grupos generadores incluyen normalmente con su provisión, un silenciador colocado al inicio del ducto para minimizar los ruidos típicos. Sin embargo, el ducto mismo “aguas abajo” del silenciador, es fuente de ruido. Ello debido a las ondas estacionarias entre su inicio y su terminación abierta de descarga de gases. Se trata de un ruido normalmente de bajas frecuencias que exige un silenciador adicional por lo común no previsto, en el extremo del conducto, tal como se ilustra en la figura 67. Uno de diseño sencillo, consiste en una cámara cilíndrica de expansión, metálica, de chapa gruesa (típico 1,6 a 2 mm), similar a lo que

150 I


se muestra en la figura 68. Los extremos deben estar rigidizados para evitar vibraciones. Conducto de gases Silenciador adicional Silenciador original

Fuente de ruido Figura 67

Largo

o r t e m á i D

d

Figura 68

La relación entre diámetro del silenciador y del ducto definen la eficiencia en la atenuación y el largo, la sintonía (selección de frecuencias cuyos niveles atenúa). La atenuación está dada por la expresión en función de la frecuencia ( f = c/ λ ), 2 2  1   1  L   At = 10 lg 1 +  m −  × sen  2π    λ    4  m 

( dB )

(116)

con m = D/d, D el diámetro del silenciador, d , el diámetro del ducto y L el largo del silenciador.


I 151

La forma gráfica de la expresión anterior es la que se ilustra en la figura 69 para las relaciones m = 15, 10 y 5. Un valor normalmente recomendado es el primero de ellos, para atenuaciones en el ámbito urbano. Para una dada frecuencia, se debe calcular la longitud de onda y con la abscisa igual a 0,25, se deduce el largo L del silenciador.

 c     L 1 L 1 π 2 2 π = ⇒ 2 π f = ⇒ L =   f

λ 4 54 L≈ f

c

⇒

4

(117) ATENUACION DE SILENCIADOR REACTIVO

18

16

14

12 ) B d ( n ó i c a u n e t A

10

8

6 m = 15

4

m = 10

m=5

2

0 0

0,1

0,2 2π

L

0,3

0,4

0,5

λ

Figura 69

Con la condición anterior, se obtiene el largo L del silenciador para la máxima atenuación para la frecuencia f . La atenuación máxima estará dada por la relación m = D/d .


I 153

Apéndice A UN COMENTARIO SOBRE SISTEMA DE UNIDADES Existen sistemas de unidades completos y coherentes que permiten a partir de un conjunto llamado “de base”, obtenerse otras, llamadas “derivadas” que en conjunto son suficientes para expresar todas las magnitudes. En Argentina existe un sistema de uso obligatorio conocido como SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) que es básicamente el SI (Sistema Internacional de Unidades) a su vez, basado en el más conocido como MKS (Metro, Kilogramo, Segundo). El SIMELA se impone legalmente con la Ley Nº 19 511 y su Decreto Reglamentario Nº 1 157 del 2 de marzo de 1972 (BORA 11 de mayo de 1972) que en su artículo 14 dice “El SIMELA es de uso obligatorio y exclusivo de todos los actos públicos o privados de cualquier orden o naturaleza. Las disposiciones del presente artículo rigen para todas las formas y los medios con que los actos se exterioricen”. Esto incluye obviamente, a la acústica aplicada y en consecuencia debe respetarse el sistema en textos, informes y demás escritos que se generen por la actividad profesional. Vale entonces hacer algunos comentarios para estar encuadrados dentro de la ley citada. Los símbolos de las unidades no llevan punto como una abreviatura porque son símbolos, a menos que estén al final de una frase y en tal caso, es por su posición en la frase. Se escriben con minúscula, salvo aquellos que derivan de un nombre. Entre los primeros: m (metro), kg (kilogramo – por masa), s (segundo – por tiempo), mol (mol), cd (candela). Entre los segundos: A (ampere), K (kelvin). Algunos comentarios sobre el párrafo anterior:

• Los nombres de las unidades se escriben con minúscula aunque deriven de un nombre propio o incluso coincidan con él (p.e. ampere).

154 I


• Los nombres extranjeros se puede “castellanizar”. • No se debe emplear una “s” al final de un símbolo para denotar

que se refiere a una cantidad mayor que uno. 1 m, 100 m (no 100 ms, ni mts. ni mtrs.). Para los dos últimos se utilizó el punto, por ser en todo caso una desaconsejable abreviatura y no un símbolo). • Kelvin es una unidad cuyo nombre es precisamente ése, sin anteponer la palabra “grado”. El símbolo no lleva antepuesto la marca º. • El símbolo kg corresponde a la unión de dos símbolos: “ g” por gramo y “k” como prefijo que indica “mil” (mil veces lo que le siga). Se escriben con mayúscula los prefijos que corresponden a múltiplos mayores a k (p.e. GHz, gigahertz –no se pronuncia “yiga”…) y con minúscula en caso contrario (p.e. hPa, hectopascal). • El símbolo de la unidad de tiempo, s no debe confundirse con el de ángulo plano (“) y éste con el de pulgada (“) que no corresponde al sistema SIMELA ni al SI. El conjunto de las unidades mencionadas en el párrafo previo al punteo anterior, son la totalidad de las de base, junto con dos suplementarias: rad (radián) para ángulo plano y sr (estereorradián) para ángulo sólido. A partir de su uso se deriva el resto, algunas explicitadas con la combinación que las origina y otras con un nombre particular. Por ejemplo, N (newton) es la unidad de fuerza derivada: kg x m/s2. Pa (pascal) a su vez, es la unidad de presión derivada: newton por metro cuadrado (N/m2). Pero la viscosidad dinámica, Pa.s ó kg/m.s no tiene ni símbolo ni nombre particular y se lo indica de esa manera. Los símbolos de las cantidades en una operación, se vinculan entre sí como las cantidades numéricas que califican. Por ejemplo, la velocidad media de un móvil que se desplazó 120 km en un lapso de 2 h, es, expresado en unidades de base: 120/2 km/h = 60 km/h = 16,7 m/s. Para expresar la longitud 120 km en la unidad m (metro), se tiene que 120 km = 120 x 1 000 km x m/km = 120 000 m. Comentarios: La cuenta numérica es entre el número de km (120) y 1 000,


I 155

número real que indica las veces que la nueva unidad (m) está contenida en la anterior (km). “km” se convierte en “m” operando con las unidades (se simplifica km con km). Se escribió 1 000 (y no 1.000 ó 1,000 u otra forma) porque el SIMELA indica que las cantidades deben escribirse a uno y otro lado de la coma decimal, en grupos de tres cifras separadas por un espacio: P.e. 12 345 678,910 3. No figura el decibel (dB) en el SIMELA ni en el SI porque no es una unidad, sino una escala logarítmica que por determinadas razones facilita su introducción. Al valor numérico de esa escala se los indica como decibeles. Lo que tiene sentido físico es el argumento de su definición. Si por ejemplo se la introduce para expresar indirectamente a la presión67, L = 10 lg

p 2 p 02

(A.1)

tomando como motivo para hacerlo, que p2 es proporcional a la energía y por lo tanto, esa escala en decibeles expresa indirectamente a la energía sonora involucrada68. Se hace notar que se escribió “lg” por logaritmo en base 10 sin aclarar que se trata de esta base, ya que por convención, la forma genérica loga (logaritmo en base a) se reduce a ln cuando se refiere a la base e y a lg cuando lo es a la base 10. El valor de referencia normalizado es p0 = 2 x 10-5 Pa.

Se lo debería indicar como δ p de acuerdo a la terminología del comienzo del texto, pero debe entenderse que ahora p (por simplicidad) es la variación de presión respecto a la estática debido a la señal sonora. 68 En el apartado 3 se amplía este concepto, derivando la relación que vincula presión con energía en la expresión (36). 67

156 I


El denominador permite trabajar con cantidades adimensionales como corresponde a una expresión logarítmica69. Se deben distinguir dos casos según que la magnitud del argumento esté relacionada con la energía o lo esté su cuadrado, dando origen al valor K = 1 ó 2 respectivamente en la expresión general (A.2). N = 10 K lg

a' a"

(A.2)

donde N es el valor en dB correspondiente a la relación entre el valor a’ de la magnitud A respecto al valor a” de la misma magnitud. Con los mismos argumentos se podría definir otra escala basada en logaritmos con otra base. Así por ejemplo se define una escala con la base e (e = 2,718 28…) que da origen a valores en néper (Np). Con el comentario anterior y con K’ = 1/2 ó 1 según la relación del argumento con la energía o su cuadrado con la energía. N ' = K ' ln

a' a"

(A.3)

Esta relación está vinculada con pérdidas de energía en el medio de transmisión: sonido en aire, en líneas telefónicas. [Estos valores de las constantes y denominaciones surgen ya de la Asamblea Plenaria del COMITÉ CONSULTIVO INTERNACIONAL. Definición de algunas expresiones utilizadas en los asuntos de transmisión telefónica – Septiembre de 1927 – Un año antes se mencionaban los vocablos “Nap” y “Bel ” respectivamente] Ambas escalas están relacionadas entre sí. Para una misma magnitud y valor de referencia, teniendo en cuenta los valores K y K’ que les corresponda, la relación es: En realidad, el denominador p0 tiene un origen fisiológico más respetable que su simple incorporación para hacer adimensional al cociente. En el apartado 5 se amplía este concepto. 69


20

( ) = ln (10)dB = 8,686 × N' (dB )

N' Np

I 157

(A.3)

La demostración sólo requiere un par de pasos que emplean las definiciones de logaritmo, recordar que los argumentos deben ser iguales, que ln(10) 0,434 3 y que el cociente 10K/K’ = 20 sea uno o el otro caso de la relación del argumento con la energía.


I 159

Apéndice B PLAN DE CONSERVACION DE LA AUDICION (PCA) Lo que a continuación se plantea, es un conjunto de medidas coordinadas que simplemente se citan, ya que en el cuerpo principal del libro se explican las tareas acá enumeradas. Un PCA está constituido por un conjunto organizado de medidas técnicas y administrativas, que tienen el objetivo común de preservar la audición del personal en una planta industrial. Involucra al personal jerárquico, de higiene y seguridad y traba jadores de planta en todos sus niveles. Un buen PCA genera el mejor aprovechamiento de las inversiones que se efectúen para el control de ruidos al formar parte cada una, de un plan orgánico de inversiones, mantiene los niveles sonoros en los cambios del “lay out” y/o incorporación de nuevos equipos de producción y ampliaciones en la obra civil. Un PCA involucra a todas las partes de una empresa:

• La dirección de la empresa. Debe tomar conciencia de su impor-

tancia para la salud de sus colaboradores afectados por ruidos, conocer sus efectos, el aumento en el rendimiento por trabajar en un ambiente con ruidos controlados, el costo por indemnizaciones por hipoacusia, y la obligación formal y moral en la implementación y mantenimiento del programa. • Ingeniería de planta. Para la selección de equipos de producción poco ruidosos, generación de un “lay out” efectivo desde el punto de vista acústico y la implementación de trabajos de ingeniería acústica. Estas tareas deben estar asesoradas obviamente por el ingeniero en higiene y seguridad. • Mantenimiento. Para efectuar seguimiento de los equipos de producción de manera de mantenerlos en condiciones de menor emisión sonora. • Administración y compras. Para generar reservas de fondos para la ejecución de trabajos de ingeniería acústica y manteni-

160 I


miento de stock de protectores personales. Recibir información para incluir la limitación en la emisión sonora de equipamiento a adquirir. • Producción. Realizar rotación del personal con actividades en ambientes ruidosos a áreas más relajadas. Un PCA consta de etapas sucesivas:

• Planteo de objetivos. Debe satisfacerse al menos con las exi-

gencias del Decreto 351/79 con las modificaciones introducidas en su anexo V por la Resolución 295/2003. El ingeniero en Higiene y Seguridad podrá sugerir mayores compromisos a su buen criterio. Estos objetivos deben difundirse con un cronograma por pasos sucesivos, invocando la colaboración de todo el personal como causa común. • Diagnóstico de la situación presente. Deben efectuarse mediciones de nivel sonoro continuo equivalente L Aeq con equipos que respondan a norma y calibrados, en tantos puntos como sea necesario para obtener un mapa sonoro de la planta. Este mapa (que debe actualizarse cada uno o dos años, cuando se cambie el “lay out” y cuando se ejecuten trabajos de atenuación sonora), permite detectar zonas de riesgo, principales fuentes de ruido y estimar la dosis personal cuando haya rutas por la que el personal ejecute tareas en diferentes sitios de la planta. Un estudio del mapa permite conocer los caminos de transmisión sonora y tener una idea de valores elevados de reverberación en locales. • Programa de mediciones complementarias. Se deben obtener espectros al menos en bandas de octavas en las áreas de riesgo o para las principales fuentes de ruido a fin de tener información suficiente para los trabajos de ingeniería acústica para la atenuación sonora. • Programa de trabajos de remediación. Se puede establecer un orden de prioridades para estos trabajos según el área de mayor riesgo, la mayor concentración de personal en puestos fijos de trabajo y/o las principales fuentes de emisión sonora. Una alternativa es la selección de trabajos iniciales, que por su costo reducido o sencillez, pueda infundir confianza en los trabajos venideros.


I 161

• Los trabajo de ingeniería en la fuente puede encararse con un encapsulado (cierre total o parcial) de la fuente de ruido, la instalación de pantallas, louvers, silenciadores. En camino de transmisión, con el revestimiento de superficies con materiales absorbentes al sonido. Estos tratamientos también permiten disminuir la reverberación en el sector lo que, junto con un menor nivel sonoro, permite la comunicación oral, la conversación telefónica, el uso de un sistema busca-persona y la comprensión de señales sonoras. En la recepción, con cabinas para el personal o pantallas. En forma paralela, el PCA debe incluir también,

• Controles audiométricos. Debe seguirse al personal cuya dosis

diaria típica sea superior a 80 dBA a fin de conocer su evolución con el tiempo. • Charlas de concientización. Deben darse charlas a todos los actores involucrados, a fin de conocer los riegos de las dosis de ruido. Estas charlas deberán ajustarse al nivel medio de los destinatarios y enfatizar en lo que a cada uno corresponda. El significado personal y social de la sordera y para los destinatarios que corresponda, las normas y disposiciones legales vigentes. Es conveniente para los niveles con mando, contar con un abogado laboralista que informe acerca de estos puntos. • Selección de protectores auditivos. Es el instrumento adecuado cuando las soluciones definitivas de ingeniería se demoren dentro del programa de ejecución. De acuerdo con lo legislado, deben aplicarse controles sobre las fuentes de ruido, los caminos de propagación y en los sitios de inmisión (puestos de trabajo) en ese orden. Cuando se demuestre la imposibilidad de esas ejecuciones, deberá proveerse protectores personales. Si nada de lo anterior puede lograrse o no fuera suficiente, debe rotarse al personal de manera que la dosis final no supere al máximo de 85 dBA o lo que se tenga como objetivo. También es conveniente el uso de protectores como solución provisoria mientras se demore la ejecución de la solución definitiva.


I 163

Apéndice C LEYES DE mURPHY EN ACÚSTICA Ley fundamental de la metrología acústica Cuando se prepara un medidor de nivel sonoro: a) Fallará la conexión del micrófono; b) Cuando se lo haya superado, se notará que las pilas están sin carga; c) Cuando todo esté listo, la fuente de ruido ya no estará en régimen. Ley dinámica del diseño acústico Si un diseño para aislamiento acústico se adapta idealmente a un problema dado, al implementarlo cambiarán las fuentes de ruido. Excepción crónica de la ley de masas En todo divisorio aislante eficiente que contenga mampostería u hormigón, Barrier, “gypsum board” y poliestireno expandido, el mérito se lo atribuirá al poliestireno expandido. Ley de la acústica experimental Con un punto experimental se puede ajustar cualquier ley Con dos puntos experimentales se la puede linealizar Con tres puntos falla la ley. Corolario Para un buen valor de la reproducibilidad deben realizarse las mediciones solo una vez. Ley del “layout” Cuando se logra reunir toda la documentación para el tratamiento acús-

164 I


tico de una gran planta industrial e interpretados todos los planos, el “layout” actual habrá cambiado. Ley de las malas ondas acústicas Un proyecto de ingeniería acústica para la atenuación sonora fallará porque, a) El comitente no estará consciente de su necesidad; b) Si es consciente, no dispone de la partida presupuestaria; c) Si está consciente y dispone de la partida, no hay ruido. Ley de las medianeras Una medianera separa invariablemente a una sala de grupos electrógenos de la cabecera de la cama del dormitorio de la vivienda vecina.


I 165

Apéndice D BIBLIOGRAFIA El presente listado es básico, agrupado según diferentes alternativas posibles dentro de la temática de esta publicación. Libros de autores y edición argentinos.

1. J.C.Giménez de Paz, J.C.Garay, H.C.Davi y C.E.Andino, “RUIDOS Y VIBRACIONES. CONTROL Y EFECTOS”. Ed.Carpetas Derecho del Trabajo. (Buenos Aires, 1998). 516 páginas. Enfoque técnico del ruido y las vibraciones, médico y jurídico, redactado para que pueda ser consultado por lectores de cualquiera de esas especialidades. www.carpetas.com.ar 2. A.F.Werner, A.M.Méndez y E.B.Salazar, “EL RUIDO Y LA AUDICION”. Ad-Hoc SRL (Buenos Aires, 1990), 336 páginas. Efectos del ruido sobre la audición, su evaluación y su protección. Incluye el aspecto médico y técnicas de control del ruido. Autores argentinos editados en el extranjero:

3. A.Behar, “EL RUIDO Y SU CONTROL”. Editorial Trillas (México, 1994). 166 páginas. Versión actualizada de la edición original en Argentina (agotada). Abarca los tópicos más importantes en control de ruido y vibraciones, con exposiciones sencillas. Autores extranjeros en castellano:

4. S.N.Y.Gerges, “RUIDO: FUNDAMENTOS Y CONTROL”. Edición del autor (Universidad Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1998. 588 páginas 1992). (Traducción de “RUIDO: FUNDAMENTOS E CONTROLE”, 1992). Libro general para un curso de grado. Publicación más amplia y completa que las anteriores. [email protected] 5.

C.M.Harris (editor), “MANUAL DE MEDIDAS ACUSTICAS Y CON-

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TROL DEL RUIDO”. Mc Graw-Hill Book Co. (New York, 1995, 3 a edición). Traducción de la 3a edición en inglés de 1991. Obra voluminosa en 54 capítulos, ampliada y actualizada respecto de la edición anterior. 6. L.E.Kinsler, A.R.Frey, A.B.Coppens, J.V.Sanders, “FUNDAMENTOS DE ACUSTICA”. Ed.Limura (México, 1995) 592 pgs. Traducción de original en inglés. Texto clásico para un curso de grado completo de acústica (ruido y vibraciones, acústica arquitectónica). 7. M.Möser y J.L.Barros, “INGENIERIA ACUSTICA. TEORIA Y APLICACIONES” (Berlín, 2004) 287 pgs. Traducción de original en alemán: L.Cremer y M.Möser, “TECHNISCHE AKUSTIK” Springer Verlag (Berlin, 2003). La versión en castellano puede conseguirse del segundo autor (traductor), Universidad Austral, Valdivia, Chile. Excelente libro para un curso de grado. [email protected]. Manuales de uso profesional

8. L.L.Beranek, I.L.Vér, (Editores) “NOISE AND VIBRATION ENGINEERING”. John Wiley & Sons, Inc. (New York, 1992). Con rigor pero sin deducciones de expresiones matemáticas, actualizado con participación de distintos autores por capítulo. 9. C.M.Harris (editor), “HANDBOOK OF NOISE CONTROL”. McGraw-Hill Book Co. (New York, 1979, 2a edición), 719 páginas. Libro ordenado para consulta como “handbook” y de temas independientes redactados por especialistas. Existe una edición en castellano traducida de la primera edición en inglés. 10. C.M.Harris (editor), “MANUAL DE MEDIDAS ACUSTICAS Y CONTROL DEL RUIDO”. (Ver 5). Textos para cursos más avanzados

11. R.F.Barron, “INDUSTRIAL NOISE CONTROL AND ACOUSTICS”. Marcel Dekker, Inc. (New York, 2003) 534 páginas. Libro de texto con numerosos ejemplos de aplicación. Desarrolla con detalles, el diseño de silenciadores de varios tipos.


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12. D.A.Bies y C.H.Hansen, “ENGINEERING NOISE CONTROL. THEORY AND PRACTICE”. Unwin Hyman (Australia, 1988). Lectura de dificultad intermedia, de los principios teóricos y conceptos de control de ruidos. 13. L.E.Kinsler, A.R.Frey, A.B.Coppens, J.V.Sanders, “FUNDAMENTOS DE ACUSTICA”. Ed.Limura (Ver 6). 14. A.D.Pierce, “ACOUSTICS. AN INTRODUCTION TO ITS PHYSICAL PRINCIPLES AND APPLICATIONS”. McGraw-Hill Book Co. (New York, 1981), 642 páginas. Texto de muy buen nivel para un curso extenso de grado con ejercitación y abundante bibliografía. Existe reimpresión a bajo precio por la Acoustical Society of America. http://asa.aip.org/books/pierce.html.


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Apéndice E NORMAS a) Normas IRAM La lista que sigue no es completa; incluye lo relacionado con los temas del libro. La mayoría de las IRAM tienen una equivalente ISO. Para acceder a detalles de la IRAM, acceder a www.iram.com.ar/ , seleccionar CATALOGO IRAM y tipear parte del texto que identifique a la norma.

IRAM 31-7:1992 Magnitudes, unidades y sus símbolos. Parte 7: Acústica. IRAM 2259: 1979 Máquinas eléctricas rotativas. Límites de ruido. IRAM 2437: 1995 Transformadores y reactores. Determinación de los niveles de ruido. IRAM 4028-2: 1993 Audiometría tonal. métodos básicos de prueba en campo libre. Parte 2: Audiometría en campo acústico con tonos puros y con bandas angostas de ruido como señales de prueba IRAM 4036: 1972 Acústica. Definiciones IRAM 4043 (serie) Acústica. Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción. En 3 partes editadas en diferentes años (posteriores a 2000). IRAM 4044: 1985 Protección contra el ruido en edificios. Aislamiento acústico mínimo de tabiques y edificios (Norma antigua en proceso de revisión). IRAM 4048: xxxx Acústica. Medición de ruido de tránsito. Caracterización y medición de ruido debido al tránsito automotor (aún en estudio). IRAM 4060 (serie) Acústica. Protectores auditivos. Parte 1: Método subjetivo de medición de la atenuación sonora. En 3 partes editadas en diferentes años. IRAM 4061: 1991 Acústica. Frecuencias normales a utilizar en mediciones. IRAM 4062: 2001 Ruidos molestos al vecindario. Método de medición y clasificación. IRAM 4063 (serie) Transmisión de sonidos en edificios. – En 12 partes editadas en diferentes años.

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IRAM 4064: 1990 Acústica. Magnitudes físicas y subjetivas del sonido o del ruido en el aire. Relación entre sonoridad y nivel de sonoridad. IRAM 4065: 1995 Acústica. Medición de absorción de sonido en sala reverberante. IRAM 4066: 1997 Acústica. Curvas normales de igual nivel de sonoridad. IRAM 4070: 2006 Ruidos. Procedimiento para su evaluación utilizando las curvas “NR” y “RC”. IRAM 4074 (serie). Medidor de nivel sonoro. En 2 partes editadas en 1988. IRAM 4075: 1995 Electroacústica. Audiómetro IRAM 4079 serie) Ruidos. Niveles máximos admisibles en ámbitos laborales para evitar deterioro auditivo. En 2 partes editadas en 2006. IRAM 4081: 1977 Filtros de banda de octava, de media octava, de tercio de octava, destinados al análisis de sonidos y vibraciones. IRAM 4091: 1981 Programa de audiometrías y evaluación de audiogramas para personal expuesto al ruido de origen laboral. IRAM 4111: 1989 Acústica. Métodos para la determinación de niveles de potencia sonora para fuentes de ruido. Pautas para la utilización de normas fundamentales y para la preparación de métodos de ensayo relativos a ruidos. IRAM 4112: 1994 Acústica. Determinación de niveles de potencia sonora de fuentes de ruido. Método de precisión para fuentes de banda ancha en cámaras reverberantes. IRAM 4113: xxxx Acústica. Descripción, medición y evaluación del ruido ambiental. En dos partes aún en estudio. IRAM 4115: 1991 Acústica. Determinación de niveles de potencia acústica emitidos por fuentes de ruido. Métodos de ingeniería para condiciones de campo libre sobre un plano reflejante. IRAM 4117:1989 Acústica. Método de “control” para la determinación de niveles de potencia sonora emitidas por fuentes de ruido. IRAM 4120: 1990 Acústica. Acústica. Guía para la redacción de normas para medición de ruido transmitido por vía aérea y evaluación de sus efectos sobre el hombre.


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b) Normas ISO Para datos de cada norma, tipear en un buscador, ISO número, y de las respuestas, seleccionar la página oficial de ISO.

ISO 31-7: 1992 Quantities and units - Part 7: Acoustics ISO 140 serie. Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of building elements – En 10 partes editadas en diferentes años. ISO 226: 2003 Acoustics - Normal equal-loudness level contours. ISO 266: 1997 Acoustics - Preferred frequencies. ISO 354: 2003 Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room. ISO 389 serie. Acoustics - Reference zero for the calibration of audiometric equipment – En 6 partes editadas en diferentes años. ISO 532: 1975 Acoustics - Method for calculating loudness level. ISO 717-1: 1996 Acoustics - Rating of sound insulation in buildings and of building elements - Part 1: Airborne sound insulation (hay una enmienda de 2006). ISO 1680: 1999 Acoustics - Test code for the measurement of airborne noise emitted by rotating electrical machines. ISO 1683: 1983 Acoustics - Preferred reference quantities for acoustic levels. ISO 1996 serie. Acoustics - Description and measurement of environmental noise – En 2 partes editadas en 2003 y 2007. ISO 1999: 1990 Acoustics - Determination of occupational noise exposure and estimation of noise-induced hearing impairment. ISO 2509: 1989 Sound-absorbing expanded pure agglomerated cork in tiles. ISO 2510: 1989 Sound-reducing composition cork in tiles. ISO 2922: 2000 Acoustics - Measurement of airborne sound emitted by vessels on inland waterways and harbours. ISO 3095: 2005 Acoustics - Measurement of noise emitted by railbound vehicles. ISO/TR 3352: 1974 Acoustics - Assessment of noise with respect to its effect on the intelligibility of speech. ISO 3381: 2005 Acoustics - Measurement of noise inside railbound vehicles.

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ISO 3740: 2000 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources - Guidelines for the use of basic standards. ISO 3741: 1999 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Precision methods for reverberation rooms. ISO 3742: 1988 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources - Precision methods for discrete-frequency and narrow-band sources in reverberation rooms. ISO 3743 serie. Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources - Engineering methods for small, movable sources in reverberant fields – En 2 partes editadas en diferentes años. ISO 3744: 1995 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane. ISO 3745: 2003 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources - Precision methods for anechoic and semi-anechoic rooms. ISO 3746: 1995 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Survey method using an enveloping measurement surface over a reflecting plane. ISO 3747:2000 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Comparison method in situ ISO 3822 serie. Acoustics - Laboratory tests on noise emission from appliances and equipment used in water supply installations – En 4 partes editadas en diferentes años. ISO 4869 serie. Acoustics - Hearing protectors – En 4 partes editadas en diferentes años. ISO 4871: 1996 Acoustics - Declaration and verification of noise emission values of machinery and equipment. ISO 4872: 1978 Acoustics - Measurement of airborne noise emitted by construction equipment intended for outdoor use - Method for determining compliance with noise limits. ISO 5128: 1980 Acoustics - Measurement of noise inside motor vehicles. ISO 5131: 1996 Acoustics - Tractors and machinery for agriculture and forestry - Measurement of noise at the operator’s position Survey method.


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ISO 5135: 1997 Acoustics - Determination of sound power levels of noise from air-terminal devices, air-terminal units, dampers and valves by measurement in a reverberation room. ISO 5136: 2003 Acoustics - Determination of sound power radiated into a duct by fans - In-duct method. ISO 6189: 1983 Acoustics - Pure tone air conduction threshold audiometry for hearing conservation purposes. ISO 6190: 1988 Acoustics - Measurement of sound pressure levels of gas turbine installations for evaluating environmental noise Survey method. ISO 6393: 1998 Acoustics - Measurement of exterior noise emitted by earth-moving machinery - Stationary test conditions (available in English only). ISO 6394: 1998 Acoustics - Measurement at the operator’s position of noise emitted by earth-moving machinery - Stationary test conditions (available in English only). ISO 6395: 1988 Acoustics - Measurement of exterior noise emitted by earth-moving machinery - Dynamic test conditions. ISO 6396: 1992 Acoustics - Measurement at the operator’s position of noise emitted by earth-moving machinery - Dynamic test conditions. ISO 6926: 1999 Acoustics - Requirements for the performance and calibration of reference sound sources used for the determination of sound power levels. ISO 6969: 1999 Road vehicles - Sound signalling devices - Tests after mounting on vehicle. ISO 7029: 2000 Acoustics - Statistical distribution of hearing thresholds as a function of age. ISO 7182: 1984 Acoustics - Measurement at the operator’s position of airborne noise emitted by chain saws. ISO 7196: 1995 Acoustics - Frequency-weighting characteristic for infrasound measurements. ISO 7216: 1992 Acoustics - Agricultural and forestry wheeled tractors and self-propelled machines - Measurement of noise emitted when in motion. ISO 7235: 2003 Acoustics - Measurement procedures for ducted silencers - Insertion loss, flow noise and total pressure loss.

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ISO 7574 serie. Acoustics - Statistical methods for determining and verifying stated noise emission values of machinery and equipment – En 4 partes editadas en diferentes años. ISO 7779: 1999 Acoustics - Measurement of airborne noise emitted by information technology and telecommunications equipment. ISO/TR 7849: 1987 Acoustics - Estimation of airborne noise emitted by machinery using vibration measurement. ISO 7917: 1987 Acoustics - Measurement at the operator’s position of airborne noise emitted by brush saws. ISO 8201: 1987 Acoustics - Audible emergency evacuation signal ISO 8253 serie. Acoustics - Audiometric test methods – En 4 partes editadas en diferentes años. ISO 8297: 1994 Acoustics - Determination of sound power levels of multisource industrial plants for evaluation of sound pressure levels in the environment - Engineering method. ISO 8579-1: 2002 Acceptance code for gears - Part 1: Determination of airborne sound power levels emitted by gear units. ISO 9053: 1991 Acoustics - Materials for acoustical applications Determination of airflow resistance. ISO 9207: 1995 Manually portable chain-saws with internal combustion engine - Determination of sound power levels Engineering method (grade 2). ISO 9295: 1988 Acoustics - Measurement of high-frequency noise emitted by computer and business equipment. ISO 9296: 1988 Acoustics - Declared noise emission values of computer and business equipment. ISO 9533: 1989 Earth-moving machinery - Machine-mounted forward and reverse audible war-ning alarm - Sound test method. ISO 9611: 1996 Acoustics - Characterization of sources of structureborne sound with respect to sound radiation from connected structures - Measurement of velocity at the contact points of machinery when resiliently mounted. ISO 9612: 1997 Acoustics - Guidelines for the measurement and assessment of exposure to noise in a working environment. ISO 9613 serie. Acoustics - Attenuation of sound during propagation outdoors – En 2 partes editadas en diferentes años. ISO 9614 serie. Acoustics - Determination of sound power levels of


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noise sources using sound intensity – En 2 partes editadas en diferentes años. ISO 9645: 1990 Acoustics - Measurement of noise emitted by twowheeled mopeds in motion - Engineering method. ISO 9902 serie. Textile machinery acoustics En 7 partes editadas en diferentes años. ISO 10302: 1996 Acoustics - Method for the measurement of airborne noise emitted by small air-moving devices. ISO 10534 serie. Acoustics - Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes – En 2 partes editadas en diferentes años. ISO 10844: 1994 Acoustics - Specification of test tracks for the purpose of measuring noise emitted by road vehicles. ISO 10846 serie. Acoustics and vibration - Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of resilient elements – En 2 partes editadas en diferentes años. ISO 10847: 1997 Acoustics - In-situ determination of insertion loss of outdoor noise barriers of all types. ISO 10884: 1995 Manually portable brush-cutters and grass-trimmers with internal combustion engine - Determination of sound power levels - Engineering method (Grade 2). ISO 11094: 1991 Acoustics - Test code for the measurement of airborne noise emitted by power lawn mowers, lawn tractors, lawn and garden tractors, professional mowers, and lawn and garden tractors with mowing attachments. ISO 11200: 1995 Acoustics - Noise emitted by machinery and equipment - Guidelines for the use of basic standards for the determination of emission sound pressure levels at a work station and at other specified positions. ISO 11201: 1995 Acoustics - Noise emitted by machinery and equipment - Measurement of emission sound pressure levels at a work station and at other specified positions - Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane. ISO 11202: 1995 Acoustics - Noise emitted by machinery and equipment - Measurement of emission sound pressure levels at a work station and at other specified positions - Survey method in situ. ISO 11203: 1995 Acoustics - Noise emitted by machinery and equip-

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