CONTROL DEL RUIDO
Roberto Pérez Blanco
Control del ruido
Contenidos:
Introducción.
 Propagación del sonido.

En espacios abiertos.
 En espacios cerrados.


Instrumentos de medida.
Sonómetro.
 Medidor de Vibraciones.

Control
del ruido.
En edificios.
 En motores.
 En maquinaria.
 En ferrocarriles.
 En aviones

Introducción
 Definición de sonido:
Alteración que puede ser detectada por el odio humano.
 Definición de ruido:
Cualquier perturbación del sonido no deseada.
 Control del ruido:
Técnica para obtener unos valores de ruido aceptables dependiendo de
las condiciones.
 Control del ruido vs Reducción del ruido.
El control es distinto a la reducción del ruido.
Habrá circunstancias en las que haya que aumentar el ruido para
conseguir un ruido aceptable.
Lo mostramos con el siguiente ejemplo:
Introducción

En la sala de espera de una consulta médica, si tenemos un
silencio absoluto se podría escuchar la conversación que se
mantiene en el interior de la consulta, por ello se tendrían dos
opciones:


Se incrementa el ruido en la sala de espera mediante sistemas de ventilación
para mantener la privacidad.
Se hace la pared que separa ambas salas con un material que absorba mejor
el sonido.

La 1º opción es mucho mas económica !!

Técnicas de control de ruido:

En la fuente.
En la vía de transmisión.
En el receptor.


Técnicas de control del ruido.

En la fuente:



En la vía de propagación:




Reducir la amplitud de las fuerzas que generan el ruido.
Reducir la vibración de los componentes.
Barreras entre fuente y receptor.
Cambiar la orientación.
Cerramientos.
En el receptor:


Aparatos de protección del oido.
Cabinas.
Propagación del sonido.

Dos tipos fundamentales de propagación del sonido:


En espacios cerrados.
En espacios abierto.
La principal diferencia entre ambos esta en las reflexiones que se
producen contra los límites de los espacios cerrados.
Aún siendo propagación en espacio libre, muy rara vez se propaga
totalmente libre, siempre habrá una pequeña atenuación que se
puede llegar a ser una barrera, de ahí que distinguiremos entre
atenuación y barreras.
Propagación libre.Atenuación.

Formula general de la atenuación:
Atot = Adiv + Aaire + Asuelo + Amisc
En donde:
 Adiv= Expansión esférica de la energía acústica.
 Aaire= Transformación de una parte de energía en
calor.
 Asuelo= Rebotes de la onda contra la superficie.
 Amisc= Otros tipos de atenuación: vegetación,
edificios…

El calculo numérico de A se encuentra en la pagina web.
Propagación libre.Barreras.



Se definen como cualquier obstáculo contra el
sonido que bloquea al receptor la línea de visión de
la fuente sonora.
La medida que nos da una barrera es la pérdida por
inserción (IL).
Tenemos dos tipos de barreras:


Barreras delgadas: Formadas por vallas, muros simples.
Barreras Gruesas (aprox. 3 m de grosor), formadas por edificios,
diques…
Para ambos casos el calculo de IL sería: IL = 10 log [3+10 NK]
Lo que cambia según el tipo de barrera es el calculo de la N, el cual se explica con detalle en la
pagina web.
Propagación libre.Barreras.

Mostramos unos ejemplos de barreras:
Barrera delgada:
Barrera gruesa:
Dique de tierra:
Espacios cerrados.


La principal característica son las reflexiones y absorciones
por parte de la paredes del recinto, dependiendo del tipo de
material una mayor parte de la energía acústica será
absorbida por la pared.
El valor de esta absorción sería:
A = Asuperficie + Aaire+ Amobiliario (Sabinos)

En una habitación nos llegan dos tipos de sonidos:


El directo producido por la fuente.
El reflejado que produce el fenómeno de REVERBACIÓN que es la
persistencia del sonido una vez ha cesado en la fuente.
Vemos un ejemplo de cómo se produce la reflexión de las ondas
sonoras a medida que avanza en el tiempo:
Espacios cerrados.
•
De ahí que se pueden definir dos tipos de niveles
sonoros en una habitación:


Directo: Ld = Lw -20 log r - 10.9 (dB)
Reflejado: Lr = Lw - 10 log A + 6 (dB)
Siendo Lw la potencia sonora en la fuente.
Instrumentos de medida. Sonómetro

El sonómetro se usa para medir los niveles sonoros, su
disposición de bloques sería la siguiente.
Micrófono
Amplificador
Ponderación
en frec.
Control de
nivel
sonoro
Indicador
o pantalla
Ponderación
de tiempo
Instrumentos de medida.

Micrófono: Convierte las variaciones de presión de las ondas en señales
eléctricas que varían con el tiempo.

Amplificadores: Amplifican la señal del micro para escuchar los niveles
mas bajos de presión.

Ponderación en frec.: Altera la respuesta en frec. De acuerdo con una
norma internacional, como muestra la figura.
Instrumentos de medida.

Ponderación temporal: Es un rectificador que integra en tiempo
la señal de presión sonora ponderada.

Aparato indicadores: Monitorizan las medidas realizadas,
pueden ser analógicos o digitales.
Instrumentos de medida. Medidor de
vibraciones.

La disposición en bloques de esta aparato para la medición
de vibraciones es la siguiente:
Grabadora
Preamplificador
Acondicionador
de la señal
Detector
Medidor
Instrumentos de medida.

Preamplificador: Prepara la señal recogida de manera que el
voltaje a la salida es proporcional a la carga aplicada a la entrada.

Acondicionador: Integra la señal para limitar su ancho de banda
y ajustar la ganancia. Se suelen usar filtros paso bajo o altos.

Detectores: Extraen los parámetros que caracterizan a una señal,
estos serían valor de pico, media aritmética, media cuadrática y su
RMS.

Medidores: Reconstruyen la señal a partir de los datos anteriores
para mostrarla a la salida.

Grabadoras: Almacenan la señal de manera directa.
Control del ruido.

Vamos a analizar las distintas formas de llevar a
cabo las técnicas de control del ruido para
distintas superficies:

Edificios
Motores eléctricos
Maquinaria
Ferrocarriles

Aviones



Control del ruido en edificios.




Tratamos el aislamiento ofrecido por los elementos de partición (paredes,
ventanas, puertas…)al sonido por el aire.
Para ello calcularemos la pérdida por transmisión (TL) que es la relación
entre la energía sonora que llega a la pared y la que se transmite.
Un valor que aparece en varias gráficas es el de STC que es un índice que
marca valores de insonorización para propagación aérea, es muy usado en
EEUU.
Hay dos tipos de particiones:

Particiones simples: Aquellas en que sus caras externas
están unidas y se comportan como un bloque.

Particiones Dobles: Entre sus paredes exteriores hay un
hueco que hace que aumente su TL.
Particiones Simples.

En las particiones simples el valor de TL sería:
TL=20 log (mf)-48 (dB)
Siendo m= masa y f= frec.
A esta fórmula se la conoce con el nombre de LEY DE MASA.
La frecuencia a la que el efecto es mayor se conoce como frec.
crítica y será mas baja cuanto más rígida sea la partición.
Según la formula una aumento de la masa o de la frec. Hace que la
reducción sea mayor, concretamente se produce una pérdida de
6 dB cada vez que duplicamos el valor de m o de f.
El rango de frec. mejora si unimos varias capas de materiales con
frec. criticas diferentes.
Particiones Simples.

Vemos en la siguiente figura como varia la reducción
para diversas superficies:
Particiones Dobles.

El valor de la TL depende de varios factores:
 Profundidad de la cámara de aire del hueco.
+ Hueco -> +TL


Uso de material absorbente en la cámara de aire
Acoplamiento mecánico.
El sonido se puede transmitir por las uniones ente las
paredes externas, lo ideal sería que no tuvieran
conexiones.
Al depender el valor de TL de factores difíciles de medir
(transmisión por las uniones) no se puede dar una
fórmula para el calculo de TL, sino que para tipo de
partición (hormigón, escayola…)se dan unos valores
fijos.
Particiones Dobles.

Dependiendo del tipo de uniones que tengamos entre las dos partes
que forman una pared doble, valores típicos de TL serían:
Otras particiones


A la hora del aislamiento para ventanas funciona de manera similar
a como se hace para paredes, dependerá si el cristal es simple o
doble y en este caso depende del hueco entre cristales.
Vemos una tabla con valores de aislamiento para ventanas:
Control en estructuras.

A la hora de controlar el aislamiento global de un edificio
tenemos dos tipos de excitaciones:




Estable: La que se produce constantemente
(electrodoméstico).
Impacto: Fuerza de corta duración (martillazos).
Aquí se usa otro índice que se conoce como IIC el cual
tiene valores similares a los de STC para el aire.
El nivel de ruido en la habitación receptora también esta
normalizado, su valor sería:
En donde: Ao = 10 -12
LR = Lr = 10 log (A/A0)
Control en estructuras.

Se puede controlar el ruido desde varios puntos :




En la fuente: Es la mas eficaz, se podría llevar a cabo
mediante la instalación de suelos que amortiguaran el
ruido.
En la vía de propagación: Si nos alejamos de la fuente
decrece la intensidad, una forma de mejorar el
aislamiento sería teniendo discontinuidades en la
estructura (huecos).
En receptor: Tendríamos que aislar la habitación
mediante suelos y techos.
Reducción de ruido entre dos habitaciones sería:
Ls-LR= TL – 10 log( S/AR) (dB)
Ruido en motores eléctricos

Tenemos tres tipos de causas de ruido:
 Causas mecánicas: El proceso de fabricación del motor
lleva consigo deformaciones o desalineaciones en el motor,
suelen pasar en el rotor (parte giratoria) y en el estator (parte
fija).
 Causas aerodinámicas: Se producen por la ventilación de
los motores, el motores pequeños o medianos la potencia de
este ruido suele ser 1/5 del total de la potencia. Es un ruido de
banda ancha.
 Causas magnéticas: Suele producirse en los espacios de
aire entre el estator y el rotor.

Métodos para reducir el ruido:


Colocar material absorbente delante del ventilador a modo de
silenciador.
Colocar un tubo en ángulo recto en la salida de aire, con esto se
reduce entre 5 y 10 dB.
Control de ruido en maquinaria.

Una maquina esta formada por varias piezas así que tendremos varias fuentes
de ruido.
Un esquema del origen del ruido y de su tratamiento es el de la siguiente figura:
Aberturas
de
ventilación
Cubierta
de la
máquina
Apoyos de
la
máquina
Maquina
nueva
Conductos
absorbentes
Cerramiento
amortiguado
Materiales
absorbentes
Tapones en
los oídos
Operario de
la máquina
Aisladores de
la vibración
Horario
restringido
Control del ruido en maquinaria.


Normalmente las medidas de control son mas efectivas cuanto
mas cerca se produzcan de la fuente, pero sucede que suelen
ser más caras, por lo que muchas veces no conviene.
El orden de economía de las opciones anteriores sería:






Reemplazar la máquina.
Rodear la máquina con un cerramiento.
Añadir conductos revestidos de material absorbente.
Montar la maquina sobre aisladores de vibración.
Instalar materiales absorbentes en la habitación.
Tapones para los oídos ó restringir el horario del trabajador.
Control de ruido en maquinaria.

Usaremos dos técnicas para reducir el nivel de ruido:

Barreras: Se colocan entre la fuente y el emisor y reducen la transmisión
por el aire, su eficacia dependería del material de la barrera de las
dimensiones, de la distancia la fuente y del espectro de la fuente.
 Cerramientos: Pueden ser de dos tipos:


Parciales: solo cubren una parte de la fuente con lo que actúan a modo de
barrera, en unas determinadas direcciones del sonido.
Totales: absorben la energía de la fuente para cualquier distancia a la
fuente. Hemos de controlar las vías de escape del ruido, no debe haber
rendijas.
En los cerramientos totales se producen fenómenos de reflexión
hacia en interior con lo que aumentaría el nivel de ruido.
Habitualmente:
TL = NR + 10 (dB)
absorción total
TL = NR + 20 (dB)
Siendo TL= pérdida por transmisión.
NR= Reducción del ruido.
sin absorción
Ruido en sistemas ferroviarios.

Las posibles fuentes de ruido son:




Interacción entre raíles y ruedas.
Sistemas de propulsión del vagón.
Equipamiento auxiliar.
Ruido aerodinámico (alta velocidad).
Ruido en los vagones: Se calcula como: LA= 75 +30 log (v/v0)
como se observa el nivel de ruido es grande a cualquier velocidad.
Esto es válido para circulación en línea recta.
Muchas veces el nivel de ruido es mayor debido a las irregularidades de los
raíles y fallos en el mantenimiento de las ruedas de los vagones.
Ruido en sistemas ferroviarios.


Cuando un tren circula por una curva con r<100 m el ruido predominante es
un chirrido de alta frecuencia.
Este ruido se produce porque los vagones mantienen sus ejes paralelos y
al girar en una curva la rueda exterior recorre mas recorrido que la interior
pero al estar unidas tienen que recorrer la misma distancia, por eso se
produce un deslizamiento sobre el raíl con lo que suena ese chirrido.
Ruido en aviones.

Dos tipos de fuentes:
-Sistemas de propulsión.
-Ruido aerodinámico.
Hay principalmente tres tipos de propulsión:
 Turborreactores: Gran cantidad de ruido para producir
potencia.

Turboventiladores: consiguen la potencia del giro de un
ventilador con lo que el ruido es menor.
 Hélices: aparte del ruido del motor esta el ruido de las hélices.
El ruido aerodinámico es el producido por el flujo de aire contra el
fuselaje.
Al aterrizar y despegar es 10 dB menor que el ruido de propulsión
pero en vuelo es el principal ruido que se oye en el interior del
avión.
Ruido en vuelo.

Hay tres tipos principales de vuelos:
 Vuelo subsónico: Es el producido por los aviones
convencionales, su cota máxima de ruido se da cuando el avión
esta encima del observador.

Vuelo subsónico en helicópteros: También produce ruido
las aspas del aparato, el mayor nivel de ruido se produce aprox.
4 seg. antes de estar a la altura del observador.

Vuelo supersónico: El ruido proviene del estampido sónico, el
cual se genera por la onda de choque que se forma alrededor del
objeto, la potencia del estampido aumenta según la distancia al
suelo del objeto pero varia muy poco si aumentamos la velocidad
del objeto.
Mostramos unas gráficas acerca de estos vuelos:
Ruido en vuelo
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