Terminología RMS. Peak. Fast Slow Impulse. Percentiles. Potencia sonora db Presión sonora. Escalas logaritmicas. Ponderación. Pascal.

Transcripción

1 Terminología Potencia sonora db Presión sonora RMS Peak Fast Slow Impulse Escalas logaritmicas Percentiles Ponderación Analisis estadístico Pascal RMS L eq L 90 L 10 1/1 y 1/3 de Octava Ancho de banda porcentual Dósis 1

2 Parámetros del Sonido Campo libre: P 2 El vector intensidad describe la cantidad y dirección del flujo de energia acústica en un lugar determinado P 2 Ι 2 P r 1 Ι 1 r 2 P Ι= = 4πr 2 2 p ρc Potencia: P [W] Intensidad: Ι [J/s/m 2 ] = W/m 2 Presión: p [Pa = N/m 2 ] 2

3 Presión y Potencia Presión p [N/m 2 = Pa] L p [db] Analogía Potencia P [W] Temperatura t [ C] Fuente sonora Potencia P [W] Estufa 3

4 Presión sonora Presión [Pa] Pascal Tiempo 4

5 Rango de niveles de presión sonora Presión Sonora, p [Pa] Nivel de Pres.Sonora, L p 140 [db]

6 Suma de Fuentes Sonoras = Suma de db n L = 10log Li Total i=1 Ejemplo: Dos focos originan cada uno por separado los niveles L1 y L2 L1 L L = 10log = 10log Total = 56'4dB 9

7 Resta de Niveles Sonoros (Ruido de Fondo L N ) L S+N [db] L N [db] 12

8 Resta de Niveles LS+N LN LS = 10log[ ] Ejemplo: El Ruido Total L S+N y el Ruido de Fondo L N L = 10log Total = 59dB 14

9 El db no sólo es de presión Nivel de Intensidad Sonora (Iref: W/m 2 ): L I = 10log I I ref Nivel de Presión Sonora (Pref: 2x10-5 Pa ): p p 2 L p = 10log = 2 ref 20log Nivel de Potencia Sonora (Wref: W): p p ref L W = 10log W W ref 15

10 Intensidad sonora La Intensidad Sonora es un vector. A parte de tener una magnitud (módulo), se mide en una dirección de propagación. La dirección puede ser positiva o negativa. Como definimos la dirección? (+/-) db (+/-) Decibelios negativos? Indica la dirección 16

11 Ejemplos W = 0,01 vatios Cuales son Lp y Li a 1,5 metros de distancia? Recordemos: En campo libre Lp=Li Semiesfera = 2 x Π x r 2 (14 m 2 ) I = 0,01/14 (W/m 2 ) Li = Lp = 88,5 db Recordemos: I = I 0 10 LI 10 I 0 = 1e-12 W/m 2 17

12 Cómo se mide la Intensidad Sonora? I r = p( t) v ( t) r r La Intensidad Sonora en una dirección r se mide con dos micrófonos con una pequeña distancia de separación La presión promedio se mide como: La velocidad media de las partículas se mide: La Intensidad Sonora es: p 1 p 2 p 1 + p p = p p v 1 ρ r p1 + p2 I = ( p1 p2) dt 2ρ r = 2 dt 18

13 La Frecuencia del Sonido 19

14 Presión sonora Presión [Pa] Pascal Tiempo 20

15 Frecuencias del Sonido Infra Audio Ultra K Hz Frecuencia 21

16 Rangos Frecuenciales de Diversos Sonidos Frecuencia [Hz] 22

17 Longitud de Onda Longitud de Onda, λ [m] Velocidad del sonido, c = 344 m /s 23

18 Longitud de Onda y Frecuencia λ= c f λ λ Longitud de onda, λ [m] k 2 k 5 k 10 k Frecuencia, f [Hz] 24

19 Difracción del Sonido b << λ b >> λ b b Ejemplo : b = 0.1 m λ = m ( f = 1 khz) Ejemplo: b = 1 m λ = m ( f = 1 khz) 25

20 Difusión del Sonido b << λ b >> λ b b Ejemplo : b = 0.1 m λ = m ( f = 1 khz) Ejemplo: b = 0.5 m λ = m ( f = 1 khz) 26

21 CAMPO AUDIBLE 140 db 120 Umbral de Dolor Nivel de Presión Sonora Música Umbral Riesgo de Daños Voz k 2k 5k 10k 20 k Frecuencia [Hz] 27

22 Contornos de Igual Sonoridad para Tonos Puros Nivel de presión sonora, L p (db ref 20 µpa) Ej. Un tono de 50 Hz debe ser 15 db más alto que un tono de 1 k Hz para da la misma sonoridad subjetiva Fonios 20 Hz 100 Hz 1 khz 10 khz Frecuencia 28

23 Contorno de 40 db y Ponderación A Contorno de Igual Sonoridad de 40 db normalizado a 0 db a 1kHz L p (db) Contorno de Igual Sonoridad de 40 db invertido y comparado con la curva de ponderación A L p (db) Hz khz 10 khz 40 Ponderación A 20 Hz khz 10 khz 29

24 Curvas de Ponderación Frecuencial L p [db] Lin. D D B C A B + C A k 2 k 5 k 10 k 20 k Frecuencia [Hz] 30

25 Parámetros de medida de ruido dba 82.4 L Lpkmax L AFmax RMS (F) L Aeq L AFmin 62.8 t Tiempo 31

26 Nivel Continuo Equivalente, L eq L eq = 10 log 10 1 T T 0 () pt p 0 2 dt L p L eq Tiempo T 32

27 Medida del L eq L p L eq Tiempo 33

28 Formas de Onda y Frecuencias p L p tiempo p L p Frecuencia tiempo p L p Frecuencia tiempo Frecuencia 34

29 Frecuencias de Sonidos y Ruidos Típicos p L p tiempo p L p Frecuencia tiempo p L p Frecuencia tiempo Frecuencia 35

30 Filtros de Frecuencias p L p Time p L p Frecuencia Time RMS Pico Fast Slow Impulse Frecuencia

31 Filtros Paso Banda y Ancho de Banda 0 B Filtro Ideal Ancho de Banda = f 2 f 1 Frec. Central = f 0 f 1 f 0 f 2 Frecuencia 0 Rizado Area = Area -3 db Filtro real y definición de Ancho de Banda 3 db Filtro real y definición de Ancho de Banda de Ruido f 1 f 0 f 2 Frecuencia f 1 f 0 f 2 Frecuencia 37

32 Tipos de Filtros y Escalas de Frecuencia L B = 400 Hz B = 400 Hz B = 400 Hz L 0 1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k 8k 9k 10k Eje de Frecuencias Lineal (uso principal en análisis de vibración) B = 1/1 Octava B = 1/1 Octava B = 1/1 Octava Frecuencia [Hz] k 2k 4k 8k 16k Eje de Frecuencia Logarítmico (uso principal en análisis de sonidos) Frecuencia [Hz] 38

33 Filtros de 1/1 y 1/3 Octava L B = 1/1 Octava 1/1 Octava f = 2 f 2 1 f 1 = 708 f 0 = 1000 f 2 = 1410 Frecuencia [Hz] B = 0. 7 f 70% 0 L B = 1/3 Octava 1/3 Octava f 1 = 891 f 2 = 1120 f 0 = 1000 Frecuencia [Hz] 3 f = 2 f = 125. f 2 B 1 1 = f 23% 0 39

34 3 1/3 Oct. = 1/1 Oct. L B = 1/1 Octava Frecuencia [Hz] L B = 1/3 Octava Frecuencia [Hz] 40

35 Banda de paso de 1/1 y 1/3 octava Banda Nº Frecuencia Central Nominal Hz Banda 1/3 Hz Banda 1/1 Hz K 1.25 K 16 K 20 K K K K 41

36 Análisis Serie n RMS Pico Fast Slow Impulse

37 Análisis en Paralelo n RMS Pico Fast Slow Impulse 43

38 El Analizador Sonoro 1/1, 1/3 oct Ponderac. db Análisis en 1/3 Octava RMS Pico 60 Fast Slow Impulse k 2k 4k 8k LA

39 Espectro y Niveles Globales L [db] 1/1 Octava 1/3 Octava L A [db(a)] L B [db(b)] L C [db(c)] L D [db(d)] L Lin. [db] Frecuencia [Hz] 45

40 Cálculo de L Ap a partir de L p por frecuencias En primer lugar se aplica la ponderación A en cada una de las bandas de frecuencia Se realiza la suma logarítmica de todos los valores según la ecuación: n L = 10log Li Total i=1 46

41 Cálculo de L Ap a partir de L p por frecuencias Frecuencia Nivel en db Ponderación A Nivel en db+pond. A k k k k Total 89 db 87 db(a) 47

42 Resta de espectros Directamente se restan los valores del espectro frecuencia a frecuencia Frecuencia (Hz) K 2K 4K Nivel db espectro Nivel db espectro Espectro resta

43 I + = I I 1 α 0 Reflexión del Sonido I i I r Fuente imaginaria Parte de la energía se refleja I r r a i El resto es absorbida por el material I a El coeficiente de absorción es α = I I a i 49

44 Recintos Anecóicos y Reverberantes No hay reflexiones Infinitas reflexiones 50

45 Absorción acústica A= α S m 2 ó Sabinios métricos A = α S + α S + α S S4 S5 S3 S6 S2 S1 A = n i= 1 α i S i 51

46 La absorción varía con la frecuencia 52

47 La absorción varía con la frecuencia 53

48 La absorción varía con la frecuencia La absorción acústica de la fibra de vidrio varía con el espesor 54

49 Reverberación y eco Distancia d energía d T (ms) = C = 340 m/s c tiempo 55

50 Reverberación y eco Distancia d energía Si T1 > 50 ms eco Si T1 < 50 ms reverberación T ( ms) = d c T1 C = 340 m/s tiempo 56

51 Tiempo de reverberación Nivel db Rango evaluación 20 db 0 db o 30 db -5 db 60dB tiempo s Tiempo de reverberación T2 = T20 o T30 57

52 El Tr varía con la frecuencia 1/1 octava Tiempo de reverberación Tiempo (s) K 2K 4K Frecuencia (Hz) 59

53 El Tr varía con la frecuencia - 1/3 octavas Tiempo de reverberación Tiempo (s) K 1K6 2K5 4K Frecuencia (Hz) 60

54 Recintos Anecóicos y Reverberantes No hay reflexiones Infinitas reflexiones Tr? Tr? 61

55 Tiempo de reverberación Sabine Tr = 0,163 V A V Eyring Tr = S ln (1 α ) V Millington-Sette Tr = S ln (1 α i i ) 62 Acústica Arquitectónica

56 El sonómetro básico. Diagrama de bloques RMS Pico Retención Retención Fast Slow Impulse

57 El Micrófono de Medida 64

58 El Micrófono de Condensador Principio de Funcionamiento V Z in Q = CV C =ε A d V = Q Q = = C A d V Q ε εa d 65

59 Tradución de la señal de presión sonora Presión [Pa] Tensión mv Pascal = 0 V 66

60 Cuánto se mueve el diafragma? V V = d d Para un micrófono de medida típico: diámetro 12.5 mm espesor diafragma 5 µm distancia entre diafragma y placa 20 µm polarización 200 V sensibilidad 50 mv/pa Para 94 db = 1 Pa, se mueve V d 50 mv 20 µm d = = V 200 V = 5 nm Diámetro del diafragma Presión (ref 20µPa Movimiento del diafragma 12.5mm 1Pa (94dB) 5nm (5 x 10 9 m) 12.5mm 0.02Pa (60dB) 1 Å (10 10 m) 12500km 0.02Pa (60dB) 0.1m (10 1 m) (espesor del diafragma 5km) Pa (20dB) 0.001m (10 3 m) 67

61 Características direccionales khz 8 khz khz θ θ 68

62 Tipos de Micrófono Campo libre Incidencia aleatoria Presión 69

63 Uso de los Micrófonos de Campo Libre 70

64 Uso de los Micrófonos de Incidencia Aleatoria 71

65 Aislamiento acústico Normas UNE EN ISO 140 Código Técnico 72

66 Tipos de Medidas Aislamiento a ruido aéreo UNE EN ISO 140 IV Aislamiento a ruido de impacto UNE EN ISO 140 VII Aislamiento de fachadas UNE EN ISO 140 V 73

67 Aislamiento a Ruido Aéreo - Medidas Sala Emisora Sala Receptora Sala 1 Sala 2 Nivel Sala Emisora... L1 T2 B2...Nivel Ruido de Fondo L2...Nivel Sala Receptora...Tiempo de Reverberación Partición 74

68 UNE EN ISO 140 IV índices de aislamiento S es el área de la partición S B2 L1 L2 V T2 Diferencia de niveles D = L1 - L2 Diferencia de niveles normalizado D n = L1 - L2-10 log(a/a 0 ) Diferencia de niveles standarizado D nt = L1 - L2 +10 log(t/t 0 ) D db 75

69 UNE EN ISO 140 IV índices de aislamiento Ejemplo: Índice de Reducción Sonora, R S es el área de la partición L1 S L2 B2 L2 corregido por ruido de fondo B2 V T2 V es el volumen de la Sala Receptora Índice de Reducción Sonora R = L1 - L log(s/a) S se calcula por la ecuación de Sabine A = V/T 76

70 UNE EN ISO 140 IV campo sonoro Ruido estable Preferible ruido blanco Fuente sonora omnidireccional Frecuencias 100 Hz 3150 Hz Nivel emisión. L2 > B db en cada banda de frecuencia Campo sonoro difuso sin radiación directa sobre el paramento a ensayar 77

71 UNE EN ISO 140 IV campo sonoro Directividad de la fuente 78

72 UNE EN ISO 140 IV medidas de nivel Posiciones de micrófono Mínimo 5 posiciones por cada una de la fuente 0.7 m entre micrófonos 0.5 m respecto a paredes 1 m entre micrófonos y fuente sonora Tiempo de promedio por banda mínimo 6 s. Análisis en 1/3 de octava Opcional 50, 63, 80, 4000 y 5000 Hz 79

73 UNE EN ISO 140 IV valor medio L1 L2 B2 B2 L2 Valor medio cuadrático L = 10log 1 n n i= 1 L i

74 UNE EN ISO 140 IV Tiempo de reverberación Sala receptora Mínimo 6 caídas Mínimo 3 posiciones 0.7 m entre micrófonos 0.5 m respecto a paredes 1 m entre micrófonos y fuente sonora Análisis en 1/3 de octava Opcional 50, 63, 80, 4000 y 5000 Hz 81

75 UNE EN ISO 140 IV informe Referencia de la norma Nombre laboratorio Nombre cliente Fecha del ensayo Descripción elemento constructivo Volúmenes de los recintos D n, D nt o R` Area de separación Descripción del instrumental Indicaciones sobre límites de medida. Si algún nivel no se ha podido medir correctamente por ruido de fondo Transmisiones indirectas, si se han medido 82

76 UNE EN ISO 140 IV Anexos A. Colocación y directividad de la fuente sonora B. Procedimientos para la medida en bandas de 1/1 octava C. Medida de las transmisiones indirectas D. Guía para las medidas de baja frecuencia E. Ejemplos para presentación de resultados 83

77 Cálculo - ponderación UNE EN ISO 717 I Leer el Rw a 500 Hz R db Situar la curva de ponderación para que la suma de las desviaciones desfavorables < 32dB Curva de ponderación 500Hz Hz Rw: Índice de Reducción Sonora Ponderado - un solo número, p.e. 52 db 84

78 Términos de adaptación espectral Coeficientes añadidos al valor global de aislamiento en función de uso y espectros de referencia C Ctr C C ruido rosa ruido de tráfico ampliación de frecuencias ampliación de frecuencias 85

79 Aislamiento a ruido de impacto UNE EN ISO 140 VII Similar al Ruido Aéreo, excepto: L1 no se mide Se usa una máquina de Impactos normalizada Sala emisora 1 Sala receptora 2 Máquina de Impactos T2 B2 Nivel Ruido de Fondo L2 Nivel Sala Receptora Tiempo de Reverberación Usado sólo para T2 86

80 UNE EN ISO 140 VII máquina de impactos 5 martillos en línea Distancia entre martillos 100 ±3 mm Masa 500 ± 12 gr Altura caída 40 mm Caída libre a m/s Diámetro cilíndrico de 30 mm Material de contacto de acero Autopropulsada. Tiempo medio entre impactos de 100 ms 87

81 UNE EN ISO 140 VII índices de evaluación Nivel de presión de ruido de impactos normalizado L`n L = L + 10log n i A A 0 db A 0 = 0.32 m 2 Nivel de presión de ruido de impactos estandarizado L`nT L = L 10log nt i T T i banda de 1/3 de octava 0 db T 0 = 0.5 s 88

82 Cálculo - ponderación UNE EN ISO 717 II L`ndB Situar la curva de ponderación para que la suma de las desviaciones favorables < 32dB Leer el L`n a 500 Hz Curva de ponderación 500Hz Hz L`n : Índice de Reducción Sonora Ponderado - un solo número, p.e. 67 db 89

83 UNE EN ISO 140 V aislamiento de fachadas Fachada completa Micrófono normal Elemento de fachada Micrófono sobre plano reflectante con pantalla antiviento semiesférica L2 L1 90

84 UNE EN ISO 140 V aislamiento de fachadas Con fuente sonora Distancia a la fachada de la fuente mínima 5 m Angulo de incidendencia 45º Se puede colocar más alta que el suelo si es necesario L2 L1 91

85 UNE EN ISO 140 V fuente sonora Medida de L1 Se determina directamente midiendo a 2 metros de la fachada Medida de L2 Igual que UNE EN ISO 140 IV L2 L1 92

86 UNE EN ISO 140 V Aislamiento de Fachadas Usando fuente sonora Índice de evaluación D ls = D + 10log, 2m, nt 2m T T 0 D 2 m, nt para cada banda de 1/3 de octava 93

87 UNE EN ISO 140 V fuente sonora Indice de evaluación S ` = L L + 10log db 1.5dB 45º 1 A R 2 R 45º para cada banda de 1/3 de octava A se determina por la ecuación de Sabine como en UNE EN ISO 140 IV A = V/T 94

88 UNE EN ISO 140 V aislamiento de fachadas Aislamiento de fachadas usando ruido de tráfico La fuente varía con la densidad y el tipo de vehiculos Medida simultánea de L1 y L2 Promediación de (L1-L2) en multiples posiciones S R = L L + 10log db 3dB tr 1 2 A L2 L1 95

89 UNE EN ISO 140 V Aislamiento de Fachadas Usando ruido de tráfico La fuente varía con la densidad y el tipo de vehículos Medida simultánea de L1 y L2. Promediación de (L1-L2) en múltiples posiciones. D tr = D + 10log, 2m, nt 2m T T 0 L2 L1 96

90 Otros índices de aislamiento de fachadas T D = L L +10log 2 m, nt 1 2 T0 db D = L 2 1,2m L m 2 db A D = L L +10log 2 m, n 1 2 A0 db 97

91 Código Técnico en la Edificación DB HR 98

92 Código Técnico en la Edificación Ámbito de aplicación Límites Proyectos o medidas in situ Índices de evaluación (Instrumentación necesaria) 99

93 Ámbito de Aplicación Edificaciones públicas y privadas cuyos proyectos precisen disponer de licencia de autorización legalmente exigible. Nueva construcción salvo las de sencillez técnica y escasa entidad constructiva, y que no tengan carácter residencial ni público. Ampliación, reforma, modificación o rehabilitación integral. Viviendas, restaurantes, salas de conciertos, aulas, excepto: Recintos ruidosos Auditorios, salas de música, teatros y cines Aulas y salas de conferencias mayores de 350 m3 Obras de ampliación, modificación, reforma o rehabilitación en los edificios existentes 100

94 Límites Recintos habitables: a) Habitaciones y estancias (dormitorios, comedores, bibliotecas, salones ) en edificios residenciales b) Aulas, bibliotecas, despachos en uso docente c) Quirófanos, habitaciones, salas espera en uso sanitario d) Oficinas, salas de reunión en uso administrativo e) Cocinas, baños, aseos, pasillos en cualquier uso f) Cualquier otro con un uso asimilable a los anteriores Recintos protegidos: Todos los habitables de los casos a, b, c y d. 101

95 MSOffice1 Límites en recintos habitables NBE CTE Particiones interiores de igual uso Particiones interiores de distinto uso Paredes separadoras de propiedades Paredes separadoras de zonas comunes * Separadoras zonas de instalaciones Fachadas 30 Función Ld Nivel de ruido de impacto 80 65/60 *Cuando se comparten puertas o ventanas R A será mayor de 20 db(a) y el del muro mayor de 50 db(a) 102

96 Slide 102 MSOffice1 ; 14/01/2008

97 MSOffice2 Límites en recintos protegidos NBE CTE Particiones interiores de igual uso Particiones interiores de distinto uso Paredes separadoras de propiedades Paredes separadoras de zonas comunes * Separadoras zonas de instalaciones Fachadas 30 Función Ld Nivel de ruido de impacto 80 65/60 *Cuando se comparten puertas o ventanas R A será mayor de 30 db(a) y el del muro mayor de 50 db(a) 103

98 Slide 103 MSOffice2 ; 14/01/2008

99 Límites en fachadas Ld db(a) Residencial, sanitario Cultural, docente, religioso Dormitorios Estancias Aulas Estancias Ld< <Ld< <Ld< <Ld< Ld>

100 Límites del tiempo de reverberación Aulas y salas de conferencias vacías: sin ocupación ni mobiliario: < 0.7 seg incluyendo el total de las butacas: < 0.5 seg Restaurantes y comedores vacíos: < 0.9 segundos En zonas comunes de recintos habitables la absorción acústica ha de ser > 0.2 m 2 por m 3 del volumen del recinto El Tr es la media de los Tr de las bandas de frecuencia de 500, y Hz. (con un solo decimal) 105

101 Valores de tiempo de reverberación Para aulas y salas de conferencias vacías: T 0,7 segundos si V 350 m 3 T 0,5 segundos si V 350 m 3 incluyendo todas las butacas En restaurantes y comedores vacíos: T 0,9 segundos 106

102 Cumplimiento Proyecto Soluciones propuestas Predicción Control de obra terminada 107

103 Proyecto - soluciones propuestas D nt, A = R A + 10log 0,32V S s 108

104 Justificación de exigencias 109

105 Predicción T reverberación T = V/A A = n N α m, i Si + AO, m, j + 4 mm V i= 1 j= 1 A O, m, α m,i m m j Absorción acústica de cada mueble fijo Coeficiente absorción medio de cada paramento Coeficiente absorción medio del aire 110

106 Control de obra terminada - medidas in situ Edificio en conjunto o Diferentes partes o Construcción parcial o totalmente terminada Carácter voluntario Ordenadas por la dirección facultativa Exigidas por la legislación aplicable Laboratorios acreditados Según UNE EN ISO 140 y 3382 Tolerancias de 3 db para aislamiento Tolerancias 0,1 segundo para Tr 111

107 Índices de aislamiento CTE - particiones Límites en db(a) D nt, A n = 10log 10 i = 1 ( L ra, i D nt, i ) /10 L ra,i es un espectro normalizado del ruido rosa ponderado A 112

108 Espectro normalizado de ruido rosa 1/3 Octava F i (Hz) L Ar,i (db) , , , , , , , , , , , , , , ,5 113

109 Índices de Aislamiento - CTE - Fachadas Límites en db(a) D2m, ntr = D2m + 10log T T 0 D 2m = L1,2 m L2 114

110 Índices de Aislamiento - Fachadas Límites en db(a) D 2 mnt, ATr n = 10log 10 i = 1 ( L Atr, i D nt, i ) /10 Donde L Atr,,i es un espectro normalizado del ruido de tráfico 115

111 Espectro normalizado de ruido de tráfico 1/3 Octava F i (Hz) L Atr,i (db) ,5 116