APLICACIÓN TÉCNICAS DE MEDICIÓN
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- Juan José Paz Ponce
- hace 8 años
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1 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Ingeniería de Control de Ruidos ETAPAS DE PROYECTO 1 Etapa: DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Curso: ACÚSTICA (66.67) INGENIERÍA ELECTRÓNICA Facultad de Ingeniería Universidad de Buenos Aires DE RUIDOS NORMATIVA DE 2 Etapa: DETERMINACIÓN DE LA REDUCCIÓN NECESARIA 3 Etapa: DISEÑO DE LA SOLUCIÓN: 1 ) En las fuentes 2 ) En la propagación 3 ) En el receptor Ingeniería de Control de Ruidos ETAPAS DE PROYECTO Definición del problema y determinación de la reducción requerida ES NECESARIO CARACTERIZAR EL RUIDO (MEDIRLO) Equipos de medición Normas generales Posicionamiento del equipo Correcciones
2 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Equipos de medición: - Medidores de nivel sonoro - Dosímetros - Analizadores de espectro - Medidores de vibraciones - Accesorios: Fuentes de referencia Trípodes Protector para viento Cables prolongadores Equipos de medición: Medidores de Nivel Sonoro Los MNS deben responder a normas: IRAM 4074 Medidor de nivel sonoro. Especificaciones generales (IEC 60651) IEC Medidores integradores IRAM 4081 Filtros de banda de octava, de media octava y de tercio de octava destinados al análisis de sonidos y vibraciones Equipos de medición: Medidores de Nivel Sonoro MEDIDORES DE NIVEL SONORO Existen MNS simples, que sólo registran el nivel global, en dba; o complejos, capaces de medir niveles lineales (Z) o compensados en frecuencia (A, C); con diferentes respuestas temporales (S, F, I); espectros; etc. Los MNS integradores, no sólo miden niveles de presión sonora instantáneos, sino que son capaces de integrar, a lo largo de un cierto tiempo, valores equivalentes
3 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Instrumentos para la medición de ruido SISTEMA BÁSICO Micrófono de alta calidad (respuesta plana para las audiofrecuencias) Pre-amplificador lineal Circuitos de compensación (A, C) Medidor de nivel sonoro integrador Filtros pasabanda (1/1 octava o 1/3 de octava) Detectores: RMS con diferentes tiempos de integración (S, F, I) DIAGRAMA EN BLOQUES PICO Pantalla digital SONÓMETROS y ANALIZADORES DE ESPECTROS ANÁLISIS ESPECTRAL
4 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Instrumentos: SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS Módulo de canales de entrada (ruido y vibraciones) Equipos de Medición FUENTES DE REFERENCIA ACÚSTICA La calibración de los medidores de nivel sonoro se realiza mediante un accesorio denominador fuente de referencia acústica (conocido como calibrador) Módulo de canales de salida (sistemas de excitación) PULSE LAN - XI Existen calibradores electrónicos y electromecánicos Equipos de Medición FUENTES DE REFERENCIA ACÚSTICA Equipos de Medición: DOSÍMETROS Instrumento integrador que el operario lleva durante toda su jornada de trabajo, permitiendo conocer la dosis de ruido a la que estuvo expuesto. Es decir, el nivel de presión sonora continuo equivalente correspondiente al tiempo de exposición. B&K 4231 CALIBRADOR ELECTRÓNICO 94 y 114 db 1 khz B&K 4228 PISTONPHONE 124 db 250 Hz Generalmente no indican el nivel sonoro, sino un porcentaje de la dosis, correspondiendo el 100% al nivel máximo permitido (por ej: 85 dba durante una jornada laboral de 8 horas)
5 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Equipos de Medición: DOSÍMETROS Equipos de Medición: MEDIDOR DE VIBRACIONES Un instrumento típico consta de: Un transductor: acelerómetro Un pre-amplificador de carga, que permite el uso de cables de gran longitud Un circuito integrador o diferenciador, para medir velocidad o desplazamiento Filtros pasa-altos, pasa-bajos y/o pasa-banda Un detector de valor eficaz y/o de valor pico-pico Un dispositivo indicador, analógico o digital Equipos de Medición: MEDIDOR DE VIBRACIONES Equipos de Medición MEDIDORES DE VIBRACIONES - TRANSDUCTORES 1) Piezoeléctrico: Es el más utilizado. La señal eléctrica generada es proporcional a la aceleración. Se lo fija al elemento vibrante atornillándolo, pegándolo o con un imán permanente. 2) Electromagnético: Es un sensor de contacto, donde una bobina apoyada sobre el elemento vibrante se encuentra dentro del campo magnético de un imán permanente, suspendido mediante resortes de baja rigidez. 3) Capacitivo: Es un transductor de velocidad formado por un electrodo fijo al transductor y otro a la superficie vibrante. 4) Inductivo: Genera una señal eléctrica en una bobina, debido a la variación de un campo magnético, a causa de la vibración. Los sensores de vibraciones se clasifican en: De contacto: piezoeléctricos y electromagnéticos Transductores de no-contacto: capacitivos e inductivos
6 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Equipos de Medición VIBRACIONES - ACELERÓMETROS MEDIDOR DE VIBRACIONES (vibrómetro) Acelerómetro triaxial Esquema en corte de un acelerómetro piezoeléctrico Equipos de Medición FUENTE DE REFERENCIA DE VIBRACIONES (CALIBRADOR) Equipos de medición Normas generales Posicionamiento del equipo Correcciones
7 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Normas generales Normas generales: CALIBRACIÓN Calibración antes y después de cada medición Valoración del nivel de ruido de fondo Previsión de los errores de medición: Efecto pantalla Distorsión direccional Efecto del viento Condiciones ambientales B&K 4231 CALIBRADOR ELECTRÓNICO 94 y 114 db 1 khz B&K 4228 PISTONPHONE 124 db 250 Hz L p [db] Normas generales: CALIBRACIÓN L = 8.6dB Ponderación A Normas generales Calibración antes y después de cada medición Valoración del nivel de ruido de fondo Previsión de los errores de medición: Efecto pantalla Distorsión direccional Efecto del viento Condiciones ambientales k 2 k 5 k 10 k 20 k Frecuencia [Hz]
8 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Normas generales Normas generales Valoración del ruido de fondo o sonido residual Valoración del nivel de ruido de fondo: Mismo índice y condiciones de medición que en las condiciones de evaluación En caso de no poder parar la fuente sonora se puede utilizar el L 90 Actividad a evaluar Normas generales Valoración del ruido de fondo o sonido residual Normas generales Calibración antes y después de cada medición Valoración del nivel de ruido de fondo Previsión de los errores de medición: Sonido residual Efecto pantalla Distorsión direccional Efecto del viento Condiciones ambientales
9 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Normas generales Evitar efecto pantalla Normas generales Evitar distorsión direccional Micrófonos de incidencia aleatoria 0.5m Normas generales Evitar distorsión direccional Micrófonos de lectura frontal Normas generales Considerar efecto del viento Protector para viento
10 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Ejemplo de análisis espectral de ruido urbano: Micrófonos a diferentes alturas: 1,5 m y 4 m Distancia desde la fuente sonora: 15 m Normas generales Registro de condiciones ambientales Estación meteorológica y micrófono con protector para viento Ejemplo de análisis espectral de ruido urbano: Micrófonos a diferentes alturas: 1,5 m y 4 m Distancias desde la fuente sonora: 115 m 39 Ejemplo de análisis espectral de ruido urbano: Micrófonos a diferentes alturas: 1,5 m y 4 m Distancias desde la fuente sonora: 115 m 40 10
11 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Equipos de medición Normas generales Posicionamiento del equipo Correcciones Posicionamiento del equipo de medición respecto del piso m Posicionamiento del equipo de medición respecto de planos reflejantes verticales en interiores Posicionamiento del equipo de medición respecto de planos reflejantes verticales en exteriores Mín. 3.5 m 1 2 m 1 m - - Para minimizar la influencia de las reflexiones en fachadas
12 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Equipos de medición Normas generales Posicionamiento del equipo Correcciones Respuesta del detector (ponderación temporal) Red de ponderación en frecuencias Según el tipo de ruido: Índice Número de mediciones Duración de las mediciones CONSTANTES DE TIEMPO DETECTOR RMS - RESPUESTAS TEMPORALES normalizadas: Medidores de nivel sonoro - PONDERACIÓN TEMPORAL Lenta (slow, S): Promediación sobre 1 segundo Rápida (fast, F): Promediación sobre 125 ms. Puede seguir grandes fluctuaciones temporales del sonido a medir. Impulsiva (impulse, I): Puede seguir variaciones de ruido de tipo impulsivo (elevación abrupta de nivel sonoro y de corta duración). Promediación de subida: 35 ms, Promediación de caída: 1 s DETECTOR PICO - RESPUESTA TEMPORAL normalizada: Pico (Peak, P): valor de pico. Tiempos de subida del orden de los 50 microsegundos. Sirve para evaluar el riesgo de daños en el oído, ante un impulso muy corto pero muy intenso
13 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Medidores de nivel sonoro - PONDERACIÓN TEMPORAL Medidores de nivel sonoro - PONDERACIÓN TEMPORAL RESPUESTA DEL DETECTOR (PONDERACIÓN TEMPORAL) En lo posible, las mediciones se efectuarán de acuerdo con procedimientos normalizados. En general, se recomienda la respuesta FAST, excepto para detección de componentes impulsivas. Respuesta del detector (ponderación temporal) Red de ponderación en frecuencias Según el tipo de ruido: Índice Número de mediciones Duración de las mediciones
14 DE RUIDOS - NORMATIVA DE REDES DE PONDERACIÓN EN FRECUENCIA Mediciones subjetivas: Curva A Se corresponde con la respuesta del oído humano cuando los niveles son bajos. Curva C - Emula la respuesta del oído humano cuando los niveles son altos. REDES DE PONDERACIÓN EN FRECUENCIA: A, C, Z Respuesta Relativa, db L p [db] Lin. C A C A Frecuencia [Hz] k 2 k 5 k 10 k 20 k REDES DE PONDERACIÓN EN FRECUENCIA Siempre que se tenga que evaluar la molestia que genera un sonido, habrá que utilizar la red de ponderación A (medición subjetiva). Cuando haya que valorar parámetros, por ejemplo para caracterizar fuentes o propiedades acústicas de materiales, se utilizará respuesta lineal o red de ponderación Z (medición objetiva). Respuesta del detector (ponderación temporal) Red de ponderación en frecuencias Registro según el tipo de ruido: Índice Número de mediciones Duración de las mediciones
15 DE RUIDOS - NORMATIVA DE - TIPOS DE RUIDOS REGISTRO SEGÚN EL TIPO DE RUIDO CONTINUO Uniforme Determinístico Variable Aleatorio RUIDO APROXIMADAMENTE CONTINUO DISCONTINUO REGISTRO SEGÚN EL TIPO DE RUIDO REGISTRO SEGÚN EL TIPO DE RUIDO RUIDO CON GRANDES VARIACIONES DE NIVEL RUIDO CON VARIACIONES ALEATORIAS
16 DE RUIDOS - NORMATIVA DE REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L Amáx y L Amín NIVELES MÍNIMO Y MÁXIMO REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L Aeq,T, en db NIVEL SONORO CONTINUO EQIVALENTE PONDERADO A L pa [db] 82.4 L A L pamáx L Aeq L pamín T Tiempo t 62.8 Tiempo Si existe un ruido variable que permanece un tiempo T, el NSCE es aquel que mantenido en forma constante durante el lapso T, contiene igual energía que el ruido variable REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L Aeq,T, en db NIVEL SONORO CONTINUO EQIVALENTE PONDERADO A REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L AE, en db NIVEL DE EXPOSICIÓN SONORA PONDERADO A L A L Aeq L p T Tiempo L Aeq ( t) 2 n 1 T p A 1 T = 10 log dt 10 log t, i T 0 P0 T 10 i= 1 LAi 10 SEL 1 SEL 2 Tiempo
17 DE RUIDOS - NORMATIVA DE REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L AE, en db NIVEL DE EXPOSICIÓN SONORA PONDERADO A L Aeq [db] SEL SEL = L pa,1s = L AE L eq = L Aeq, T T + 10log 1s REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L AE, en db NIVEL DE EXPOSICIÓN SONORA PONDERADO A L L Aeq AE ( t ) 2 1 T p = 10 log dt 0 2 T P0 ( t ) p = 10 log dt 2 T 0 P0 Siendo: 1 s T Tiempo T = 1 s (tiempo de referencia) 0 P = 20 µ Pa (Presión sonora de referencia) 0 ( ) p t : presión sonora instantánea REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L AFN,T, en db NIVELES ESTADÍSTICOS, PONDERADOS A REGISTRO DEL RUIDO Parámetros acústicos: L AFN,T, en db NIVELES ESTADÍSTICOS, PONDERADOS A db(a) L 10 10% tiempo CLIMA DE RUIDO: Descriptor de la variabilidad temporal de los niveles sonoros (fluctuaciones) L 90 a b Clima = L A10 L A90 a + b = 10% tiempo 100% Tiempo Tiempo Criterio: mayor clima de ruido mayor molestia
18 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Registro de ruido urbano PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS REGISTRO DEL RUIDO Parámetros, duración y Nº mediciones Ejemplos: Continuo uniforme: L Aeq - 3 mediciones de 15 s, cada 1 Continuo no uniforme L Aeq, L AN, L A,máx - 3 mediciones de Discontinuo o de eventos discretos: L A,máx y L AE - 3 mediciones del suceso Equipos de medición Normas generales Posicionamiento del equipo Correcciones Por tonos puros CORRECCIONES Por componentes impulsivas Por componentes de bajas frecuencias
19 DE RUIDOS - NORMATIVA DE CORRECCIONES - Detección de tonos puros CORRECCIONES Ejemplo de criterio de corrección por tonos puros Análisis espectral del sonido, en tercios de octavas entre 20 Hz y 10 khz Calcular la diferencia existente entre la presión sonora de la banda considerada y la media aritmética de las cuatro bandas laterales. Existen tonos puros si la diferencia es superior a: 15 db 8 db 5 db entre 25 Hz y 125 Hz entre 160 Hz y 400 Hz entre 500 Hz y 10 khz CORRECCIONES Corrección por componentes impulsivas Ingeniería Acústica Es la rama de la Ingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica L p Diferentes campos: L p Impulse Fast t > 5 dba t Ingeniería de control de ruido Ensayos de propiedades acústicas de materiales Ensayos de medición de ruidos emitidos por maquinarias, equipos, juguetes, etc. Mediciones de ruido urbano o laboral Normas nacionales: IRAM
20 DE RUIDOS - NORMATIVA DE MEDICIONES DE RUIDO Acústica Arquitectónica Sonido o ruido es sólo una calificación subjetiva. En acústica, puede ser necesario medir el nivel de presión sonora del campo acústico generado dentro de un recinto, como el grado de exposición al ruido al que está sometido un trabajador en una fábrica o cualquier persona en ambiente urbano. Todas son mediciones, pero cada una de ellas tiene una técnica específica. En lo posible, las mediciones se efectuarán de acuerdo con PROCEDIMIENTOS NORMALIZADOS Estudio del control del sonido en recintos, tanto del aislamiento acústico como del acondicionamiento en el interior de los mismos (salas de ensayos, teatros, aulas, etc) Normas de aplicación: IRAM 4063 (ISO 140) e IRAM 4043 (ISO 717): Ensayos normalizados de aislamiento acústico (laboratorio e in situ) IRAM 4065 (ISO 354): Ensayos normalizados de absorción sonora en cámara reverberante. IRAM 4070: Ruidos de fondo. Uso de perfiles NC y RC. IRAM 4077: Vibraciones en edificios. IRAM 4109: Medición de parámetros acústicos en recintos Acústica Ambiental Estudio del ruido urbano y sus efectos en las personas y la naturaleza Estudio del ruido al que están sometidas las personas en ambientes de trabajo, y de los efecto que les produce en su salud Legislación vigente: Acústica Laboral Legislación vigente: Ley 19587/72 Decreto 351/79 Resolución 295/03 CABA: Ley 1540/04 Decreto Reglamentario 740/07 Normas de aplicación: Normas de aplicación: IRAM 4125: Selección, uso y mantenimiento de protectores auditivos. IRAM 4062: Ruidos molestos al vecindario. Método de medición y clasificación IRAM 4113 (ISO 1996): Descripción, medición y evaluación del ruido ambiental IRAM 4126: Ensayos de protectores auditivos. IRAM 4060: Estimación de la atenuación de protectores auditivos. IRAM 4078: Exposición humana a vibraciones. IRAM 4079: Niveles máximos admisibles en ámbitos laborales para evitar deterioro auditivo
21 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Acústica Ambiental: FUENTES DE RUIDO AMBIENTAL Medios de transporte Tráfico rodado Tráfico ferroviario Tráfico aéreo FUENTES DE RUIDO AMBIENTAL Comparación Más ruidoso: Tráfico aéreo Actividades De ocio nocturno Industriales Comunitarias Obras públicas y obras civiles Más población afectada : Tráfico rodado o urbano Más denuncias: Actividades nocturnas Norma IRAM 4062/01: Ruidos molestos al vecindario Norma IRAM 4062/01: Ruidos molestos al vecindario Expresa el método de medición de los niveles de ruido producidos por fuentes sonoras, que trascienden al vecindario y que puedan producir molestias. Da un criterio de evaluación para determinar si el ruido es, o no, molesto. No es aplicable para evaluar molestias producidas por el ruido de tráfico. Determina un nivel de evaluación a partir de la medición del nivel sonoro continuo equivalente L Aeq, aplicándole una serie de factores de corrección que tienen en cuenta: Las características del ruido a evaluar El ruido de fondo Las condiciones más desfavorables para el receptor Nivel de evaluación: NSCE correspondiente al horario de referencia, y corregido por sus características tonales y/o impulsivas LE = LAeq, T + K [ dba] Factor de corrección, por carácter tonal y/o impulsivo: K = 5dBA Ruido de fondo: Medido (L F ) Calculado (L C )
22 DE RUIDOS - NORMATIVA DE Norma IRAM 4062/01: Ruidos molestos al vecindario Norma IRAM 4062/01: Ruidos molestos al vecindario Corrección por carácter tonal: Se realiza un análisis espectral en bandas de tercios de octava. Cuando en una banda el nivel de presión sonora supera al menos en 5 db al nivel de presión sonora de ambas bandas adyacentes, se confirma la presencia de componentes tonales en el ruido. K = 5 dba Corrección por carácter impulsivo: Se mide el nivel máximo de ruido con ponderación temporal lenta (L ASmáx ) y con ponderación temporal impulsiva (L AImáx ). Cuando la diferencia entre ambos valores sea superior a 5 dba, se confirma la presencia de componentes impulsivas en el ruido. L AImáx L ASmáx 5 dba K = 5 dba L p L p Impulse Fast t > 5 dba t Norma IRAM 4062/01: Ruidos molestos al vecindario RUIDO DE FONDO Ruido de fondo calculado (L C ): LC = LB + KZ + KU + K H [db] IRAM 4062/01 L B : Nivel básico (40 dba) K Z : Factor de corrección por zona K U : Factor de corrección por ubicación en la finca K H : Factor de corrección por horario K Z : Factor de corrección por zona
23 DE RUIDOS - NORMATIVA DE IRAM 4062/01 IRAM 4062/01 K U : Factor de corrección por ubicación en la finca K U : Factor de corrección por horario Norma IRAM 4062/01: Ruidos molestos al vecindario IRAM 4062/01 - Ejemplo Criterio de evaluación: L L E E L ( ó L ) 8dBA F L ( ó L ) < 8dBA F C C ES MOLESTO ES NO MOLESTO Ruido de fondo: si se tienen ambos valores (L F y L C ), se utiliza el menor de los dos. Si el ruido a evaluar incrementa en 8 dba, o más, al ruido de fondo de la vivienda del receptor, es calificado como MOLESTO. Si el ruido es tonal o impulsivo, con que aumente en 3 dba al ruido de fondo, es suficiente para que sea considerado como MOLESTO. El ruido a evaluar trasciende desde una industria y es generado por maquinaria que funciona las 24 horas. No es de carácter tonal ni impulsivo. La vivienda afectada está ubicada en una zona residencial. Nivel sonoro medido en la vivienda: L Aeq = 48 dba Ruido de fondo medido en la vivienda: L F = 43 dba Posición de medición: en dormitorio, no lindero con la vía pública
24 DE RUIDOS - NORMATIVA DE IRAM 4062/01 Ejemplo IRAM 4062/01 Ejemplo Ruido de fondo calculado (Lc): Corrección por zona K Z = + 5dBA Ruido de fondo calculado (Lc): Corrección por ubicación en la finca K U = 5dBA IRAM 4062/01 Ejemplo Ruido de fondo calculado (Lc): Corrección por horario IRAM 4062/01 - Ejemplo Ruido de fondo calculado (L C ): L = L + K + K + K L C C L C B Z = 35dBA < U = = 35 Nivel de evaluación: L F H = 43dBA LE = LAeq, T + K = = 48 LE = 48dBA K H = 5dBA EVALUACIÓN: L E L C = = 13dBA ES MOLESTO
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