Medición y evaluación del ruido ambiental

Presentación del tema: "Medición y evaluación del ruido ambiental"— Transcripción de la presentación:

1 Medición y evaluación del ruido ambiental
Ing. José Carlos Espino Higienista Ambiental #239PHA7 Higienista Ocupacional #139PHO1

2 Conceptos básicos de acústica

3 La Onda Acústica Descripción de la Onda Amplitud

4 Ruido Mezcla de ondas a diferentes frecuencias e intensidades

5 Contaminación acústica
Hace referencia al ruido provocado por las actividades humanas (tráfico, industrias, locales de ocio, aviones, etc.), que produce efectos negativos sobre la salud auditiva, física y mental de las personas.

6 Frecuencia Frecuencia (f): es el número de variaciones de presión en un segundo y su unidad de medida es el Hercio (Hz). La frecuencia determina el tono grave ó agudo de un sonido. El oído humano es capaz de reconocer sonidos comprendidos en un rango de frecuencia limitado entre 20 y Hz.

7 Diferentes Frecuencias
Variaciones entre la frecuencia de 1Hz y de 10Hz

8 Espectro de frecuencias

9 Rango auditivo

10 Ejemplos de los diferentes SPL’s y Frecuencias
1 94 dB 1 114 dB 250

11 Longitud de onda

12 Octavas de banda

13 Potencia y presión sonora
La potencia sonora (W) se expresa en watts (w). Para la mayoría de las situaciones, la potencia acústica es constante independientemente de su localización en diferentes ambientes. La presión sonora se expresa como fuerza por unidad de área y tiene que ver con la distorsión de la vibración producida por la fuente. Se expresa en “pascales” (Pa) o Newton/m2.

14 Potencia y presión sonora
La causa de las molestias es la potencia. La presión es el efecto. Entre la potencia y la presión sonora hay una relación de causa – efecto. No hay una manera directa de medir la potencia sonora.

15 Decibel Decibel: escala convenida habitualmente para medir la magnitud del sonido. El número de decibelios de un sonido equivale a 10 veces el valor del logaritmo decimal de la relación entre la energía asociada al sonido y una energía que se toma como referencia. Este valor también puede obtenerse de forma equivalente estableciendo la relación entre los cuadrados de las correspondientes presiones sonoras, en este caso el factor 10 veces deberá sustituirse por 20 veces ya que el logaritmo de un número al cuadrado es igual al doble del logaritmo del citado número.

16 Decibel (dB) La expresión de una magnitud en dB no tiene unidades, ya que se trata de una relación y, en este caso, nos referimos no a una magnitud sino a su nivel (L). Dicha expresión no tiene valor, a menos que se especifique el valor de la magnitud tomada como referencia. Con base en lo anterior, se obtienen las expresiones para las magnitudes fundamentales en el campo de la acústica: Nivel de potencia sonora (W) – re watts Nivel de intensidad sonora (W/m2) – re W/m2 Nivel de presión sonora (N/m2 o Pa) re 20 x 10-6 Pa

17 Presión acústica Presión = F/área.
La presión sonora se mide en “Pascales” Potencia = Fuerza * distancia/Tiempo = Trabajo/Tiempo El umbral inferior de audición (nivel mínimo que percibe el oído humano) se encuentra en 20 x 10-6 Pascales. Por encima de 200 Pa, hay daño inmediato al oído (ruptura de tímpano).

18 Presión sonora Debido a que las fluctuaciones de sonido tienen un promedio igual a cero, no se utilizan promedios ordinarios. El descriptor que se utiliza es el valor cuadrático medio (root mean square) o rms (en Pa).

19 ¿Qué medimos? RMS (Root-Mean-Square – valor cuadrático medio)

20 Presión sonora en decibeles
También: Por ello, se ha ideado la unidad denominada “decibelio” (décima parte del belio). Esta se define por:

21 Principio de igual energía
Establece que el efecto de una combinación de eventos de ruidos está relacionado con la energía combinada de esos eventos. La suma de la energía total durante un período de tiempo da como resultado un nivel equivalente a la energía sonora promedio en ese período llamado “nivel sonoro equivalente” – LAeq,T.

22 ¡Importante! Los valores de presión sonora en dB no se pueden sumar o promediar aritméticamente

23 Suma y resta de valores de presión sonora

24 Ponderación Se refiere a los filtros de respuesta en frecuencia que cubren el intervalo de frecuencia del oído humano (20 Hz a 20 kHz). Se derivan de la percepción de volumen de los tonos puros por parte del oído humano. Las ponderaciones se derivaron de las curvas de Fletcher y Munson en los años Las curvas se caracterizaron por una percepción de igual volumen en tonos puros de frecuencias variables. Posteriormente, ISO actualizó las curvas y las publicó en la norma ISO 226:1987.

25 Frecuencia de respuesta del oído

26 Ponderación Red de ponderación “A”.- Se usa típicamente en aplicaciones de ruido industrial y comunitario. Las mediciones en la red de ponderación “A” con frecuencia se reportan como dBA. Se ha establecido, a través de estudios, que esta ponderación nos brinda un mejor estimado de la amenaza a la audición humana que otras curvas de ponderación. El filtro de la ponderación “A” responde a la curva de igual percepción por el oído humano para tonos puros en la frecuencia de 1000 Hz tomando como referencia 40 dB (fon 40).

27 Frecuencias y Volumen 27

28 Ponderación “A”

29 Ponderación “A” y “C”

30 Atenuación en ponderación A

31 Tasa de intercambio o duplicación
La tasa de cambio se refiere a como la energía acústica es promediada durante el tiempo. Usando la escala de decibeles, cada vez que la energía acústica se duplica, el nivel medido se incrementa 3 dB. La tasa de cambio de 3dB es usada por la mayoría de los higienistas industriales. Panamá utiliza una tasa de intercambio de 5 dBA.

32 Niveles percentiles Los niveles percentiles representan el por ciento del tiempo de ejecución que transcurrió en o por encima del dB correspondiente. Ejemplo: Un L90 igual a 73 dB significa que para un 90% del tiempo de ejecución, el nivel fue igual o superior a 73 dB.

33 Niveles Percentiles % L01 indica el nivel Pico
L10 indica niveles máximos L50 indica el nivel medio L90 ruido en ambiente sin el nivel máximo (ruido de fondo) %

34 Nivel sonoro equivalente
LAeq,T El nivel sonoro que tendría la misma energía acústica total que el ruido fluctuante evaluado en el mismo periodo de tiempo equivalente verdadero medido durante el tiempo de evaluación. El termino LAeq se usa únicamente cuando la tasa de cambio se fija en 3 dB y sin umbral.

35 Nivel de presión acústica continua equivalente

36 Nivel de presión acústica continua equivalente

37 Nivel de presión acústica continua equivalente ponderado A

38 Niveles Percentiles y LAeq

39 Ruido Ambiental 39

40 *Organización Mundial de la Salud (OMS) 1999
Ruido Ambiental El ruido ambiental (también llamado ruido comunitario, ruido residencial o doméstico) se define como el ruido emitido desde todas las fuentes excepto el ruido en el sitio de trabajo*. Las principales fuentes de ruido ambiental incluyen: carreteras, trenes, aviones, construcciones, trabajos en vías públicas, restaurantes, cafeterías, discotecas, toldos, eventos deportivos, autos y camiones, plantas industriales, animales domésticos, entre otros. *Organización Mundial de la Salud (OMS) 1999 40

41 Definiciones Ruido ambiental: ruido producido por todas las fuentes combinadas: industrias, tráfico, animales, fuentes naturales, etc. (ruido de inmisión). Ruido específico: ruido producido por la fuente bajo investigación; es un componente del ruido ambiental y puede ser identificado y asociado con la fuente específica (ruido de emisión). Ruido residual: ruido ambiental sin la fuente específica de ruido. Es el ruido que permanece en un punto cuando se elimina el la fuente emisora. Ruido de fondo: no debe confundirse con el ruido residual; se refiere al nivel medido cuando la fuente de emisora de ruido no es audible. Se le conoce como LA90 (nivel excedido el 90% del tiempo de medición). Este término no se usa en ISO 1996.

42 Definiciones Ruido de baja frecuencia: sonido que contiene frecuencias de interés en el rango de 16 Hz a 200 Hz en tercios de octavas de banda. Radio de curvatura de la propagación del sonido (R): radio aproximando la curvatura de la propagación debido a la refracción atmosférica. Se expresa en kilómetros.

43 Valores críticos de ruido ambiental (OMS)
A partir de este valor en decibeles Se empiezan a sentir estos efectos nocivos 30 Dificultad en conciliar el sueño Pérdida de calidad del sueño 40 Dificultad en la comunicación verbal 45 Probable interrupción del sueño 50 Malestar diurno moderado 55 Malestar diurno fuerte 65 Comunicación verbal extremadamente difícil 75 Pérdida de oído a largo plazo Pérdida de oído a corto plazo 43

44 Factores que afectan la propagación del ruido
Tipo de fuente emisora (puntual o lineal) Distancia de la fuente Atenuación atmosférica Viento Temperatura y gradiente de temperatura Obstáculos como barreras y edificios Reflexiones Absorción del suelo Humedad Precipitación

45 Fuente puntual Si las dimensiones de una fuente de ruido son pequeñas comparadas con la distancia al receptor, se denomina “fuente puntual”. La energía se propaga esféricamente de forma que la presión sonora es igual en cualquier punto de la esfera a la misma distancia. La presión sonora disminuye 6 dB cuando se dobla la distancia hasta que la atenuación por el aire y el suelo afectan el sonido.

46 Fuente lineal Si la fuente de ruido es angosta en una dirección y larga en la otra comparada con la distancia al receptor, se denomina “fuente lineal”. Puede ser una fuente individual (como una tubería de fluidos) o puede estar compuesta de muchas fuentes puntuales operando simultáneamente como una carretera. La energía se propaga cilíndricamente de forma que la presión sonora es igual en cualquier punto de la línea y disminuye 3 dB cuando se dobla la distancia hasta que la atenuación por el aire y el suelo afectan el sonido.

47 Fuente lineal

48 Atenuación por distancia (>100m)

49 Atenuación por distancia

50 Atenuación atmosférica
La reducción del sonido al pasar por el aire depende de varios factores incluyendo: La distancia de la fuente Espectro de frecuencias del sonido Temperatura ambiental Humedad relativa Presión barométrica Generalmente ocurre a distancias de 100 m o más.

51 ¿Vientos arriba o abajo?
A cortas distancias (hasta 50 m), el viento tiene poca influencia sobre la medición de ruido. Para distancias más largas, el efecto del viento se incrementa. Vientos abajo, el nivel puede aumentar unos pocos dB dependiendo de la velocidad. Si medimos vientos arriba o de costado al viento, el nivel puede bajar unos 20 dB, dependiendo de la velocidad y distancia. Se recomienda efectuar la medición vientos abajo; la desviación e menor y el resultado es más conservador.

52 Efectos del viento

53 Temperatura Los gradientes de temperatura crean efectos similares a los efectos del viento, excepto que estos son uniformes en todas direcciones desde la fuente emisora. En un día soleado sin viento, la temperatura disminuye con la altitud, produciendo un efecto de “sombra” para el sonido. En una noche despejada, la temperatura puede subir con la altitud, enfocando el sonido sobre el suelo.

54 Atenuación del suelo El sonido reflejado por el suelo interfiere con la propagación del mismo. El efecto del suelo es diferente para superficies duras (concreto, agua), blandas (hierba, vegetación) y mixtas. La atenuación por el suelo se calcula en bandas de frecuencias para tomar en cuenta el contenido espectral del ruido y el tipo de suelo entre la fuente emisora y el receptor.

55 Precipitación La precipitación puede alterar significativamente la medición atenuando el sonido afectando la atenuación del suelo. Muchas reglamentaciones prohíben medir en estas condiciones.

56 Reflexión Cuando las ondas de sonido impactan una superficie, parte de su energía acústica es reflejada; parte es transmitida y parte es absorbida. Si la absorción y la transmisión son pequeñas (como generalmente es el caso con los edificios), la mayor parte de la energía es reflejada y se dice que la superficie es “acústicamente dura”. La presión sonora cerca de la superficie se debe a la radiación directa de la fuente y el sonido generado por las reflexiones. Típicamente el nivel 0,5 m desde una pared vertical es 3 dBA más alto que si no hubiese pared. Generalmente, las reglamentaciones requieren que se excluya el efecto de las reflexiones (condiciones de campo libre – “free field conditions”).

57 Reflexión 0,5 m

58 ¿Banda ancha o estrecha?
El descriptor LAeq es el mejor descriptor de ruido ambiental. Usualmente, el ruido ambiental se mide en banda ancha cubriendo las frecuencias del rango audible. Cuando se presentan ruidos con tonos puros (por ejemplo, ruido de compresores o sierras), estos presentan más quejas que el ruido compuesto. En estos casos puede que se necesite un análisis espectral en banda estrecha. Este análisis se puede hacer en octavas o tercios de octavas de banda.

59 Condiciones ideales para medir
Lejos de fachadas Lejos de obstáculos Vientos abajo En condiciones secas (<90% H.R.) Con velocidades de viento < 5 m/s Con el micrófono entre 1,2 y 1,5 m sobre el suelo

60 ¿Cálculos vs mediciones?
Los cálculos de ruido se utilizan principalmente para predicciones del impacto producido por la contaminación acústica. Es una parte importante en una evaluación de impacto ambiental. Los estudios de ruido deben incluirse en los estudios de impacto ambiental junto con sus medidas de mitigación, control y monitoreo.

61 Evaluación del impacto ambiental por ruido
En las evaluaciones de impacto ambiental se deben hacer evaluaciones de ruido para evaluar el impacto sobre la calidad ambiental del proyecto. El ruido debe considerarse al evaluar la viabilidad ambiental del proyecto. Las herramientas que se utilizan en los EIA son: Estudios de línea base Mapas de ruido Estimaciones matemáticas Evaluación del número de personas expuestas, etc.

62 Medición del Ruido

63 Equipo

64 Componentes de un sonómetro
Diagrama típico de un sonómetro Micrófono Amplificador Rango de Filtro (s) de Control Frecuencia C A Rápido/Lento Pantalla F S 64

65 Clasificación de un sonómetro
Según los estándares de la IEC existen tres tipos de sonómetros: Tipo 0: Instrumento solo para laboratorios acústicos Tipo 1: Instrumento de precisión Tipo 2: Instrumento de uso general e industrial. Nota: La mayoría de los países requieren sonómetros tipos 1 para medir el ruido ambiental y clase 2 para ruido ocupacional. 65

66 Tipos de sonómetros Los instrumentos, incluyendo el micrófono, pantalla contra viento, cable y medidores deben cumplir con los siguientes requisitos: Sonómetro clase 1: IEC :2002 Sonómetro clase 2: IEC :2002 Pistófono: IEC 60942:2003 (en una o más frecuencias). Filtros de octavas y tercios de octavas de banda: IEC 61260:1995

67 Tiempos de respuestas de un sonómetro
Rápido: 125 milisegundos Lenta: 1 segundo 67

68 Diferencia entre los diferentes tipos de sonómetros

69 Filtro de octavas y tercios de octavas de banda
Octavas y tercios de octava de banda Debe cumplir con la norma IEC 61260:1995. Para filtros clase 1 y 2. Octavas: frecuencias centrales: 10 frecuencias de 31.5 a 16 KHz. Tercios de octavas: frecuencias centrales: 11 frecuencias de 16 Hz a 16 kHz (para 1/1); 33 frecuencias de 12.5 Hz a 20 kHz (para 1/3).

70 Nueva norma IEC 61672:2002

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73 Tipos de micrófonos Tres tipos de micrófonos Incidencia aleatoria
Incidencia rasante Incidencia normal 73

74 ¿Calibración o verificación del sonómetro?
Calibración: conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones especificadas, la relación entre los valores de magnitudes indicados por un instrumento o sistema de medición, o valores representados por una medida materializada o un material de referencia y los correspondientes valores reportados por patrones. Notas: El resultado de la calibración permite tanto la asignación de valores a las indicaciones de la magnitud a medir como la determinación de las correcciones con respecto a las indicaciones. Una calibración también puede determinar otras propiedades metrológicas, tales como el efecto de las magnitudes influyentes. El resultado de una calibración puede ser registrado en un documento, frecuentemente denominado certificado de calibración o informe de calibración.

75 ¿Calibración o verificación del sonómetro?
Verificación: confirmación mediante la aportación de evidencia objetiva de que se han cumplido los requisitos especificados.

76 Equipos de medición de las variables ambientales

77 Dosímetros de Ruido

78 ¿Cual es la diferencia entre el dosímetro y el sonómetro?
El dosímetro es también un analizador de presión sonora, la única diferencia con el sonómetro es que no se puede utilizar un filtro de octava de bandas en la medición.

79 Selección del equipo (ejemplo)

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81 Control de condiciones ambientales

82 Métodos de medición

83 Medición de ruido ambiental
El ruido se debería medir en la escala “A”. Los niveles de impulso se deberían medir en la escala “C”. Los niveles de ruido medidos en la escala “A” no son suficientes para estimar los niveles de molestias de los ruidos ambientales. Adicionalmente, se utilizan ajustes (en decibeles) que se agregan a los niveles medidos en la escala “A”. Se debe usar siempre un filtro de viento.

84 Objetivos de la medición
Investigar quejas Evaluar la exposición Fiscalizar el cumplimiento legal Evaluar el nivel de ruido ambiental para EsIA Investigaciones Diseño acústico, etc.

85 Medición de ruido ambiental
Para medir ruido de una sola fuente, generalmente se utiliza el Leq por un periodo de tiempo establecido. Para varias fuentes de ruido, se pueden utilizar niveles sonoros equivalentes en intervalos de tiempo establecidos para cada fuente (Leq) y sumar estos usando la fórmula siguiente:

86 Alteraciones de las mediciones
Posición del micrófono Posición del analista Interferencia por radiofrecuencias Geografía, edificios Viento, lluvia, nieve, nubes Batería y calibración 86

87 Variación en el tiempo Algunas veces es necesario medir el nivel máximo (LAmax) de eventos individuales. En estos casos (como por ejemplo el paso de un avión o vehículo), se debe usar el descriptor LAmax con la respuesta Fast del sonómetro porque nos da una buena correlación con la respuesta del sistema auditivo. Para sonidos de impulso de muy corta duración, se debe usar el descriptor Lpeak con una constante no mayor a 0,5 en escala lineal.

88 Tiempo de integración El nivel de presión sonora varía en función del tiempo. Al medir el ruido, las fluctuaciones instantáneas deben ser integradas en el tiempo. Los sonómetros integradores tienen la capacidad de hacer esto sobre un periodo de tiempo definido que puede ser cada segundo (slow) u ocho veces por segundo (fast). Se recomienda usar la integración rápida (fast) para obtener valores más exactos.

89 Análisis del ruido Para analizar el problema del ruido ambiental se deben considerar varias características del ruido: el nivel de presión sonora; cómo varía en el tiempo; la frecuencia del ruido; el números de eventos. Los diferentes descriptores; principalmente: Leq, L90, Lmax, Lmin. Todos estos parámetros van a afectar cómo el ruido ambiental afecta a las personas.

90 Incertidumbre de la medición
La incertidumbre de la medición del ruido ambiental (de acuerdo a ISO ) depende de: Fuente Intervalo de tiempo de medición Las condiciones ambientales La distancia a la fuente El método de medición El instrumento La norma ISO establece guías para el cálculo de la incertidumbre en la tabla 1 con una confianza del 95%. Los valores están dados en dBA.

91 Incertidumbre de la medición

92 Contribución del ruido residual
Si el ruido residual es 10 dBA o más por debajo del nivel medido: no se hacen correcciones. Se debe reportar el valor medido. Si el ruido residual es 3 dBA o menos por debajo del nivel medido: no se permiten correcciones. La incertidumbre es alta, sin embargo, los resultados pueden reportarse siempre que se establezca claramente en el informe. Para los casos que el ruido residual está en el rango de 3 dBA a 10 dBA por debajo del ruido medido: el nivel medido se debe corregir de acuerdo a la ecuación 5.

93 Contribución del ruido residual ecuación 5

94 Intervalo de medición Se deben seleccionar los intervalos de tiempo de medición para cubrir todas las variaciones de emisión y propagación del ruido. Si hay cambios periódicos del ruido, el tiempo de medición debe cubrir al menos 3 periodos. Si no se pueden realizar mediciones sobre los 3 periodos, los intervalos de tiempo de medición se deben escoger de forma que representen diferentes partes del ciclo y juntos representen el ciclo completo. Cuando se midan ruidos de eventos aislados (por ejemplo, aviones), el tiempo de medición debe escogerse de forma que el LE del evento pueda determinarse.

95 Posición del micrófono
Campo libre (free field): no se hacen correcciones Sobre una superficie reflectante: restar 6 dB 0,5 a 2 m de una superficie reflectante: restar 3 dB Para mapeo en general: use un micrófono a una altura de (4,0 ± 0,5) m en donde existan edificios multi-pisos. En donde haya edificios de una planta, coloque el micrófono a una altura de (1,2 ± 0,1) m a (1,5 ± 0,1) m. Para el monitoreo permanente se pueden usar otras alturas.

96 Cálculos En algunos casos, se pueden reemplazar o suplementar las mediciones con cálculos matemáticos. Los cálculos son más confiables que las mediciones de corto plazo si se necesitan promedios de largo plazo o cuando es imposible realizar mediciones por los niveles excesivos de ruido residual. En estos casos, es mejor tomar mediciones a cortas distancias de la fuente y usar un método de cálculo para determinar los niveles sonoras a distancias mayores.

97 ¿Qué debe incluir un informe de evaluación del ruido ambiental?
Intervalo de tiempo de referencia. Intervalo de largo plazo. Calibración del instrumento, intervalos de tiempo de las mediciones. El nivel de las mediciones y los filtros que se utilizan. Descripción del procedimiento utilizado para corregir por el ruido de fondo y la descripción del ruido de fondo. Descripción de las condiciones ambientales incluyendo: velocidad del viento, humedad relativa, lluvias, etc. Descripción de las fuentes de ruidos y sus características. Descripción de las condiciones de operación de las fuentes de ruido. Descripción de las condiciones del sitio incluyendo: topografía, tipo de suelo, edificaciones. Resultados de los cálculos para compensar por las molestias a largo plazo en la comunidad. Las incertidumbres del método. Metodología para verificar la confiabilidad de los resultados.

98 Taller de ruido ambiental

99 5 m 50 m

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