TÉCNICAS DE MUESTREO PARA LA ESTIMACIÓN DEL NIVEL EQUIVALENTE ANUAL, EN CONDICIONES DE TRÁFICO URBANO.

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1 TÉCNICAS DE MUESTREO PARA LA ESTIMACIÓN DEL NIVEL EQUIVALENTE ANUAL, EN CONDICIONES DE TRÁFICO URBANO. Authors: E. Gaja (*); A. Gimenez (**); S. Sancho (*); A. Reig (*) (*) Laboratorio de Ingeniería Acústica; E.T.S.I.Industriales - Universidad Politécnica de Valencia Valencia España (**) Departamento Proyectos; E.T. Diseño Industrial - Universidad Cardenal Herrera-CEU Moncada (Valencia) España Tfno: Tfno: Fax: Fax: egaja@fis.upv.es ; algisan@uch.ceu.es INTRODUCCIÓN El objetivo de la propuesta de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo sobre evaluación y gestión del ruido ambiental es crear un nuevo marco en la U.E. para la evaluación y gestión de exposición al ruido ambiental. En el Libro Verde sobre política futura de lucha contra el ruido se analizaron las características y repercursiones de los planteamientos de la U.E. llegándose a la conclusión de que el efecto era insatisfactorio. Para mejorar dicha situación se presenta esta propuesta de Directiva que previera la armonización de los métodos de evaluación de la exposición al ruido entre otros factores. En la propuesta se han fijado dos indicadores L den (nivel equivalente dia-tardenoche) y el L night (nivel equivalente noche) siendo el primero de ellos el indicador básico de ruido como indicador de molestia. En todos los casos se considera cada uno de ellos como el nivel equivalente del periodo correspondiente determinado a lo largo de todos sus periodos en un año. Si estudiamos las contribuciones efectuadas hasta el momento por diversos estudiosos en el tema veremos que en la mayoría de ellos se estima la estadística de los datos mediante la media y la desviación típica de los datos. Referencias [4], [7], [6], [5], simplemente hacen incapié en los valores estadísticos muestrales descritos anteriormente para zonas urbanas. Referencia [8], [2] aún amplia un poco estos datos estadísticos obteniendo los límites inferior y superior para el nivel equivalente y los percentiles para el 95% de probabilidad. No obstante en estos estudios, no se realizó

2 ningún tipo de predicción para estos níveles, se utilizaron los datos estadísticos para estudiar la dispersión y los niveles de ruido. En referencias [9] y [10], se observa un intento de evaluar la evolución de los niveles de ruido, mediante modelos esadísticos (ARMA, ARIMA,SARIMA), y un intento por predecir, en función de estos los níveles que se alcanzarán con una probabilidad dada. Ref. [9] propone una serie de estrategias respecto de los datos muestrales para obtener una precisión en los datos en una banda de [-2,3] dba del 95%. METODOLOGÍA El Ayuntamiento de Valencia dispone desde hace años una red de control de la contaminación atmosférica. Los sonómetros instalados son de la marca Bruel&Kjaer modelo 2260 y se programaron para emitir información de los niveles sonoros cada 15 minutos. El micrófono estuvo situado a 4 metros de altura en una pértiga. En concreto, el estudio que se presenta está basado en medidas en continuo del nivel sonoro continuo equivalente de 15 minutos (LAeq,15m) durante 5 años. El monitor de donde se han obtenido los datos que se van a analizar, esta situado en la Plaza de España. Esta plaza es uno de los nudos de comunicación más importante de Valencia pues por ella pasan al día unos vehículos de todo tipo, datos obtenidos de la red de control de tráfico, del IMD del año RESULTADOS OBTENIDOS A partir de los valores obtenidos en la toma de datos durante los cinco años, se obtuvo en primer lugar el nivel equivalente diario (L Aeq,24h ) sin ninguna corrección por periodo vespertino ni nocturno. Los resultados obtenidos nos indicaron por una parte lo elevado de los niveles sonoros en la Pza de España, mientras que en segundo lugar la clara estacionalidad del ruido ya demostrado en otras ocasiones. En efecto tal como puede verse en las gráficas siguientes, que corresponden a los años 1996 y 1998, el LAeq,24h no baja nunca de los 65 dba, siendo casi siempre superior a los 70 dba. Se observa claramente los ciclos semanales, con una ligera disminución durante los fines de semana (no es zona de ocio) siendo el mes menos ruidoso Agosto (periodo vacacional) y el mes más ruidoso Marzo debido a nuestras fiestas locales, las

3 Fallas.. La presencia de estos anómalos acústicos será precisamente una de las causas que más afectará a la duración de la medida para su representatividad anual. 85 Año L eq,24h (dba) 358 Días Variación anual L eq,24 h ESTRATEGIAS Utilizando los datos de las mediciones del nivel equivalente de 24 horas (L Aeq,24h ), vamos a realizar una estimación del error cometido cuando se intenta comparar éstos, con el valor del nivel equivalente anual. Con el objetivo de cuantificar, o de valorar, en cierto grado, que error cometemos cuando no medimos a lo largo de todo un año, y pretendemos que éstas mediciones de menor duración, se generalicen para todo un año, plantearemos una serie de estrategias iniciales utilizando en la elaboración de los resultados estadísticos, STATGRAPHICS PLUS v4.0 para Windows. Las estrategias que inicialmente se tomaron, para esta evaluación, han sido, basandose en estudios de P. D. Schomer [1], así como continuación estudios llevados a cabo por Ian H. Flindell & A. Giménez [2]: 1 Día aleatorio 7 Días continuos. 14 Días continuos. 28 Días continuos.

4 7 Días aleatorios. 14 Días aleatorios. 28 Días aleatorios. 2 Semanas aleatorias, a lo largo del año, sin ser consecutivas. 3 Semanas aleatorias, a lo largo del año, sin ser consecutivas. 4 Semanas aleatorias, a lo largo del año, sin ser consecutivas. La metodología empleada para la evaluación del error en cada una de las estrategias es como sigue: Se considera cada estrategia independientemente de las otras, y para cada una de ellas se toman 100 muestras aleatorias por año, lo que en el computo de 5 años, equivale en total a 500 muestras. Con cada una de las muestras tomadas, se calcula el nivel equivalente del periodo de cada estrategia, y éste es el comparado con el correspondiente valor del equivalente anual del año en que ha sido extraída la muestra. Las datos estadísticos obtenidos fueron, el valor medio de los errores, la desviación típica, la probabilidad que presentan los datos de estar contenidos en una franja de ±1 dba, y la banda de probabilidad del 90%. Los estadísticos correspondientes a cada una de las estrategias, se muestran en la siguiente tabla: Estrategia Media Desviación Típica Probabilidad Banda [-1;+1] 90% probabilidad 1 Día -0,43 1,76 53,8% [-3,2;1,79] 7 Días continuos - 0,24 1,46 66% [-2,28;1,85] 14 Días continuos - 0,19 1,28 70,2% [-2,4;2,1] 28 Días continuo - 0,16 1,14 67,6% [-1,7;2,5] 7 Días aleatorio 0 1,05 81% [-1.12;2.41] 14 Días aleatorios % [-0.9;1.6] 28 Días aleatorios [-0.73;1.1] 2 Semanas aleator % [-1.32;1.85]

5 3 Semanas aleator % [-1.17;2.27] 4 Semanas aleator % [-0.98;1.79] Las conclusiones que se extraen, de estos resultados, a simple vista, son una mejor precisión en la estrategia de selección de días aleatorios, frente a la estrategia de selección de días continuos. La otra conclusión inmediata que se podría obtener es que a medida que aumenta el número de días tomados por estrategia, el error va disminuyendo, la probabilidad de los datos en la banda de ±1 dba va aumentando. No obstante, esta afirmación no es cierta del todo, pues existen estrategias que no dan los resultados esperados para la banda del 90% probabilidad como por ejemplo 14 días continuos frente a 28 días continuos, debido a que periodos de medición más largos pueden incluir mayor número de días anómalos en la selección aleatoria de las muestras. Seguidamente, y vistos los resultados, se plantea la posibilidad de estimar la media anual, en función de sólo dos estrategias, tomar días continuos ó tomarlos aleatorios, y tomarlos en un tiempo no mayor a 7 días. Los resultados obtenidos para cada supuesto son los mostrados en las siguientes tablas, además se incorpora a las estadísticas la probabilidad de las bandas ±2dBA y ± 3 dba. Estrategia Media Desviación Probabilidad Probabilidad Probabilidad Banda Típica [-1;+1] [-2;+2] [-3;+3] 90% probabilidad 2 Días continuos % 83% 94% [-2.77;1.6] 3 Días continuos % 86% 95% [-2.38;1.65] 4 Días continuos % 90% 97% [-2.12;1.58] 5 Días continuos % 90% 96% [-2;2.11] 6 Días continuos % 91% 98% [-2.2;1.38] 7 Días continuos % 90% 97% [-2;1.87] Tabla. Estadística de días continuos. Estrategia Media Desviación Probabilidad Probabilidad Probabilid Banda Típica [-1;+1] [-2;+2] ad 90% [-3;+3] probabilidad 2 Días aleatorios % 87% 93% [-2.46;1.76] 3 Días aleatorios % 95% 97% [-1.77;1.05]

6 4 Días aleatorios % 97% 98% [-1.54;0.96] 5 Días aleatorios % 94% 97% [-1;44;1.82] 6 Días aleatorios % 96% 99% [-1.33;1.16] 7 Días aleatorios 0 1,05 81% 93% 97% [-1.12;2.41] Tabla. Estadística de días aleatorios. A la vista de los resultados, claramente, la mejor estrategia que se puede tomar, desde el punto de vista de la precisión, es tomar días aleatorios, frente a tomarlos continuos, aunque para la banda de ±3 db se obtienen precisiones similares, y por tanto sería igual de válido tomar una que otra. Y en la medida en que se pueda, aumentar el número de días de medición, pues aumenta la precisión. No obstante existen particularidades en este último punto, como hemos comentado anteriormente. CONCLUSIONES De los resultados obtenidos se deduce que es posible determinar el nivel equivalente de 24 horas que sea representativo del nivel equivalente anual por medio de técnicas de muestreo según el grado de precisión que se desee. En efecto partiendo de la base que es preferible la selección de días de forma aleatoria frente a la continua, pues se ha demostrado que da mejores resultados, se obtiene que el número de días donde se obtiene mayor precisión es de 6, oscilando la precisión entre un 84%, 96% y 99% según la probabilidad de determinarlo en la banda ±1, ±2 o ±3. Si queremos unos valores para la técnica de muestreo exigentes, creemos que una probabilidad del 84% en la banda de ±1 db, con una desviación típica de 0,8 y una probabilidad del 90% de que el L DEN esté en la banda [-1.33;1.16] respecto al valor anual, nos da unos resultados bastante aceptables. AGRADECIMIENTOS Queremos expresar nuestro agradecimiento al Laboratorio de Medio Ambiente del Ayuntamiento de Valencia por las facilidades dadas para el desarrollo de este trabajo, así como en otros anteriores. BIBLIOGRAFÍA 1. Comisión de las Comunidades Europeas, (1994) Futuro de la lucha contra el ruido

7 2. E. A. Björk, Community Noise in Different Seasons in Kuopio, Finland. Applied Acoustics 42 (1994) L. C. Fothergill, The Variation of Environmental Noise Outside Six Dwellings between Three Seasons. Applied Acoustics 10 (1977) R. Bartolini, G. Bisio, U. Magrini, The Acoustic Mapping of Genoa The Relative Weight of the Various Noise Sources and the Spatial Distribution of Outdoor Noise Levels. Noise Control Engineering Journal 34 (1990) W. A. Utley, Descriptors for Ambient Noise. Proceedings of Inter Noise 85, G. Bisio, A. Magrini, Acoustic Survey of the Noise Levels in a Middle Size Town The Influence of Some Traffic Restriccions. Proceedings of Inter Noise 92, G. Bisio, L. Fichera, L. Marletta, D. Miroglio, Temporal Distributions of Outdoor Noise Levels in Densely Built-Up Areas. Proceedings of Inter Noise 96, R. R. Boullosa, S. J. Perez Ruiz, An Exploratory Study of Community Noise Levels in Mexico City. Applied Acoustics 22 (1987) P. D. Schomer, R. E. DeVor, Temporal Sampling Requirements for Estimation of Long-Term Average Sound Levels in the Vicinity of Airports. J. Acoust. Soc. Am. 69(3) M. Machimbarrena Gutierrez, A. Turiño Vaca, J. González Suárez, J.I. Sánchez Rivera, Mº. C. Valseros Blanco, The Seasonal Nature of Urban Noise: A Case of Study. Proceedings of Internoise 97, Comisión de las Comunidades Europeas, (2000) Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo sobre evaluación y gestión del ruido ambiental 12. Norma ISO 1996 (1982) Description and measurements of environmental noise