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P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 1 FÍSICA DEL RUIDO Pedro Cobo1 y María Cuesta2 Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información (ITEFI) Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Serrano 144, 28006 Madrid 1 Dr. Ciencias Físicas. Correo electrónico: pedro.cobo@csic.es. ORCID: 0000‐0002‐3406‐1122 2 Dra. Ciencias Físicas. Correo electrónico: m.cuesta@csic.es. ORCID: 0000‐0002‐7729‐8568 P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 2 1. INTRODUCCIÓN El ruido es uno de los agentes contaminantes más prevalentes debido a su gran penetración y ubicuidad. El ruido, como el sonido, no es más que una variación muy ligera de la presión del medio (el aire, en este caso). Por ejemplo, para una presión atmosférica de unos 1000 milibares, que corresponden a 100,000 Pa, el umbral de audición (20 Pa, o 0 dB) correspondería a una variación de la presión de 2 x 10‐12. Es decir, una variación del orden de dos billonésimas de la presión atmosférica sería audible por el oído humano medio. Niveles sonoros de 60 dB o 100 dB, corresponderían a variaciones de la presión atmosférica del orden de 2 diezmillonésimas y 20 millonésimas, respectivamente. El ruido produce unos efectos nocivos tanto en las personas como en el medio ambiente (BOE, 2003). Los efectos del ruido pueden ser auditivos o no auditivos. Entre los efectos auditivos se pueden citar la pérdida de audición inducida por ruido (NIHL, Noise Induced Hearing Loss), la sinaptopatía coclear o pérdida de audición oculta (Liberman et al., 2016), la generación de acúfenos y la hiperacusia (Sheppard et al., 2020). Entre los efectos no auditivos de la exposición a ruido se encuentran la molestia, el estrés, el incremento del riesgo de enfermedades cardiovasculares, el deterioro cognitivo, o las perturbaciones del sueño (Basner et al., 2014; Sheppard et al., 2020). Los efectos más documentados del ruido son la pérdida de audición (efecto auditivo) y la molestia (efecto no auditivo). Mientras que la molestia se produce a niveles sonoros más bajos, la pérdida de audición requiere niveles más altos y tiempos de exposición más prolongados (Cobo y Cuesta, 2018). El nivel percentil 96 para una molestia alta es de 55 dB. Es decir, por debajo de 55 dB, el 96% de la población estaría protegida de una molestia alta. Para la pérdida auditiva se tiene en cuenta el nivel y el tiempo de exposición. Para el ruido ambiental, la Agencia de Protección Medioambiental americana (EPA) consideraba que un nivel de 70 dB protege al 96% de la población de una pérdida de 5 dB para un tiempo de exposición de 40 años (EPA, 1978). Para el caso de ruido ocupacional, donde puede haber niveles de ruido mucho más elevados, es necesario tener en cuenta otros criterios. En 1981, la Administración Ocupacional y de la Salud americana (OSHA) establecía el nivel de exposición a ruido permisible durante 8 horas en 90 dBA, y el nivel de pico en 140 dBC (OSHA, 1981), Tabla 1 (el dBA y el dBC se definirán en la Sección 3). Además, consideraba una tasa de intercambio de 5 dB, lo cual implicaba que si se dividía por dos el tiempo de exposición (4 horas) se podía permitir un nivel de ruido de 95 dBA, mientras que el nivel de exposición permisible podría ser de 85 dBA para un tiempo de exposición de 16 horas. El Instituto Nacional para la Seguridad P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 3 Nacional la Salud Ocupacional (NIOSH), recomendó en 1998 rebajar este nivel de exposición permisible a 85 dBA para un tiempo de exposición de 8 horas y usar una tasa de intercambio de 3 dB (NIOSH, 1998). Por tanto, el nivel de exposición permisible debería ser 88 dB o 82 dB para un tiempo de exposición de 4 o 16 horas, respectivamente. En lo que respecta a Europa, el Parlamento Europeo aprobó una directiva en 2003 que regula el ruido ocupacional (EU, 2003). Esta directiva caracteriza el ruido nocivo a tres niveles distintos: nivel inferior, nivel superior y nivel límite. El nivel inferior se establecía en un LAeq,8h=80 dBA y un nivel máximo de 135 dBC (El LAeq,8h se definirá en la Sección 3). Como nivel superior se consideraba LAeq,8h=85 dBA y un nivel máximo de 137 dBC. Y el nivel límite, que no debería ser sobrepasado en ningún caso, se estableció en LAeq,8h=87 dBA (140 dBC para el nivel de pico). La diferencia esencial entre los niveles inferior y superior es que requerían acciones de conservación progresivas en lo que se refiere a la periodicidad de evaluación del ruido y de control audiométrico de los trabajadores, y a la obligatoriedad del uso de los protectores auditivos. La trasposición de esta directiva europea a la legislación española se hizo mediante el Real Decreto 286 del año 2006 (RD286, 2006). Tabla 1. Regulación del ruido ocupacional por diferentes Agencias LAeq,8h *(dBA *) Tasa de intercambio Nivel de pico (dBC *) OSHA (1981) 90 5 dB 140 NIOSH (1998) 85 3 140 EU (2003) Nivel inferior 80 3 135 Nivel superior 85 3 137 Máximo aceptable 87 3 140 * En la Sección 3 se definirá el significado de LAeq,8h, dBA y dBC Por tanto, según la directiva europea, un LAeq,8h=80 dBA podría ser considerado como un nivel de ruido “seguro”, por debajo del cual no se producen pérdidas permanentes de audición (Gourevitch et al., 2014). Por el contrario, se ha demostrado que niveles de ruido de LAeq,1h=105 dBA pueden dar lugar a pérdidas permanentes de audición (Eggermont, 2017). Por consiguiente, se puede considerar este nivel como el valor umbral del ruido “traumático”. Si se aplica la regla de intercambio de 3 dB, se obtiene el gráfico de la Figura 1, el cual representa las regiones de ruido seguro y ruido traumático para un trabajador expuesto a ruido ocupacional. Entre las dos zonas existe una zona de “riesgo” donde el ruido puede producir pérdidas temporales de audición que pueden remitir después de un cierto tiempo. Sin embargo, como advierten Gourevitch et al. (2014) y Eggermont (2017), en esta zona se pueden producir daños P. Co en la pérdi A pes nivele para “es la terce del s aprox (Nels aspec Capít 2. TIP El rui una p ámbit obo y María s sinapsis en idas de audic Figura sar de esta r es de ruido la Seguridad a enfermeda era parte de istema resp ximadament on et al., 20 ctos regulato tulo es hacer POS DE RUID do se puede primera clasi to de aplicac a Cuesta ntre las célu ción ocultas. a 1. Regiones regulación e sobrepasan d y la Salud e ad profesion las enfermed piratorio” (EA te el 16% de 005). Otros orios como r una descrip DO e clasificar de ificación dist ción de la no ulas ciliadas s de ruido oc existen situac los niveles en el Trabajo nal más com dades de ori ASHW, 2002 las pérdidas Capítulos de los efectos pción detallad e distintas m tinguiría entr orma de eval 4 internas y e cupacional se ciones, sobr máximos re o, la pérdida mún en Euro igen laboral, 2). La Organ s de audición e este libro a auditivos de da de los asp aneras atend re ruido amb uación y con el nervio aud eguro, arries e todo en e ecomendado auditiva pro opa, represe , por delante nización Mun n tienen su o abordarán co el ruido. El o pectos físicos diendo a dife biental o ruid ntrol especifi ditivo quepu gado y traum l ambiente l os. Según la oducida por entando apr e de los prob ndial de la S origen en el on más prof objetivo fund s del ruido. erentes crite do ocupacion icada. El ruid Física del r ueden dar lu mático laboral, dond Agencia Eu ruido ocupa roximadame blemas de la Salud estim ruido ocupa fundidad tan damental de erios. Por eje nal en funció do ambienta ruido ugar a de los ropea cional nte la piel y a que cional nto los e este emplo, ón del l sería P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 5 el generado por las actividades humanas en el exterior (tráfico rodado, ferroviario y aéreo, industria, construcción, actividades recreativas) y percibido en el ámbito doméstico. Como se ha comentado en la Sección 1, el ruido ambiental está regulado en España por la Ley 37/2003 del Ruido (BOE, 2003) y sus desarrollos normativos. El ruido ocupacional, por otra parte, es el que se genera por fuentes de ruido industrial en el lugar de trabajo, y en España estaría regulado por el RD 286/2006 (RD286, 2006). Otra clasificación sería la que derivaría de la forma de onda medida con el micrófono en el dominio del tiempo. En una primera aproximación, Figura 2, se podría clasificar el ruido en dos grandes grupos: impulsivo y no impulsivo. Los ruidos impulsivos se caracterizan por una duración finita y pueden ser repetitivos o aislados. Ruido impulsivos aislados, por ejemplo, serían el boom sónico producido por un avión volando a velocidad supersónica, el producido por choques, el de una puerta al cerrarse, o el que se genera en el disparo de un cañón. Un ruido impulsivo repetitivo sería el producido por una prensa. La OSHA establece que los ruidos impulsivos repetitivos son aquellos que duran menos de 0.5 s y se repiten a intervalos superiores a 0.5 s. Figura 2. Tipos de ruido Los ruidos no impulsivos pueden ser deterministas o aleatorios. Los primeros pueden ser descritos por una función analítica, de modo que el conocimiento de la función en un instante dado permite predecirlo en instantes posteriores. Los ruidos deterministas, a su vez, pueden ser transitorios, con un inicio y un final definido y un contenido energético finito, o continuos, Impulsos aislados Determinista Transitorio Impulsos repetidos Aleatorio Continuo Periódico No periódico Estacionario No estacionario Impulsivo No impulsivo Tipos de ruido P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 6 que se extienden a lo largo de todo el eje de tiempos, y que pueden ser periódicos o no periódicos. Los ruidos continuos periódicos tienen un espectro discreto mientras que los ruidos continuos no periódicos tienen un espectro continuo. Toda la maquinaria de funcionamiento periódico (ventiladores, por ejemplo) produce un ruido continuo periódico. Los ruidos aleatorios se caracterizan por su carácter impredecible, por lo que no pueden ser descritos por funciones analíticas. En el análisis de ruidos aleatorios es necesario usar relaciones estadísticas. Se suele distinguir entre ruidos aleatorios estacionarios, para los que las relaciones estadísticas son independientes de la muestra particular de ruido extraída para el análisis, y no estacionarios. Hay que enfatizar que esta clasificación tiene un valor más bien didáctico. En situaciones reales es posible que el ruido tenga un carácter mezclado. Por ejemplo, el ruido de un ventilador tiene componentes periódicas, correspondientes al paso de las palas, sobre un fondo continuo, correspondiente al flujo turbulento del aire en los bordes de entrada y salida de las palas. 3. EVALUACIÓN DEL RUIDO Para definir un buen descriptor del ruido es necesario tomar en consideración lo siguiente: Es preciso encontrar una variable física fácil de medir y que describa bien el fenómeno que se quiere caracterizar. Hay que tener en cuenta que uno de los objetivos fundamentales de la medida del ruido es la protección de la audición de las personas. Por tanto, sería muy conveniente incorporar a la evaluación del ruido la respuesta en frecuencia del oído humano. Es bien conocido que el ruido es un fenómeno con una alta variabilidad temporal. Por consiguiente, sería muy apropiado manejar esta variabilidad de dos maneras: definiendo una medida promedio en un tiempo determinado y usando niveles percentiles (estadísticos) que den información de dicha variabilidad. El ruido tiene también una gran variabilidad espectral. Una descripción correcta del ruido en el dominio de la frecuencia puede ser muy interesante, sobre todo en aplicaciones de control del ruido industrial. La variable física para describir el ruido que se ha impuesto con los años es la presión acústica. Como se ha comentado en la Sección 1, la presión acústica es la variación de la presión de equilibrio del fluido en el que propaga, en este caso el aire. Por tanto, se puede definir también la presión acústica como la perturbación de la presión atmosférica. La presión P. Co acúst tipos de lo diafra hace Cono en pr Los m direct presió 3.1. P Para serie tan v valor direct obo y María tica es extra de micrófon os más simp agma) capaz falta un circ ociendo la se resiones acús micrófonos s ta de la pre ón acústica c Figura 3. La Ponderación convertir est de operacio variable de la efectivo, tamente por a Cuesta aordinariame nos (dinámic ples es un c z de moverse uito que con ensibilidad d sticas. son dispositi esión acústic con el tiemp medida dire necesari n temporal ta medida di ones. La prim a señal. Una o valor cu r el micrófon POND FRECU INTEG ente fácil de cos, de conde ondensador e con las var nvierta dicho el micrófono vos muy se ca con un m o) similar a l ecta de la pre ias para conv irecta en un mera de ella a de las pond adrático me no. 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Por ta ía una seña Figura 3. crófono y las del ruido ruido es nec emporal que más usadas la presión resión, prms(t) DERACIÓN MPORAL MADORES L RUIDO Física del r nque hay m eléctricos, … e (la membr membrana iente o de vo rencias de v anto, una m al (variación s operaciones cesario aplica e suavice la f es el valor e acústica m t), sería N S ruido uchos ), uno ana o móvil, oltaje. voltaje medida de la s ar una forma eficaz, medida P. Co Esta una c una i emba inme corre dond esta aprec F Existe incor 'Impu prom usa p con l veces Va obo y María operación e corriente AC ntegración l argo, lleva diatamente espondiente e / es ponderación ciar en la Fig Figura 4. Efec en cuatro co poran usual ulso' (I), y ” mediado efec principalmen a constante s más rápida lores instana Cuesta s muy simila C. La elección ineal, el per a cabo un anteriores es s una ventan n temporal ura 4. cto de la pon onstantes d lmente en l ”Pico” (P). ctivo de apro te para dar F fluctúa d a que la res 0 ntáneos ar a la que s n del period riodo T tiene a integració que a su na exponenc en la seña deración exp e tiempo no os instrume Las constan oximadamen un valor razo emasiado (m puesta F y t 5 0 8 se aplica en o T de integ e un inicio y ón exponen ucesos más cial de consta l directame ponencial en micrófono ormalizadas entos de me ntes de tiem nte 1 s y 0.1 onablement más de unos tiene una co 1 0 0 1 5 0 Ventana e . Electricidad gración es m un final defi ncial, que d s lejanos e / , ante de tiem nte medida n la presión in para la int edida del ru mpo S y F 125 s, respec e definido e s 4 dB). La c onstante de 2 0 0 exponencia 0 1 0 0 2 0 0 7 8 9 0 2 3 para obtene muy importan inidos. El sist da más pes en el tiemp mpo . El efe por el mic nstantánea m egración ex uido: 'Lenta' proporciona ctivamente. n situaciones característica tiempo con Valores rm 2 5 0 al 3 0 0 4 0 0 5 0 0 Física del r er un valor nte. En el ca tema auditiv so a los su po. La ecu ecto suavizad crófono se p medida por u xponencial q ' (S), 'Rápid an un tiemp La constante s donde la le a I es unas c n una subida ms 6 0 0 7 0 0 8 0 0 ruido (1) DC de aso de vo, sin ucesos uación (2) dor de puede un ue se a' (F), po de e S se ectura cuatro a muy 9 0 0 1 0 0 0 P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 9 rápida (unos 35 ms) y una caída mucho más lenta. Esta ponderación presenta un valor representativo de la sonoridad de un sonido de duración muy corta, por lo que se usa principalmente para evaluar la molestia por ruido. La ponderación P, por otra parte, mide el pico real del nivel de presión sonora de un sonido de duración muy corta, del orden de los 50 s, por lo que es un valor muy utilizado para determinar el riesgo potencial de daños a la audición. 3.2. Ponderación frecuencial La presión acústica rms proporcionada por un micrófono más un integrador exponencial es una medida totalmente objetiva. El micrófono es un instrumento de respuesta plana y no incluye, por tanto, el efecto de filtrado frecuencial del oído humano. La respuesta del oído humano dista mucho de ser plana y depende tanto de la frecuencia como de la propia intensidad del sonido. Fletcher y Munson (1933) midieron unas curvas, denominadas isofónicas, que son las que se toman hoy en día como referencia de la respuesta en frecuencia e intensidad del oído humano. Estas curvas, Figura 5, representan los valores de igual sonoridad del oído humano como una función del nivel de presión sonora y de la frecuencia. La sonoridad se define como el valor subjetivo de la intensidad y se mide en fonios. El valor de la sonoridad, en fonios, coincide con el valor de la SPL, en dB, a 1000 Hz. Como se puede ver en la Figura 5, la sensibilidad del oído es mucho mayor a frecuencias entre 1000 y 4000 Hz que a frecuencias bajas y altas. Por ejemplo, para producir una sonoridad de 60 fonios se requieren 60 dB a 1000 Hz, cerca de los 70 dB a 8000 Hz, unos 65 dB a 100 Hz, y más de 100 dB a 20 Hz. Además, las curvas isofónicas son más planas a medida que se incrementa la intensidad del sonido. Se han propuesto diferentes curvas de ponderación frecuencial, que se asemejan a algunas de las isofónicas de Fletcher y Munson, para introducir el efecto del oído humano en las medidas de ruido. Las que se han impuesto con el paso del tiempo han sido las curvas de ponderación A y C (Figura 6) que se asemejan a las curvas isofónicas de 40 fonios y 100 fonios, respectivamente. Aunque originariamente fueron introducidas para filtrar ruidos de intensidad moderada y alta, respectivamente, hoy se usa la ponderación A en la mayor parte de las medidas de ruido ambiental, mientras que la curva de ponderación C se utiliza más en ruido ocupacional para caracterizar los niveles límite de ruido. Ambas curvas llevan a cabo un filtrado ligero a altas frecuencias, mientras que la curva de ponderación A efectúa, además, un filtrado fuerte de las bajas frecuencias. P. Co 3.3. N La pr por d obo y María Niveles logar esión rms co dos razones: a Cuesta F rítmicos on ponderac Figura 5. Cu Figura 6. Cur ión frecuenc 10 urvas isofónic rvas de pond cial A y/o C n cas (ISO 226) deración A y no es todavía ) C a un buen de Física del r escriptor del ruido ruido P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 11 El rango de variación de las presiones acústicas a las que es sensible el oído humano es del orden de 107. Como se ha comentado antes, el umbral de audición del oído humano es del orden de 20 Pa. El umbral de dolor, por otra parte, es del orden de 200 Pa. Este rango de variación tan amplio es prácticamente inmanejable (piénsese, por ejemplo, en un ejercicio tan usual como representar gráficamente la presión acústica como una función del tiempo). El oído humano responde logarítmicamente a las presiones acústicas. Por estas razones se decidió que era mucho más práctico trabajar con valores logarítmicos de la presión, definiéndose el nivel de presión sonora (SPL, Sound Pressure Level) como 10 20 , (3) tomándose como referencia pref=20 Pa. El SPL se expresa en decibelios (dB). Según esta definición, el umbral de audición correspondería a 0 dB y el umbral de dolor a 140 dB. Cuando se pondera la presión cuadrática media con la curva de ponderación A se obtiene el dBA. Si se filtra con la curva de ponderación C se obtiene el dBC. 3.4. Integración temporal Tanto en las regulaciones nacionales como internacionales, el tiempo de exposición al ruido tiene una gran importancia. La Figura 7 muestra el SPL del ruido medido en una calle de una gran ciudad durante un tiempo de 30 minutos. Como se puede ver, en el registro se alternan muchos picos y valles, asociados con momentos donde el ruido se incrementa, por el paso de vehículos ligeros y pesados, por ejemplo, o se reduce, posiblemente por ausencia del paso de dichos vehículos. En estas situaciones, cotidianas en las medidas de ruido en periodos largos, es pertinente preguntarse cuál es el nivel de ruido representativo de todo el periodo de medida. Para ello se define el nivel sonoro equivalente en un periodo de medida T, Leq,T, como , 10 10 . , (4) donde Li(t) son los valores medidos en cada instante entre 0 y T. En la Figura 7, el nivel sonoro equivalente en el periodo de medida de 30 minutos es 60 dB (línea verde). P. Co Nótes el niv varia Cuan equiv ruido ambi pond sono ( maña pena ocupa jorna la reg LAeq,d. obo y María se que la int vel continuo bles. do estos va valentes LAeq o considerad ental en Es erado A ent ro equivalen , ), e ana, y el nive lizando el n acional, se u ada laboral (L gla de la tas . En este caso a Cuesta Figura 7. Re egral repres o en el tiem alores se mid q,T o LCeq,T, re os en la may spaña se us re las 7 de la nte ponderad l nivel sonor el día‐tarde‐nivel tarde c usa el nivel LAeq,8h). En ca sa de interca o egistro de 30 enta el área po de medi den con po espectivamen yoría de las san el nive a mañana y do A entre l ro equivalen noche (Lden) con 5 dB y sonoro equi aso de que la ambio de 3 d 12 0 min del SPL de la curva. da que tien nderación fr nte. Los nive regulacione el día ( las 7 de la ta las 7 de la t te ponderad que es el pr el periodo ivalente pon a jornada lab dB para eva , , L en una calle Por tanto, e e la misma recuencial A eles equivale s. Por ejemp , ), arde, el nive arde y las 1 do A entre la romedio de noche con nderado A in boral tenga u luar el nivel 10 . e de Madrid el nivel equiv área que la A o C se obt entes son lo plo, en la reg el nivel so l tarde ( 1 de la noch as 11 de la n los niveles d 10 dB. En e ntegrado en una duración de exposici Física del r valente repre a curva de n tienen los n os descriptor gulación del noro equiva , ), e he, el nivel noche y las 7 día, tarde y n el caso del las 8 horas n distinta T, s ión laboral d ruido esenta niveles niveles res de ruido alente l nivel noche 7 de la noche, ruido de la se usa diario, (5) P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 13 En la caracterización de ruidos aleatorios puede ser interesante conocer la estadística de los niveles de ruido. Para ello se definen los niveles percentiles, Lx, definidos como aquellos que han sido excedidos durante el x% del tiempo de medida. Niveles percentiles muy usados son el L10, L50 y L90 que podrían dar una indicación de los niveles de pico, medio y de fondo, respectivamente. 3.5. Niveles espectrales Los niveles sonoros discutidos hasta ahora (nivel equivalente, niveles percentiles) se calculan sobre la señal del ruido en el dominio del tiempo, que es la señal medida directamente por el micrófono. Sin embargo, en muchas aplicaciones (por ejemplo, en control del ruido) conviene calcular los niveles obre la señal en el dominio de la frecuencia (el espectro). Una señal puede tener una representación en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia, y el paso de una a otra se hace mediante la transformada de Fourier (Lynn, 1973). Los niveles de ruido calculados sobre el espectro de la señal se denominan niveles espectrales. Dependiendo del tipo de ruido (véase la Sección 2), el ancho de banda sobre el que se calcula el nivel espectral puede ser constante o proporcional. Sean (f1,f2,…,fi‐1,fi,…) las frecuencias que limitan cada banda. En el caso de las bandas de ancho constante, fi‐fi‐1=constante. Para las bandas de ancho proporcional, fi/fi‐1=constante. Son muy conocidas las bandas de octava (fi/fi‐1=2) y las bandas de tercio de octava (fi/fi‐1=√2). La Figura 8 muestra un ejemplo de una señal de ruido en el dominio del tiempo, y sus espectros en bandas de ancho constante (también conocida como banda estrecha o banda fina) y en bandas de tercios de octava. El espectro de la señal nos informa de que se trata de un ruido de banda ancha con máximo en la banda de tercio de octava de 2500 Hz. Las frecuencias centrales de las bandas de octava y tercio de octava se han normalizado teniendo en cuenta que tres tercios de octava se corresponden con una octava y que 10 tercios de octava se corresponden con una década. Teniendo esto en cuenta, se han definido dichas frecuencias de tal modo que 10, 100, 1000, 10000 Hz sean frecuencias centrales de tercio de octava, mientras que las otras son aproximaciones numéricas de 10 / . Estas aproximaciones son [1.25, 1.6, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8, 10]. Por ejemplo, las frecuencias centrales de los diez tercios de octava entre 100 y 1000 Hz son [125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000]. La Tabla 2 resume los valores de las frecuencias centrales de las bandas de octava y tercio de octava en el rango de frecuencias audibles. P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 14 Figura 8. Forma de onda (arriba) y espectro del ruido en banda estrecha (abajo izquierda) y en tercios de octava (abajo derecha) del ruido en el interior de una ERM Tabla 2. Frecuencias centrales de las bandas de octava y tercio de octava en el rango audible Octavas (Hz) Tercios de octava (Hz) 20 31.5 25 31.5 40 63 50 63 80 125 100 125 160 250 200 250 315 500 400 500 630 1000 800 1000 1250 2000 1600 2000 Expanded Time(Microfono) - Input Working : Input : Input : Time Capture Analyzer 0 10m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m 110m 120m -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 [s] [Pa] Expanded Time(Microfono) - Input Working : Input : Input : Time Capture Analyzer 0 10m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m 110m 120m -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 [s] [Pa] Fourier Spectrum(Microfono) - Input (Magnitude) Working : Input : Input : FFT ruido 0 2k 4k 6k 8k 10k 12k 14k 16k 18k 20k 22k 24k 30 40 50 60 70 80 90 [Hz] [dB/20,0u Pa] Fourier Spectrum(Microfono) - Input (Magnitude) Working : Input : Input : FFT ruido 0 2k 4k 6k 8k 10k 12k 14k 16k 18k 20k 22k 24k 30 40 50 60 70 80 90 [Hz] [dB/20,0u Pa] Autospectrum(Microfono) - Input Working : Input : Input : Tercios de octava del ruido 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k 20 30 40 50 60 70 80 90 100 [Hz] [dB/20,0u Pa] Autospectrum(Microfono) - Input Working : Input : Input : Tercios de octava del ruido 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k 20 30 40 50 60 70 80 90 100 [Hz] [dB/20,0u Pa] P. Co Por e domi 9. La 3.6. M Para analiz band usual obo y María el principio d nio del tiem suma de niv Figur Medición de la medició zadores. Los a proporcio les son el son a Cuesta 4 8 1 de conserva mpo ha de se veles de band ra 9. Niveles l ruido ón del ruid s analizadore onal. Desde nómetro y e 4000 8000 16000 ción de la e r igual a la s da ha de ser de ruido en do se usan es miden ni el punto d l dosímetro. 15 energía, el n suma de nive energética, 10 los dominios n, fundame veles espect e vista del 2500 3150 4000 5000 6300 8000 1000 1250 1600 2000 ivel global m eles en el do lo que implic ∑ 10 . s del tiempo ntalmente, trales, y pue ruido ocup 0 0 0 0 0 0 00 00 00 00 medido sobre minio de la f ca que . y de la frecu sonómetros eden ser de acional, los Física del r e una señal frecuencia, F uencia s, dosímetr e banda fina dispositivos ruido en el Figura (6) ros, y o de s más P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 16 Un sonómetro incluye un micrófono y una circuitería apropiada para efectuar las operaciones de ponderación temporal y frecuencial, y de integración temporal. Dependiendo de la calidad, muchos sonómetros incluyen también el cálculo de niveles percentiles y niveles espectrales. Dependiendo de su precisión, los sonómetros se clasifican en diferentes tipos o clases. Los sonómetros clase 1 son los de mayor precisión y tienen una tolerancia de ±0.7 dB. En el artículo 30 del RD 1367/2007, que desarrolla la Ley del Ruido en lo referente a zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas, se establece que se deberán utilizarinstrumentos de medida de clase 1. Además, los instrumentos de medida utilizados para todas aquellas evaluaciones de ruido, en las que sea necesario el uso de filtros de banda de octava o 1/3 de octava, también serán de clase 1. Los sonómetros de clase 2 tienen una precisión algo menor, permitiéndoseles una tolerancia de ±1dB. El RD 286/2006, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición al ruido, establece que los sonómetros usados en las medidas de ruido ocupacional serán como mínimo de clase 2. Un dosímetro es un dispositivo desarrollado para medir la exposición acumulada al ruido de los trabajadores en un ambiente industrial. Un dosímetro es un sonómetro de tamaño más reducido para que pueda ser portado por los trabajadores durante su jornada laboral. Cada vez más, algunos sonómetros pueden funcionar como dosímetros de ruido (aunque son más grandes que los dosímetros típicos), a la vez que muchos dosímetros de ruido proporcionan lecturas instantáneas del nivel de sonido en decibelios y, por lo tanto, pueden utilizarse como sonómetros de tipo 2. La medida básica que proporciona un dosímetro es el nivel de ruido acumulado, en dBA, y el nivel de pico, en dBC. Además de estos, un dosímetro suele registrar la fecha y hora, y el tiempo de exposición. También suele permitir la descarga de los datos en un disco o en una hoja de cálculo. La dosimetría de ruido es una forma de muestreo personal, que promedia la exposición al ruido a lo largo del tiempo y reporta resultados con respecto a la regulación vigente sobre exposición a ruido. Por tanto, los dosímetros se pueden utilizar para: Realizar mediciones de cumplimiento de acuerdo con la norma de ruido de vigente. Medir la exposición del trabajador al ruido durante un período de tiempo (por ejemplo, una tarea o un turno de trabajo completo) y realizar automáticamente los cálculos de dosis de ruido. P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 17 Históricamente, el dosímetro de ruido típico ha incluido un pequeño micrófono conectado al dosímetro mediante un cable delgado. El micrófono se coloca en la zona de audición del trabajador (por ejemplo, el hombro o la solapa cerca de la oreja), mientras que el dosímetro se sujeta a su cinturón. Sin embargo, los avances en electrónica en miniatura y tecnología inalámbrica han permitido a los fabricantes ofrecer capacidades similares en una gama más amplia de formas físicas (por ejemplo, micrófonos inalámbricos que se sujetan al hombro del trabajador y transmiten información a una estación base, micrófonos en miniatura que miden los niveles de sonido en el oído del trabajador). Los dosímetros, como los sonómetros, son instrumentos configurables. Por tanto, antes de usarlos para una medición concreta es necesario establecer: La ponderación frecuencial (A y/o C). La constante de tiempo para ponderación temporal (generalmente S). El nivel de exposición máximo permitido (por ejemplo, 85 dBA) La tasa de intercambio (por ejemplo, 3 dB). La dosis de ruido se define como el porcentaje de la exposición con respecto al nivel de exposición máximo en el tiempo correspondiente a la jornada laboral. Por ejemplo, si el nivel máximo permitido es de 85 dBA, una exposición a un ruido continuo equivalente de 85 dBA durante las 8 horas de la jornada laboral correspondería a una dosis del 100%. Si se admite una tasa de intercambio de 3 dB, una exposición continua a 82 dBA y 88 dBA durante las 8 horas daría lugar a una dosis del 50% y 200%, respectivamente. En las situaciones cotidianas de ruido ocupacional el ruido no es tan estable, sino que varía a lo largo de las 8 horas. Por ejemplo, considérese un ambiente de trabajo en el que el trabajador está expuesto 1 hora a 88 dBA, 1 hora a 91, 2 horas a 82 dBA y 4 horas a 85 dBA. Considerando una tasa de intercambio de 3 dBA y un nivel máximo permitido de 85 dBA, el trabajador estaría expuesto 1/4 de su tiempo al nivel máximo de 88 dBA, 1/2 al nivel máximo de 91 dBA, 2/16 al nivel máximo de 82 dBA, y 4/8 al nivel máximo de 85 dBA. Por tanto, la dosis de ruido en este caso sería 1.125 112% . Además del nivel de exposición promediado a las 8 horas de trabajo, algunos dosímetros incorporan la posibilidad de medir los periodos de 15 m que el ruido excede un determinado nivel, por ejemplo 115 dBA; esto es para el caso de ruido estacionario medido con la P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 18 ponderación temporal lenta. Aunque esta información no se usa a efectos regulatorios, se recomienda incorporarla junto con el nivel promedio en las 8 horas de exposición laboral. En el caso de ruido impulsivo o de impactos, las distintas regulaciones (véase la Tabla 1) establecen un valor límite de 140 dBC medido con ponderación pico. Aunque no hay unanimidad con respecto a la tasa de intercambio, casi todas las regulaciones recomiendan una tasa de ±3 dB cada vez que se divide por dos o se dobla el tiempo de exposición. Como se vio en la Sección 1, tanto la NIOSH como la UE recomiendan esta tasa de intercambio. 4. FUENTES DE RUIDO Las fuentes del ruido ambiental son, fundamentalmente, el tráfico rodado (47%), el tráfico aéreo (14%), el tráfico ferroviario (12%), las actividades de la industria y el comercio (16%), y las actividades domésticas y del vecindario (11%) (Affenzeller y Rust, 2006). Las fuentes más usuales del ruido industrial son, entre otras, los ventiladores, los motores eléctricos, las bombas, los compresores, los transformadores, las torres de enfriamiento, y el flujo de gas. Los ruidos industriales más comunes son de uno de los siguientes tipos: Ruido mecánico, producido por impactos entre las diferentes partes de una máquina, o entre máquinas diferentes. Ejemplos de este tipo de ruido son las máquinas rotatorias, las prensas, las máquinas mal equilibradas, las vibraciones de las carcasas, etc. Ruido eléctrico producido por motores eléctricos. Ruido hidrodinámico producido por válvulas, turbinas, compresores, el flujo de gases por tuberías, etc. Las fuentes de ruido se caracterizan por su nivel de potencia en dB. La potencia acústica de una fuente es la energía radiada por dicha fuente por unidad de tiempo y se mide en vatios (W). Al igual que la presión acústica, la potencia acústica tiene un rango de valores muy amplio, por lo que conviene expresarla en escala logarítmica. Se obtiene así el nivel de potencia sonora, LW, definido como 10 , (7) siendo W1m la potencia radiada por la fuente a la distancia de 1 m y Wref la potencia de referencia (10‐12 W). El nivel de potencia sonora de muchas fuentes es un valor de homologación proporcionado por el fabricante. P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 19 5. PROPAGACIÓN DEL RUIDO En esta Sección se analizarán los fundamentos de la propagación del ruido en espacios exteriores e interiores. El campo acústico que se propaga desde una fuente de ruido, por ejemplo, el tráfico rodado en una autovía o la maquinaria en el interior de una fábrica, hasta un receptor acústico, que puede ser nuestro oído, dependerá la potencia acústica de la fuente de ruido (visto en la Sección 4), de la distancia entre el emisor y el receptor, asícomo de las características de la vía de propagación. El campo de ruido propagado puede dividirse en tres zonas en función de la distancia entre la fuente y el receptor (Beránek y Ver, 1992). Así, por ejemplo, cerca de la fuente de ruido el receptor detecta principalmente el campo de la fuente. Seguidamente se encuentra una región denominada de campo libre caracterizada por un descenso del ruido con la distancia de aproximadamente 6 dB al doblar la distancia. El receptor percibe principalmente campo directo sin reflexiones. Cuando se estima o se mide el ruido en ambientes exteriores estamos ante un problema de propagación acústica en condiciones de campo abierto. A una determinada distancia empiezan a contribuir también las múltiples reflexiones en la propagación. Esta situación es habitual en un recinto cerrado, donde toda la energía de las ondas sonoras se refleja sucesivamente en las paredes, suelo y techo. En esta situación se percibe no sólo el sonido directo de la fuente sino aquel sonido que ha sido reflejado una o varias veces en alguna de las superficies. Este fenómeno se conoce como reverberación. Cuando la reverberación es tal que todas las ondas reflejadas llegan a todos los puntos se consigue un campo homogéneo en todo el espacio y se denomina campo difuso. 5.1. Propagación del ruido en exteriores El ruido que se propaga por una carretera o una vía ferroviaria hasta una zona habitada colindante es un caso típico de propagación en exteriores o en condiciones de campo abierto, que difiere de la propagación en campo reverberante y difuso que caracteriza la acústica en recintos. El ruido al propagarse está interaccionando con la atmósfera y el entorno y su nivel va variando en función de los fenómenos físicos que se producen (Figura 10). P. Co F La pr fuent Los m reale de fu maqu meno recep fuent cada suma estre aprox alinea carre habit El niv de ru Dc, pu dond suma obo y María Figura 10. Eje ropagación d te, la distanc modelos de p s, ya sean pu uentes punt uinaria, un v ores que la ptor son sim tes de ruido una de ella atorio logarít cha en una ximar por un adas en un etera con tr tualmente co vel de presió uido caracter uede predec de A, es un fa atorio de dife a Cuesta emplo de la p del ruido en cia fuente‐re propagación untuales/ext tuales. Se p ventilador o distancia a milares desd son demasia as a una fu tmico de los dirección y na fuente lin a dirección. ráfico denso on una fuent ón sonora Lp rizada por u cirse con el si actor que co erentes cont propagación exteriores eceptor y po del ruido en tensas y esta puede apro un motor, c l receptor, e cualquier ado grandes ente puntua niveles sono larga en la o neal que está . Fuentes d o, una vía e lineal. en un un pu na potencia iguiente mod ontiene los e ribuciones 20 n del ruido en está fundam r los proceso n exteriores acionarias/m oximar por cuando las d y cuando la sección de s para cumpl al y obtene oros de cada otra compar á concebida e ruido am férrea, o e unto recepto sonora LW, delo matemá , efectos de la n exteriores ( mentalmente os de atenua tratan de a móviles, por u una fuente dimensiones as condicion la fuente. ir estos requ r posteriorm a una. Siemp ada con la d como una s mbiental muy el flujo en or situado a y un factor ático (Beráne propagación (Según Brüel& e condiciona ación durant proximar las una fuente p puntual, p de la fuente nes de prop Por el cont uisitos es nec mente el ca pre que la fu distancia al r ucesión de f y comunes, un conduct una distanci de correcció ek y Ver, 199 n y puede ap , Física del r l&Kjaer, 2000 ada por el ti te la propag s fuentes de puntual o con por ejemplo e real son m pagación ha trario, cuand cesario apro mpo total c uente de ruid receptor se p fuentes punt como sería to, se mod ia r de una f ón de direct 92): proximarse p ruido 0) po de ación. ruido njunto , una mucho sta el do las oximar con el do sea puede tuales a una elizan fuente ividad 8 por un 9 P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 21 siendo Adiv la atenuación por divergencia geométrica Aatm la atenuación por absorción atmosférica Agr la atenuación por absorción del suelo Abar la atenuación por el efecto de las barreras u otros obstáculos Amet la atenuación por efectos meteorológicos (viento, temperatura, humedad) Cref la atenuación por reflexiones en superficies próximas. En las situaciones de ruido ambiental que puedan aproximarse por la propagación de una fuente puntual o monopolo, el ruido se propaga en el aire, en ausencia de obstáculos, de forma similar a la propagación de las ondas sonoras en el agua, es decir, uniformemente en todas direcciones y debilitándose al alejarse de la fuente. Cuando la fuente de ruido no sea omnidireccional será necesario tener en cuenta la desviación del nivel sonoro emitido en una determinada dirección utilizando el factor de corrección de directividad (Dc), que se define como la suma del índice de directividad de la fuente y del índice de propagación del campo en esa dirección. Para que la energía sonora que se propaga desde la fuente hasta el receptor se mantenga constante tiene que decrecer la amplitud del nivel de presión sonora con la distancia. Esta corrección se denomina atenuación por divergencia geométrica (Adiv) y se expresa con una dependencia logarítmica de la distancia entre la fuente y el receptor, r. Este factor de corrección aportará diferentes niveles de atenuación sonora en función de las características de la fuente emisora. Por ejemplo, para una fuente de ruido puntual la divergencia es esférica por lo que su nivel de presión sonora, Lp, en un punto r disminuye 6 dB por octava al doblar la distancia. En cambio, en una aproximación de fuente lineal, como sería el caso práctico de una carretera con tráfico denso donde cada vehículo podría considerare una fuente puntual, la propagación del ruido puede aproximarse por ondas cilíndricas y se produciría una atenuación del campo de 3 dB al doblar la distancia. El campo sonoro propagado se ve atenuado por procesos de absorción en la atmósfera como consecuencia de la interacción de la onda sonora con las partículas del aire (moléculas de oxígeno y nitrógeno, fundamentalmente). El factor de atenuación por absorción atmosférica en la Ec. (9) se puede aproximar por la siguiente relación lineal con la distancia r entre la fuente y el emisor, , 10 P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 22 donde se estima como una función de la frecuencia sonora, la temperatura, la humedad del aire (% vapor de agua) y la presión atmosférica (ISO 9613‐1). La absorción atmosférica crece con la frecuencia. La dependencia con la temperatura empieza fundamentalmente a partir de los 4kHz. Por encima de este valor la absorción atmosférica empieza a disminuir con la temperatura. La atenuación sonora debida a la absorción atmosférica es menorque la producida por otros mecanismos de interacción. La propagación sonora se ve también alterada por la presencia del suelo. Esta atenuación sonora se debe fundamentalmente a la interferencia entre el sonido directo y el reflejado en la superficie. Dependiendo que cómo sean las fases de ambos rayos se produce, bien una atenuación, o bien una amplificación neta. Con interferencia destructiva, la atenuación suele ser de entre 20‐30 dB. Con interferencia constructiva, la amplificación suele ser de 6 dB. En la formulación del factor de atenuación por efecto del suelo, se consideran suelos planos, horizontales o con pendiente constante y la contribución de tres zonas en función de la cercanía a la fuente, , (11) donde , y , representan las atenuaciones sonoras debidas a la región de la fuente, la región intermedia y la región más próxima al receptor, respectivamente. La atenuación del suelo, , es una función dependiente de la frecuencia, de las características acústicas del suelo, la distancia fuente‐receptor y la distancia efectiva de cada región. Con condiciones atmosféricas favorables (propagación del viento hacia el suelo) esta atenuación se debe principalmente a las contribuciones de las superficies del suelo próximas a la fuente y al receptor. En función de las características acústicas, el suelo puede considerarse duro (o reflectante), por ejemplo, una superficie de hormigón, el asfalto, o un estanque con agua, blando o (absorbente), por ejemplo, un suelo de labranza o con vegetación, o finalmente un suelo mixto. Los obstáculos que encuentra el ruido en la propagación pueden actuar como como barreras acústicas a determinadas bandas de frecuencias, cuando la dimensión del objeto, perpendicular a la línea que une la fuente y el receptor es mayor que la longitud de onda (). Estos elementos, por lo tanto, para que obstaculicen la propagación a baja frecuencia tienen que ser muy grandes (similares a la ). En la siguiente Sección se verá más en detalle las barreras acústicas y su utilización como dispositivo para controlar el ruido ambiental. Reducen P. Co la tra depe longit Hans El fac ya qu interf La pr princ El fac recep Ver, cond zona de in suelo Para predi anter obo y María asmisión son ndiente de l tudes de lo en, 1996). ctor de atenu ue el efecto ferencias qu ropagación d ipalmente, e Fi ctor de aten ptor y la dista 1992). Ge iciones el ca de sombra versión térm o y se elimina finalizar este icción del riormente y a Cuesta nora y se ca la frecuencia s caminos d uación por ap o del suelo e generan am del ruido en el viento y lo igura 11. Efe uación, ancia a la fue eneralmente ampo del ru alrededor d mica (la temp a la zona de s e análisis sob ruido están y permiten aracterizan p a, de la geom del rayo dire pantallamien reduce la a mbas superf el exterior s gradientes ectos del vien , puede est ente, para d e la temper uido se curva e la fuente ( peratura crec sombra (aum bre propaga n basados predecir la 23 por su Pérd metría del pr ecto y difra nto en camp , atenuación d ficies (suelo y se ve afecta s de tempera nto y la temp timarse de fo iferentes co ratura del a a hacia arrib (disminuye e ce con la alt menta el nive ción, la may en las cor a propagació ida por Inse roblema, en ctado en el o libre, de la barrer y pantalla). ada también atura, Figura peratura en l orma analíti ndiciones de aire disminu ba (refracció el ruido). Po itud), los ray el de ruido). or parte de recciones a ón del ruid erción (PI) c particular d borde de l , se puede a a como con n por efectos 11. a propagació ca en funció e refracción s uye con la ón positiva) r el contrari yos sonoros los program la propag o ambienta Física del r como una fu de la diferen la barrera (B aproximar po nsecuencia d s meteoroló ón ón de la altu sonora (Bera altura. En generándos io, en condic se curvan ha as comercia gación anali al en situac ruido unción cia de Bies y or 12 de las ógicos, ra del anek y estas e una ciones acia el les de izadas ciones P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 24 complejas (Brüer & Kjaer, 2000). Para poder predecir los niveles de ruido en puntos definidos, estos programas necesitan tener los datos de la fuente de ruido y las características del medio de propagación. Aunque se utilizan fundamentalmente para elaborar mapas de ruido en las ciudades, también son de gran utilidad cuando se necesite: Medir niveles que están contaminados por ruido de fondo. Predecir niveles futuros. Comparar diferentes escenarios y estrategias de reducción de ruido Hacer mapas de curvas de nivel de ruido. Haya un acceso limitado a las posiciones de medición. Se considera que un programa de predicción proporciona resultados aceptables si su precisión es del orden de 3 dB. La precisión depende de varios factores. Los más importantes son el escenario, los niveles de fuente, la escala, los datos y la experiencia del usuario. Para introducir el escenario se suelen usar ficheros de información geográfica (GIS) o de AUTOCAD actualizados. Se puede mejorar la precisión de las predicciones calibrando el sistema, por ejemplo, incluyendo mediciones en algunas posiciones. 5.2. Propagación en interiores La presión sonora en una sala en función de la distancia r es (Barron, 2003; Kinsler et al., 1982) , (13) donde W es la potencia acústica radiada por la fuente, Q es el factor de directividad de la fuente y , (14) es la constante de la sala, siendo el coeficiente de absorción medio y S0 la superficie total de la sala. Introduciendo niveles de referencia en la Ec. (24) se puede estimar el nivel de presión sonora en dB, , a una distancia r de la fuente, como 10 . (15) El primer término de la ecuación (26) está relacionado con la potencia de la fuente (LW) y el segundo contiene la contribución del campo directo (sumando proporcional 1/r2) y del campo reverberante (sumando proporcional a 1/R que depende a su vez de las características de P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 25 absorción de la sala). Si predomina el primer sumando, es decir si el campo sonoro directo es mucho mayor que el campo sonoro reverberante, se puede conseguir muy poca reducción añadiendo más material de absorción acústica a las superficies de la sala. En cambio, si predomina el segundo sumando, esto es cuando el campo sonoro reverberante es mucho mayor que el campo sonoro directo, el nivel de presión sonora en estado estacionario puede reducirse añadiendo material acústico absorbente en las superficies de la sala. El campo sonoro directo predomina sobre el campo reverberante a distancias inferiores a (De la Colina y Moreno, 2005) , (16) que depende del factor de directividad de la fuente (Q) y de la constante de la sala (R). Por ejemplo, en una sala con R=102,5 m2, la distancia límite en el eje acústico de una fuente de ruido (Q=1) es =1,43 m. Dentro de esta distancia, el campo sonoro dela sala está dominado por la componente directa de la fuente de ruido y el nivel de ruido podría reducirse, por ejemplo, mediante un cerramiento parcial. A distancias mayores que , el campo sonoro reverberante prevalece sobre el campo sonoro directo y el nivel de ruido puede disminuirse aumentando la absorción total de las superficies, lo que a su vez aumenta la constante R. La Figura 12 muestra la atenuación del sonido procedente de la fuente, Lp‐Lw, como una función de la distancia en el eje acústico de la fuente, con la constante de sala, R, como parámetro. La línea recta inferior delimita la separación entre el campo directo y el campo reverberante. El resto de curvas muestran la atenuación posible que se puede conseguir, Lp‐Lw, como una función de / para diferentes valores concretos de R. A modo de ejemplo, para un valor 3 , se puede conseguir una atenuación del ruido de unos 11 dB con R=50 m2, y unos 17.5 dB con R=500 m2. P. Co Figu 6. CO Cuan las té a la c eleva nivele Las t urban dentr orden comp Desd una a las ro alejad actua en la funci para obo y María ura 12. Lp‐Lw ONTROL DEL do se super écnicas de co complejidad ado coste ec es aceptable técnicas de nística, actu ro de las namiento ju plemento a la e las diferen adecuada pla otondas para das de las ví aciones adm regulación, onamiento a controlar el a Cuesta en función d RUIDO an los nivele ontrol del rui frecuencial conómico p es (Cobo, 199 control de ación admin competenci urídico, y l as anteriores ntes administ anificación u a reducir la ías de circula inistrativas por ejemplo a los locales l ruido hay q de la distanci es sonoros m ido. Controla , temporal y por lo que h 97). e ruido se nistrativa e as asignada a tercera, s medidas de traciones pú rbanística, q velocidad de ación rápida necesarias p o, declarando ruidosos, e que recurrir 26 ia a la fuente máximos que ar el ruido es y espacial q habitualmen pueden cla ingeniería a as a las d ofrece solu e planificació úblicas se pu que priorice, e los vehícu . Además de para que se o zonas acús entre otras. C a solucione e con el facto e permite la s un reto tec que presenta nte es prefe asificar en t cústica. Las diferentes a uciones técn ón y actuació ede diseñar por ejemplo los, o zonas e esta planif respeten los sticas satura Cuando esta es de ingenie or de sala R c regulación h cnológico con a. Lleva asoc erible dismin tres categor dos primer dministracio nicas efectiv ón. ciudades me o, las calles d urbanizadas icación, se d s niveles má das o deneg as medidas n ería acústica Física del r como parám hay que recu nsiderable d ciado tambi nuirlo hasta rías: planific ras se encue ones de nu vas que so enos ruidosa de dirección s suficientem deben ejecut áximos perm gando licenc no son sufic a. Existen té ruido metro urrir a debido én un unos cación entran uestro on un as con única, mente tar las mitidos ias de ientes cnicas P. Co pasiv lo son conte Las té dificu activa ruido pasiv el rui un ta propo En ba activo existe frecu venti ruido obo y María vas, que son n para los ru enido en tod écnicas pasi ultan la prop as, no añade o de frecuen vos funcionan do de baja f amaño prop orcional a su aja frecuenc o del ruido ( ente y se re encia son, ladores, ma os ambiental a Cuesta apropiadas p uidos de baja a la banda d F vas se basa pagación del en ninguna e cias medias n, pero tiene frecuencia só porcional a l u frecuencia. ia, por deba CAR), que añ duzca el cam por ejemp aquinaria ind es que se ge para los ruid a frecuencia, e frecuencia Figura 13. Téc n en la utili ruido. Se de energía al ru y altas (por en una limita ólo se podría a longitud d jo de 500 H ñaden un ru mpo sonoro plo, los gen dustrial, con eneran en la 27 dos de frecue y técnicas h as (Cobo, 199 cnicas de con zación de m enominan pa uido existent r encima de ación práctic a paliar con s de onda de z, se utilizan uido para que (Cobo, 1997 nerados po nductos de as ciudades t encias media híbridas pasiv 97) (Figura 1 ntrol del ruid materiales ab asivas porqu te. Son altam 500 Hz). En a con relació sistemas pas l ruido, pará n alternativa e interfiera d 7). Ruidos típ r motores, ventilación, tienen un co as y altas, téc vas‐activas p 3). do bsorbentes o e, a diferenc mente eficien n baja frecue ón a su coste sivos de gran ámetro que mente las té destructivam picos con pr transforma entre otros ontenido frec Física del r cnicas activa para los ruido o dispositivo cia de las té ntes para pa encia los sist e y tamaño y n envergadur es inversam écnicas de co mente con el redominio de adores eléct s. Muchos d cuencial de b ruido as que os con os que cnicas aliar el temas ya que ra con mente ontrol ruido e baja tricos, de los banda P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 28 ancha, incluyendo frecuencias bajas y altas, por lo que se deben combinar las técnicas pasivas y activas para optimizar la eficiencia de control y se hablaría entonces de soluciones híbridas pasivas activas del ruido. 7. RESUMEN Y CONCLUSIONES El ruido es uno de los agentes contaminantes predominantes en la sociedad y produce unos efectos nocivos tanto en las personas como en el medio ambiente (BOE, 2003). Los efectos más documentados del ruido son la pérdida de audición y la molestia. Mientras que la molestia se produce a niveles sonoros más bajos, la pérdida de audición requiere niveles más altos y tiempos de exposición más prolongados. Según la Agencia Europea para la Seguridad y la Salud en el Trabajo, la pérdida auditiva producida por ruido ocupacional “es la enfermedad profesional más común en Europa, representando aproximadamente la tercera parte de las enfermedades de origen laboral, por delante de los problemas de la piel y del sistema respiratorio” (EASHW, 2002). La Organización Mundial de la Salud estima que aproximadamente el 16% de las pérdidas de audición tienen su origen en el ruido ocupacional (Nelson et al., 2004). Si bien, según la directiva europea, un LAeq,8h=80 dBA podría ser considerado como un nivel de ruido “seguro”, por debajo del cual no se producen pérdidas permanentes de audición, se ha demostrado que niveles de ruido de LAeq,1h=105 dBA pueden dar lugar a pérdidas permanentes de audición (Gourevitch et al., 2014). Por consiguiente, se puede considerar este nivel como el valor umbral del ruido “traumático”. Los niveles equivalentes con ponderación frecuencial A (LAeq,T) o C (LCeq,T) son los descriptores de ruido considerados en la mayoría de las regulaciones. Por ejemplo, en la regulación del ruido ambiental en España se usan el nivel día ( ), el nivel tarde ( ), el nivel noche ( ), y el nivel día‐tarde‐noche (Lden), que es el promedio de los niveles día, tarde y noche, penalizando el nivel tarde con 5 dB y el periodo noche con 10 dB. En el caso del ruido ocupacional, se usa el nivel sonoro equivalente ponderado A integrado en las 8 horas de la jornada laboral (LAeq,8h). En caso de que la jornada laboral tenga una duración distinta T, se usa la regla de la tasa de intercambiode 3 dB para evaluar el nivel de exposición laboral diario, LAeq,d. Desde el punto de vista del ruido ocupacional, los dispositivos más usuales para medir el ruido son el sonómetro y el dosímetro. Un sonómetro incluye un micrófono y una circuitería apropiada para efectuar las operaciones de ponderación temporal y frecuencial, y de integración temporal. El RD 1367/2007, que desarrolla la Ley del Ruido en lo referente a P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 29 zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas, establece que se deberán utilizar instrumentos de clase 1 para la medida del ruido ambiental. El RD 286/2006, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición al ruido, establece que los sonómetros usados en las medidas de ruido ocupacional serán como mínimo de clase 2. La dosis de ruido se define como el porcentaje de la exposición con respecto al nivel de exposición máximo en el tiempo correspondiente a la jornada laboral. Si el nivel máximo permitido es 85 dBA, una exposición a un ruido continuo equivalente de 85 dBA durante las 8 horas de la jornada laboral corresponde a una dosis del 100%. El campo acústico que se propaga desde una fuente de ruido hasta un receptor acústico dependerá del tipo de ruido, de la distancia entre el emisor y el receptor, así como de las características de la vía de propagación. Cuando se estima o se mide el ruido en ambientes exteriores estamos ante un problema de propagación acústica en condiciones de campo abierto. El nivel de presión sonora Lp en un un punto receptor situado a una distancia r de una fuente de ruido se puede estimar como función de la potencia sonora de la fuente, un factor de corrección de directividad de la fuente y un factor de atenuación por los efectos de la propagación. Este último factor incluye la atenuación por absorción atmosférica, divergencia geométrica de la fuente, absorción del suelo, efecto de las barreras u otros obstáculos, efectos del viento, temperatura y humedad. En un recinto cerrado, el sonido en cada punto se compone del campo directo desde la fuente y de las múltiples reflexiones en las superficies. Este fenómeno se conoce como reverberación. Cuando la reverberación es tal que todas las ondas reflejadas llegan a todos los puntos se consigue un campo homogéneo en todo el espacio y se denomina campo difuso. Cuando se superan los niveles sonoros límite que permite la regulación hay que recurrir a las técnicas de control del ruido. Estas técnicas pueden ser pasivas, que son apropiadas para los ruidos de frecuencias medias y altas, activas para los ruidos de baja frecuencia, o híbridas pasivas‐activas para los ruidos con contenido en toda la banda de frecuencias (Cobo, 1997). Se han estudiado en este capítulo los fundamentos de estas técnicas de control del ruido y presentado algunos ejemplos prácticos. REFERENCIAS Affenzeller, J., Rust, A. (2005). Road traffic noise‐ a topic for today and future. VDA Technical Congress, Ingolstad (Germany). P. Cobo y María Cuesta Física del ruido 30 Barron, R.F. (2003). Industrial Noise Control and Acoustics. Marcel Dekker Inc., New York (USA). Basner, M., Babisch, W., Davis, A., Brink, M., Clark, C., Janssen, S., Stansfeld, S. (2014). Auditory and non‐auditory effects of noise on health. Lancet 383(9925): 1325‐1332. Beranek, L.L, Vér, I.L. (1992). Noise and Vibration Control Engineering. John Wiley & Sons, New Jersey (USA). Bies, D.A., Hansen, C.H. (1996). Engineering Noise Control. Theory and Practice. E&FN Spon, London (UK). BOE 276 (2003). Ley 37/2003 de 17 de noviembre del Ruido. Boletín Oficial del Estado Nº 276. 40494‐40505. Brüel & Kjaer (2000). Acústica Ambiental. Brüel& Kjær Sound&Vibration Measurement A/S. 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