Ruido y Contaminación Acústicafiles.pucp.edu.pe/agenda/wp-content/uploads/2014/06/coloquio-2013-10... · • En Europa el ruido de tráfico de automóviles produce más del 90%

Ruido y Contaminación Acústica

Coloquios de Física 2013-2

24 de Octubre 2013

Prof. Richard [email protected]

Ruido y contaminación acústica1

• Introducción



Ruido y contaminación acústica 3

nos alerta, proporciona información del entorno,

permite comunicarnos, aprender y entretenernos

el sonido



Nos produce molestia, disminuye la calidad de vida, interfiere con el trabajo, afecta a la salud

¿Por qué no deseamos escuchar ruido?



• El ruido puede definirse como todo sonido no deseado, es decir, tiene un carácter subjetivo

• Depende de la capacidad auditiva, actividad y actitud de la persona expuesta

• depende del tipo y nivel del ruido

¿Cuándo el sonido se convierte en ruido?


0. Introducción / Unión Europea

• Alrededor de 120 millones de personas de la Unión Europea (UE), más del 30% de la población, sufre gran molestia por ruido vehicular (fuente EEA, 1999).

• Se estima que 10% de la población de la UE sufre gran molestia por ruido de aviones y ruido de trenes

• En Europa el ruido de tráfico de automóviles produce más del 90% de los niveles inaceptables de ruido


0. Introducción / Unión EuropeaCostos del ruido ambiental

• Los costos externos del ruido en la UE ascienden a por lo menos un 0,35% de su PBI

• En general, se considera el segundo problema ambiental y de salud después del impacto de la calidad del aire

• Pero si no se toman medidas, se prevé que se convertirá en el primer problema ambiental

• Se estima que al menos 1 600 000 años de vida ajustados por discapacidad (Disability Adjusted Life Years) se pierden cada año en la UE, debido sobre todo al ruido de tráfico.

• ¿Por qué usamos datos de la UE? • no hay suficientes estudios realizados en Latinoamérica y

Perú


• Introducción• Descripción del ruido


1. ¿Cómo describimos el ruido?

El ruido se puede definir como todo sonido no deseadoEs decir que el ruido tiene además de sus características físicas un carácter subjetivoDesde el punto de vista físico el ruido y el sonido son indistinguibles. Necesitamos revisar algunas características físicas del sonidoPosteriormente veremos algunos indicadores que nos permitan calificar subjetivamente el ruido


1. ¿Cómo describimos el ruido?

el sonido puede ser definido como cualquier variación de presión que el oído humano pueda detectar.


1.1. ¿Cómo se propaga y mide el sonido?


Valores típicos de presión / nivel de presión sonora


rango audible


u m b r a l d e l d o l o r

u m b r a l d e a u d i c i ó n

2 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 4 0

5 0 1 0 0 2 0 0 5 0 0 1 k 2 k 5 k 1 0 k 2 0 k

F r e c u e n c i a ( H z )

Niv

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(dB

re

20u

Pa

)

l í m i t e d e r i e s g o d e d a ñ o

M ú s i c a

P a l a b r a

campo auditivo normal


La percepción del sonido por el oído humano depende de su frecuencia y nivel decimos que no es plana (igual) a todas las frecuencias


Sensibilidad del oído humano con la frecuencia


1.4. Audición humanaEl oido


1.4. Audición humanaNiveles ponderados • La percepción del sonido por el oído humano

depende de su frecuencia y nivel decimos que no es plana (igual) a todas las frecuencias

• Si utilizamos un sonómetro (sound level meter, SLM) de alta calidad para mediciones, su micrófono tendrá una respuesta plana, es decir, medirá el nivel del sonido sin importar su frecuencia

• De manera que si queremos “simular” mediante un micrófono la respuesta del oído humano debemos aplicar una curva de ponderación


1.4. Audición humanaNiveles ponderados – ponderación A


dependiendo de la aplicación y el tipo de ruido se pueden utilizar distintos tipos de ponderación A, B, C, D


• Introducción• Descripción del ruido• Medición del sonido


2.Medición del sonido ¿Banda ancha o análisis frecuencial?

• Las mediciones de banda ancha, son las que cubren la totalidad del margen de frecuencias audibles, se realizan usando la ponderación “A” cuando se evalúa el ruido ambiental.

• Es una práctica recomendada indicar siempre la ponderación en frecuencias aplicada.

• El ruido con tonos destacados, como el ruido de ventiladores, compresores o sierras, es mucho más molesto que otros tipos de ruido.

• Este factor de molestia no se tiene en cuenta en las mediciones de banda ancha.


2.Análisis de frecuenciaSeñal en el tiempo y frecuencia

• Se muestran 3 ejemplos entre la variación temporal de una señal y su espectro de frecuencias


2.Análisis de frecuenciaSeñal en el tiempo y frecuencia

• Un análisis en frecuencias muestra las amplitudes de las frecuencias presentes en una señal


• Introducción• Escalas en decibeles• Medición del sonido

• Descriptores del Ruido Ambiental


3.4. Fuentes de ruido ambiental

• Ruido debido al transporte • Tráfico de automóviles• Tráfico aéreo • Trafico de trenes.

• Ruido en áreas industriales / comerciales• Ruido en áreas residenciales

• Dispositivos mecánicos• Música, vecinos, mascotas

• Ruido recreacional: ruido producido por actividades de ocio y eventos de entretenimiento

• Ruido de construcción• Ruido doméstico


3.5. Descriptores del ruido

• La mayoría de las medidas para describir el efecto del ruido (inmisión) en el receptor, están en función al nivel de presión sonora con ponderación A

• Estas medidas funcionan bien en interiores como al aire libre, siempre que el espectro sea amplio y no contenga tonos distinguibles

• El nivel de presión sonora con ponderación A en función del tiempo se puede expresar como

o , donde los subíndices f y s se refieren a la medición con un sonómetro en modo fast (rápido) o slow (lento)


3.5. Descriptores del ruido¿cómo describimos el ruido?

• el ruido suele ser fluctuante ¿cómo lo describimos?


Valor máximo

Valor mínimo

Intervalo T

Una manera de describir el ruido es elegirun intervalo de tiempo en el cual definamos

su nivel mínimo y máximo


Utilizando un criterio estadístico para analizar el ruido podemos definir otros descriptores tales como el valor RMS calculado en el intervalo T, percentiles, etc

Como tratamos ruido ambiental debemos definir los distintos parámetros utilizando la ponderación A


Un ruido fluctuante se puede describir midiendo un valor promedio en un intervalo de medición.

• El Leq (T) es el nivel constante durante el período T de medición, que tiene la misma cantidad de energía presente en el nivel de presión sonora medido y fluctuante.

• Cuando el nivel continuo equivalente se calcula utilizando la ponderación A, se denota LAeq


3.5. Descripción del Ruido6. Percentiles, Ln y LAn

El nivel percentil n (denotado Ln), es el nivel de presión sonora que se sobrepasa durante el n% del periodo de mediciónSi se mide con ponderación A se denota LAn

Es un índice estadístico que nos informa sobre las fluctuaciones del ruido a lo largo del tiempo

Se suelen usar los percentiles


LA90 básicamente representa el nivel de ruido de fondo

LA10 indica niveles muy altos ocurridos durante la medición


3.5. Descripción del Ruido8. Indice de ruido día-tarde-noche, Lden

Para definir el nivel (day-evening-night) Lden se emplean índices acústicos correspondientes a las 24 horas del día

Dia 12 horas Tarde 4 horas Noche 8 horas

7:00 a 19:00 19:00 a 23:00 23:00 a 7:00

LAeq,d LAeq,e

T = d T = e T = n

LAeq,n



• Introducción• Escalas en decibeles• Medición del sonido

• Descriptores del Ruido Ambiental• Efectos del ruido sobre la salud


• La exposición al ruido puede causar dos tipos de efectos sobre la salud: no auditivos y auditivos.

• Los efectos no auditivos incluyen el estrés relacionado con los efectos fisiológicos y de comportamiento.

• Los efectos auditivos incluyen pérdida de la capacidad auditiva por exposición a ruidos excesivos.

• La pérdida de audición permanente inducida por el ruido es la principal preocupación relacionada con la exposición al ruido ocupacional.

Efectos del Ruido sobre la Salud


Efectos adversos del ruido sobre la salud

Pérdida de la audición

alteración del sueño

Interferenciasobre actividades

molestia

Desórdenes cardiacos

desórdenes gástricos

hipertensión

stress


Efectos del Ruido sobre la SaludEfectos no auditivos

Los efectos no auditivos principales incluyen:a) Disturbio del sueño: uno de los mayores efectos

del ruido. Puede producir efectos primarios sobre las etapas el sueño (dificultad para conciliarlo, disminución de la etapa REM), incremento en la presión arterial, ritmo cardiaco, vasoconstricción, arritmia e incremento de movimiento del cuerpo. Efectos secundarios como: fatiga, depresión y disminución de la concentración/rendimiento. Efectos plenamente probados y documentados científicamente por la organización mundial de la salud [3],{4}


0. Introducción / Unión Europea

fracción de la población en Holanda que reporta gran molestia debido al ruido durante el sueño

1998

2003



fracción de la población en Holanda que reporta gran molestia debido al ruido durante el sueño

1998

2003



b) Efectos cardiovasculares y psicofisiológicos: aunque los estudios no son todavía concluyentes, sugieren una mayor relación con los ataques cardiacos que con la hipertensión.

c) Efectos sobre la salud mentald) Efectos sobre el aprendizaje: observado

principalmente en niños de edad escolare) Molestia: la OMS define la salud como un estado

de bienestar físico, mental y social y no solamente como aquel ausente de una enfermedad. Un alto nivel de molestia se considera riesgoso


Efectos del Ruido sobre la SaludEfectos auditivos

Los efectos auditivos principales incluyen:a) Trauma acústico: daño repentino a la audición

causado por un ruido muy intenso (ej disparo, explosión).

b) Tinitus: zumbido en el oído.c) Pérdida de audición temporal: se conoce como

desplazamiento temporal del umbral (TTS)d) Pérdida de audición permanente: también

conocido como desplazamiento permanente del umbral (PTS)


Pérdida de la audición inducida por el ruido

• Células pilosas en buen estado en el órgano de Corti


Pérdida de la audición inducida por el ruido

• Células dañadas


Efectos del Ruido sobre la SaludPérdida de la audición y deterioro auditivo

• El deterioro auditivo especifica la pérdida en la capacidad de entender el lenguaje.

• La pérdida de la audición se cuantifica especificando el corrimiento permanente del umbral (PTS) en función de la frecuencia.

• Una manera se basa en el cálculo del PTS promedio para 500, 1000 y 2000 Hz medido en el menos dañado de los oídos

• Se debe considerar que la sensibilidad auditiva disminuye con la edad (Presbiacusia)


Efectos del Ruido sobre la SaludPérdida de la audición y deterioro auditivo

• Los datos de pérdida de la audición por exposición al ruido deben corregirse por este fenómeno (Presbiacusia).

• Ocurre a altas frecuencias (> 1kHz), en ambos oídos y es usualmente simétrica


Pérdida de la audición inducida por el ruidoCriterios

• El nivel de presión sonora y la duración de la exposición se relacionan. Mientras más alto sea el nivel de presión sonora, menor será el tiempo de exposición antes de que ocurra daño.

• En la Unión Europea, los empleadores deben proporcionar protección para los oídos a niveles de ruido superiores a 80 dB (A), y la protección auditiva es obligatoria para los niveles de ruido superiores a 85 dB (A).

• Pueden haber ciertas variaciones en otros países pero la tendencia es a uniformizar



El efecto de una exposición continua a ruido industrial durante 8 horas diarias durante 10 años arroja los siguientes resultados:

• Para el individuo promedio, no ocurre pérdida de la audición si Lp < 80 dBA. Se acepta que un nivel de 70 a 75 dBA producirá un PTS pequeño pero detectable entre el 1 y 10% de la población.

• A 80 dBA comienzan a aparecer PTS promedio entre 3 y 6 kHz

• A 85 dBA ocurren PTS de 10 dB entre 3 y 6 kHz, con PTS de 15 a 20 dB en un 10% de la población



• (USA) El Acta de Seguridad Ocupacional y Salud (OSHA) de 1970 indica los límites permisibles de exposición diaria a ruido industrial.

• En la UE son más conservadores

Exposiciónmáxima diaria

(horas)

Nivel de presiónsonora (dBA)

8 90

6 92

4 95

3 97

2 100

1,5 102

1 105

0,5 110

> 0,25 115


Protección contra el ruido ambiental

• Los programas de protección contra el ruido difieren de un país a otro. Los requisitos legales no son idénticos, difieren las técnicas y los métodos, y también varían los enfoques políticos.

• Sin embargo, hay aspectos comunes en el trabajo de todos los responsables de ruido ambiental.• Planear nuevos desarrollos de zonas residenciales, zonas

industriales, autopistas, aeropuertos, etc.• Atender las quejas de los ciudadanos, bien durante el proceso de

planificación o después.• Evaluar la conformidad/no conformidad de las fuentes de ruido

(plantas industriales, parques de atracciones, aeropuertos, autopistas, ferrocarriles, etc.) según la normativa y la legislación.


Gestión del ruido urbanoa) Planificación

La planificación de ruido mediante la predicción y prevención evita que surjan problemas de ruido y optimiza el uso de los recursos, gestionando el entorno sonoro futuro. Esto se logra:

• creando mapas de ruido

• modelando fuentes de ruido


Gestión del ruido urbanob) Evaluación

La evaluación de ruido es esencial para asegurar que los límites de ruido sean respetados. Los límites de ruido en ambientes urbanos se definen por el tipo de fuente, es decir, los hay específicos para el tráfico, las actividades de ocio y entretenimiento, las zonas de construcción y plantas industriales y para el ruido entre vecinos.


Importancia del ruido ambiental

• Los ejemplos mostrados indican claramente que el ruido ambiental es un grave problema

• Tomemos en cuenta que en países desarrollados con normas claramente establecidas y con décadas de investigación, es considerado un problema grave, ambiental y sobre la salud con el potencial de convertirse en el mayor problema de no tomarse medidas adecuadas

• Esta información sugiere que existe un porcentaje importante de la población peruana que es vulnerable a los efectos del ruido y además puede ya estar siendo afectada

• Necesitamos tomar conciencia de la importancia del problema, a mediano y largo plazo tendrá un costo social y económico


Gracias


Referencias Bibliográficas

• Burden of disease from environmental noise, World Health Organization 2011

• http://ec.europa.eu/environment/noise/home.htm

• Environmental Noise – Bruel & Kjaer Sound & Vibration Measurement A/S

• L. Kinsler, A. Frey, A. Coppens, J. Sanders. “Fundamentos de Acústica”. Editorial Limusa

• Acoustics and Vibration Animations – Dan Russell http://www.kettering.edu/physics/drussell/demos.html

Richard Moscoso / [email protected]

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