RAE

1. TIPO DE DOCUMENTO: Trabajo de grado para optar por el título de INGENIERO DE SONIDO. 2. TÍTULO: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BARRERA ACÚSTICA PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN AUDITIVA GENERADA POR UNA PERFORADORA DE CONCRETO EN VÍAS PÚBLICAS. 3. AUTORES: Sergio Espinosa Vasquez, Daniel Jaramillo Arango. 4. LUGAR: Bogotá, D.C. 5. FECHA: Diciembre 2012. 6. PALABRAS CLAVE: Absorción, Aislamiento, Acondicionamiento, Atenuar, Barrera, Decibelio, Densidad, Difracción, Energía, Filtro, Frecuencia, Impedancia, Masa, Materia, Micrófono, Pascales, Perforadora, Periodo, Poroso, Potencia, Onda, Resonancia, Reflexión, Ruido, Sonido, Sonómetro, Transmisión, Vibración. 7. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO: El objetivo general del proyecto es construir una barrera acústica para reducir la contaminación auditiva generada por una perforadora de concreto en obras de vías públicas. Para poder construir la barrera acústica se analizó la medición que se realizó en un proyecto de grado de la Universidad de San Buenaventura, la cual sirvió como niveles de referencia para el diseño. También fue necesario realizar un análisis de las propiedades tanto acústicas como físico-mecánicas de los materiales disponibles en el mercado, para tener una efectividad de la barrera acústica. Posterior a esto se realizó los cálculos necesarios para el diseño y se compararon con la medición realizada con la perforadora de concreto y la barrera acústica en funcionamiento. 8. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN: Línea de investigación USB: tecnologías actuales y sociedad, Sub línea de Facultad de Ingeniería: análisis y procesamiento digital de señal, Campo temático del programa: Acústica y Audio. 9. FUENTES CONSULTADAS: G R Watts and P A Morgan, “Evaluating the effectiveness of novel noise barrier designs”, Euronoise naples 2003. Randall F. Barron, “Industrial noise control and acoustics”, 2001. www.aglomerados de Colombia.com/osb.html, “Ficha técnica madera osb aglomerados de Colombia”. www.pizano.com.co, “Ficha técnica triplex”. Gómez Ortiz, Oscar Andrés y Guzmán Rodríguez, Briham David, “Medición y propuesta de control de ruido,

generado por maquinaria para construcción”, Universidad de San Buenaventura. Stuart Eaton, “Workers' compensation board of bc, engineering section report”, Febrero 2000. 10. CONTENIDOS: A medida que un país se desarrolla, exige una infraestructura vial óptima, razón por la cual se han venido desarrollando innumerables obras civiles, generando consigo, problemáticas ambientales. El ruido emitido por las obras civiles, en específico la perforadora de concreto, genera afecciones tanto fisiológicas como psicológicas a las personas que transitan cerca a estas obras civiles, así como también a las personas que viven en zonas aledañas a dichas obras ya que esta herramienta es la más ruidosa en una pobra civil. Las barreras acústicas pueden llegar a reducir estos niveles de ruido, ayudando a mejorar la calidad de vida de las personas. Para el diseño de la barrera acústica es necesario analizar el contenido en frecuencia de una perforadora de concreto, para poder determinar las frecuencias críticas. Los materiales utilizados para la construcción de la barrera fueron seleccionados, gracias a un análisis previo de sus propiedades tanto acústicas como físico-mecánicas. Las dimensiones de la barrera acústica fueron determinadas por los cálculos de perdida por inserción, ya que dependiendo de las dimensiones planteadas se obtuvieron una atenuación eficiente y finalmente se realizó la medición de la perforadora de concreto con la barrera en funcionamiento para poder determinar la atenuación y comparar los datos con los cálculos de perdida por inserción.

11. METODOLOGIA: Esta investigación se enmarca en el ámbito empírico - analítico ya que se va a estudiar un fenómeno que ocurre en la realidad para después analizar su comportamiento y gracias a esto, obtener resultados objetivos en pro a las personas que transitan en las zonas aledañas de las obras civiles en vías públicas, por esta razón la implementación de las barreras acústicas puede ser una solución a esta problemática ambiental. 12. CONCLUSIONES: La perforadora de concreto genera un ruido significativo en comparación con el ruido de fondo, esto muestra la importancia que tiene la barrera acústica ayudando a reducir los niveles generados por esta fuente de ruido. A medida que aumenta la frecuencia incrementa la atenuación de la barrera, más específicamente entre 1 KHz y 20 KHz, donde se presenta mayor atenuación, obteniendo niveles de ruido tolerables y disminuyendo afecciones tanto físicas como mentales a las personas aledañas a dichas obras. Los datos de IL calculados y medidos, muestran que hay una aproximación entre ellos, lo que determina la importancia de realizar los cálculos previos para estimar la efectividad de la barrera acústica

DISEÑO Y CONSTRUCCIÒN DE UNA BARRERA ACÚSTICA PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÒN AUDITIVA GENERADA POR UNA

PERFORADORA DE CONCRETO EN VÍAS PÚBLICAS

SERGIO ESPINOSA VASQUEZ DANIEL JARAMILLO ARANGO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE SONIDO BOGOTÁ D.C.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BARRERA ACÚSTICA PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN AUDITIVA GENERADA POR UNA

PERFORADORA DE CONCRETO EN VÍAS PÚBLICAS

PROYECTO DE GRADO.

SERGIO ESPINOSA VASQUEZ DANIEL JARAMILLO ARANGO

PRESENTADO A: NODO DE INVESTIGACIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA DE SONIDO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE SONIDO BOGOTÁ D.C.

Nota de aceptación

Firma del presidente del jurado

Firma del jurado

Firma del jurado

Bogotá, 2012–12-10

Desde el principio hasta el final,

Nuestros padres han sido un apoyo incondicional,

este proyecto va dedicado a ellos,

quienes desde siempre han creído en nosotros.

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................ 2

1.1. ANTECEDENTES ................................................................................. 3

1.2. DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .......................... 4

1.3. JUSTIFICACIÓN ................................................................................... 5

1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN .................................................. 5

1.4.1. Objetivo General .............................................................................. 5

1.4.2. Objetivos Específicos ...................................................................... 5

1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES ............................................................. 6

1.5.1. Alcances .......................................................................................... 6

1.5.2. Limitaciones .................................................................................... 6

2. MARCO DE REFERENCIA............................................................................. 7

2.1. MARCO TEÓRICO- CONCEPTUAL .................................................... 7

2.1.1. Ruido ............................................................................................... 7

2.1.2. Tipos de ruido .................................................................................. 7

2.1.2.1. Ruido aleatorio .......................................................................... 7

2.1.2.2. Ruido de fondo .......................................................................... 7

2.1.2.3. Ruido continuo ......................................................................... 8

2.1.2.4. Ruido intermitente ..................................................................... 8

2.1.2.5. Ruido impulsivo ......................................................................... 8

2.1.2.6. Ruido con contenido tonal ......................................................... 8

2.1.2.7. Ruido ambiental ........................................................................ 8

2.1.2.8. Ruido estable ............................................................................ 8

2.1.3. Propagación del ruido ambiental ..................................................... 9

2.1.4. Absorción ........................................................................................ 9

2.1.4.1. Materiales absorbentes ............................................................. 9

2.1.4.2. Coeficiente de absorción ......................................................... 10

2.1.5. Reflexión ....................................................................................... 10

2.1.6. Efectos de difracción ..................................................................... 10

2.1.7. Pérdida por transmisión TL ........................................................... 10

2.1.7.1. Región1: Región controlada por rigidez .................................. 11

2.1.7.1.1. Frecuencia de resonancia ................................................. 12

2.1.7.2. Región 2: región controlada por la masa ................................. 13

2.1.7.2.1. Frecuencia crítica .............................................................. 14

2.1.7.3. Región 3: Región controlada por la amortiguación .................. 14

2.1.7.4. Barrera compuesta con espacio de aire entre páneles ........... 16

2.1.8. Barrera acústica ............................................................................ 16

2.1.8.1. Pantalla móvil .......................................................................... 17

2.1.8.2. Fuente sonora real .................................................................. 17

2.1.8.3. Nivel de presión acústica Lp .................................................... 17

2.1.8.4. Nivel de presión sonora ponderado A, Lpa ............................. 17

2.1.8.5. Nivel de presión acústica no apantallado, Lp1: ....................... 17

2.1.8.6. Nivel de presión acústica apantallada, lp2 .............................. 17

2.1.8.7. Atenuación acústica in situ Dp ................................................ 18

2.1.8.8. Atenuación acústica in situ ponderada A, Dpa ........................ 18

2.1.9. Atenuación atmosférica ................................................................. 18

2.1.9.1. Efectos del terreno .................................................................. 18

2.1.10. Perforadora de concreto .............................................................. 18

2.2. MARCO LEGAL O NORMATIVO ........................................................ 19

2.2.1. Normativa Nacional ....................................................................... 19

2.2.2. Normativa Internacional ................................................................ 20

3. METODOLOGÍA ........................................................................................... 22

3.1. TIPO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 22

3.2. LINEA DE INVESTIGACIÓN USB / SUB-LINEA DE FACULTAD /

CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA .................................................... 22

3.3.HIPÓTESIS ......................................................................................... 23

3.4. VARIABLES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES ....................... 24

3.4.1. Variables dependientes ................................................................ 24

3.4.2. Variables independientes ............................................................. 24

3.4.3. Técnicas de recolección de información....................................... 24

4. DESARROLLO INGENIERIL ........................................................................ 25

4.1. Tipo de fuente ................................................................................... 25

4.1.1. Análisis energético de una perforadora de concreto ...................... 25

4.2. MATERIALES Y SUS PROPIEDADES ............................................ 27

4.2.1. Frescasa ..................................................................................... 27

4.2.2. Fibrocemento ............................................................................. 28

4.2.3. Foamy ........................................................................................ 28

4.2.4. OSB (Oriented Strand board): .................................................... 29

4.2.5. Triplex:........................................................................................ 29

4.3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA BARRERA ACÚSTICA ......... 30

4.3.1. Aislamiento acústico ................................................................... 30

4.3.1.1. Cálculo de TL para dos láminas ........................................... 31

4.3.1.2. Pérdida por inserción............................................................ 39

4.3.2. Sección absorbente .................................................................... 42

5. MEDICIÒN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................ 44

5.1. PROCEDIMIENTO PREVIO DE MEDICIÓN .................................... 44

5.1.1. Descripción del procedimiento de medición ............................... 44

5.1.1.1. Lugar de la medición ............................................................ 45

5.1.1.2. Puntos de medición .............................................................. 45

5.1.1.3. Horario de medición ............................................................. 47

5.1.1.4. Tiempos de medición ........................................................... 47

5.1.1.5. Condiciones de medición ..................................................... 47

5.1.1.6. Instrumentación .................................................................... 47

5.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................... 47

6. CONCLUSIONES ......................................................................................... 53

7. RECOMENDACIONES ................................................................................. 54

ANEXOS ........................................................................................................... 55

GLOSARIO ....................................................................................................... 65

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 68

LISTA DE IMÁGENES

Imagen 1. Disipación de energía en el interior de un material poroso. Imagen 2. Variación general de la pérdida por transmisión con frecuencia para un panel o muro homogéneo. Imagen 3. Vibración del panel en la región controlada por la rigidez, V(t) es la velocidad de vibración del panel.

Imagen 4. Muro compuesto con espacio de aire entre páneles.

Imagen 5. Efecto de la barrera acústica.

Imagen 6. Rodamientos de la barrera acústica.

Imagen 7. Imagen de la perforadora.

Imagen 8. Sistema del aislamiento acústico de la barrera.

Imagen 9. Composición de la barrera acústica.

Imagen 10. Recubrimiento del material absorbente con tela.

Imagen 11. Sistema de ruedas con material resilente.

Imagen 12. Barrera acústica finalmente acoplada.

Imagen 13. Lugar de medición.

Imagen 14. Medición de la perforadora de concreto con la barrera acústica. Imagen 15. Medición de la perforadora de concreto sin la barrera acústica.

Imagen 16. Puntos seleccionados para la medición según la norma.

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Características de la frescasa. Tabla 2. Características del fibrocemento.

Tabla 3. Características de la madera OSB. Tabla 4. Características del triplex. Tabla 5. Características del vidrio templado. Tabla 6. Características físicas y dimensiones del sistema con fibrocemento y madera. Tabla 7. Velocidad del sonido y densidad del aire.

Tabla 8. Propiedades acústicas del fibrocemento y la madera.

Tabla 9. Pérdida por transmisión de un sistema de dos láminas con un espacio de aire. Tabla 10. Distancias para el cálculo de la pérdida por inserción.

Tabla 11. Pérdida por inserción por punto. Tabla 12. Pérdida por inserción calculada y atenuación in situ medida Tabla 13. Desviación estándar de la medición sin barrera, por los dos módulos. Tabla 14. Desviación estándar de la medición sin barrera, por los dos módulos. Tabla 15. Nivel del ruido de fondo en bandas de tercio de octava, expresadas en pascales y en decibeles.

Tabla 16. Nivel total de ruido de fondo equivalente por filtro de ponderación A, C y lineal.

Tabla 17. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla acústica.

Tabla 18. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 1.

Tabla 19. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 2.

Tabla 20. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 2.

Tabla 21. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 3. Tabla 22. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 3. Tabla 23. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 4. Tabla 24. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 4.

Tabla 25. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 1.

Tabla 26. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 1.

Tabla 27. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 2.

Tabla 28. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 2.

Tabla 29. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 3.

Tabla 30. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 3.

Tabla 31. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 4.

Tabla 32. Nivel de ruido total equivalente de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 4.

LISTA DE GRÁFICAS

Gráfica 1. Nivel de presión sonora de la perforadora medido en filtros de ponderación flat y A. Gráfica 2. Niveles de presión sonora de la perforadora en diferentes tipos de ruido. Gráfica 3. Niveles de ruido total con pantalla Vs sin pantalla en 1/3 por octava. Gráfica 4. Niveles del ruido de fondo en 1/3 por octava. Gráfica 5. Nivel del ruido total sin pantalla Vs ruido de fondo en 1/3 por octava.

Gráfica 6. Niveles de atenuación de la barrera en 1/3 por octava.

LISTA DE ECUACIONES

(1) Relación entre la energía absorbida y la energía incidente.

(2) Pérdida por transmisión.

(3) Coeficiente de transmisión.

(4) Potencia de transmisión del sonido en un ángulo de incidencia teta.

(5) Coeficiente de la potencia de transmisión del sonido para una incidencia aleatoria.

(6) Coeficiente de la potencia de transmisión del sonido en la región controlada por la rigidez.

(7) Pérdida por transmisión en la región controlada por la rigidez.

(8) Pérdida por transmisión en una incidencia normal.

(9) Pérdida por transmisión en una incidencia normal.

(10) Pérdida por transmisión en una incidencia normal.

(11) Expresión final de la pérdida por transmisión para la región controlada por la rigidez. (12) Frecuencia de resonancia más baja. (13) Velocidad de las ondas longitudinales en el pánel de material sólido. (14) Frecuencia de resonancia más baja (frecuencia fundamental). Esta frecuencia corresponde a m=n=1. (15) Coeficiente de la potencia del sonido transmitido para una incidencia normal. (16) Masa de la superficie. (17) Pérdida por transmisión para una incidencia normal en la región 2.

(18) Pérdida por transmisión para la región controlada por la masa para una incidencia aleatoria. (19) Frecuencia crítica. (20) Función de las propiedades físicas del pánel y de la velocidad del sonido en el aire alrededor del panel. (21) Pérdida de transmisión en la región controlada por amortiguación. (22) Pérdida de transmisión para una incidencia normal en la frecuencia crítica. (23) Rango de frecuencias en el régimen A. (24) Pérdida por transmisión en el régimen A. (25) Pérdida por transmisión en el régimen A. (26) Rango de frecuencia en el régimen B. (27) Pérdida por transmisión en el régimen B. (28) Rango de frecuencias cuando el espacio entre páneles actúa como un recinto pequeño. (29) Pérdida por transmisión. (30) Frecuencia de resonancia más baja, en la región controlada por la rigidez. (31) Masa superficial. (32) Frecuencia crítica.

RESUMEN

El ruido generado por la perforadora de concreto es un problema que afecta la salud de las personas aledañas a esta máquina, por lo tanto se desarrolló una barrera acústica la cual atenúa la propagación del ruido emitido por la perforadora de concreto. En este proyecto se analiza los diferentes tipos de onda, su comportamiento en el medio y contenido energético del espectro sonoro de esta máquina, lo cual converge en el diseño acústico de la barrera. También se investiga las propiedades de diferentes materiales para determinar la efectividad en campo, ya que se diseñó para funcionar en exteriores. Las mediciones de la atenuación de la barrera acústica fueron realizadas con los instrumentos de la universidad. Los resultados arrojados por la medición determinaron la efectividad de la barrera acústica obteniendo valores los cuales son tolerables y adecuados para un mejor medio ambiente, lo cual repercute de una manera positiva a la salud de las personas, cabe agregar que la barrera acústica tiene una buena movilidad en terrenos regulares la cual la hace versátil con respecto al tipo de fuente que se quiera atenuar.

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INTRODUCCIÓN

Es de gran importancia tener una infraestructura vial óptima, ya que esta es un medio de desarrollo económico y social de un país, y Colombia, no es la excepción; por esta razón se han venido ejecutando varias obras civiles a lo largo del territorio nacional, trayendo como consecuencia diversos problemas de contaminación auditiva. Bogotá tiene la mayoría de las obras que ese están desarrollando en el país1, esto se debe al mal estado de las vías públicas afectando a la movilidad y al desarrollo de la cuidad, pero las acciones que se toman para reducir la contaminación acústica emitida por una obra tienen falencias ya que en algunas situaciones no se toma en cuenta el ruido generado por dicha obra y la posible incidencia que este puede tener en la población. La maquinaria utilizada para el desarrollo de las obras genera altos niveles de ruido, un caso particular es la perforadora de concreto la cual es la herramienta más ruidosa en una obra civil2. Las medidas que se toman para reducir el ruido generado por esta máquina son mínimas. Las barreras acústicas han venido siendo implementadas como una solución a los altos niveles de ruido derivados del incremento del tráfico vehicular y las obras civiles en vías públicas, que a su vez afecta a las comunidades aledañas a dichas obras y vías, con el diseño de barreras acústicas para cada maquinaria específica, se reduciría de una manera considerable los índices de enfermedades tanto fisiológicas como psicológicas debió al impacto ambiental que este genera, por lo tanto en este proyecto de desarrolla el diseño y construcción de una barrera acústica la cual ayudará a reducir el nivel de ruido generado por una perforadora de concreto. El diseño de la barrera esta constituido por dos módulos los cuales tienen una sección de aislamiento y absorción, al igual que un sistema de ruedas para la movilización de la barrera. Finalmente se midió la barrera acústica bajo la normativa requerida, determinando la atenuación con la maquinaria en funcionamiento, permitiendo conocer la efectividad en campo.

1 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ, Informe de gestión y resultados, CBN – 1090, AÑO 2011

2 WORKERS COMPENSATION BOARD OF BC, ENGINEERING SECTION REPORT, Construccion noise, Stuart

Eaton, Febrero 2000

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. ANTECEDENTES

Las barreras acústicas han sido construidas desde mitades del siglo 20, principalmente en EE.UU. debido al incremento del tráfico vehicular. A finales de 1960 emergen de las evaluaciones matemáticas de prueba de eficacia de un diseño de barrera acústica para la adyacencia de una carretera específica.

En los años 70`s con la introducción de leyes ambientales se empezaron a realizar investigaciones sobre la emisión de ruido por parte de la maquinaria en obras de construcción con el fin de reducir el ruido ambiental para evitar quejas (denuncias) por parte de la comunidad.

En 1970, grupos de investigadores han realizado variaciones en las técnicas de modelado: Caltrans en Sacramento, California; el grupo ESL inc., en palo alto, California; grupo Bolt, Beranek y Newman en Cambridge, Massachusetts y un grupo de investigación de la universidad de Florida3.

Posiblemente el primer trabajo de barreras acústicas científicamente diseñadas fue el estudio para Foothill Expressway en los Altos, California.

En 1988 Kotarbinska hace el análisis de rendimiento de una barrera acústica en recintos.

Nickolay Ivanov Natalia V. Zyusilkova Baltic state University St. Peteraburg Russia realizaron estudios sobre la comodidad auditiva debido a una barrera acústica

En el libro Industrial Noise Control de Randall F Barron, en el año 2002, realiza un análisis detallado para la construcción de barreras acústicas dentro de recintos.

En los años 2003 y 2004 se realizan estudios de barreras acústicas implementando distintos materiales, así como también las terminaciones superiores y las mediciones de absorción y pérdida por transmisión4.

3 WORKERS COMPENSATION BOARD OF BC, ENGINEERING SECTION REPORT, Construccion noise, Stuart

Eaton, Febrero 2000 4 EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF NOVEL NOISE BARRIER DESIGNS, G R Watts and P A Morgan,

Euronoise naples 2003

3

En Colombia, en el año de 1983 se publicó la resolución 8321, el 7 de abril de 2006 se publicó la resolución 0627, el 19 octubre de 2010 se publicó la resolución 6919 específicamente para Bogotá, en el año de 1995 se publica la ley 232. Estas resoluciones y leyes sancionan a personas jurídicas o naturales, públicas o privadas, de establecimientos comerciales o industriales, prestadores de servicios cuyas actividades, obras o proyectos, generan ruidos que sobrepasan los límites permisibles según las zonas y el horario de operación de las fuentes emisoras de ruido.

1.2. DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En Colombia, la contaminación acústica es un problema que sigue en aumento. Consecuentemente se ha alterado el entorno sonoro de las personas, llevando con sigo consecuencias que perjudican la salud y el bienestar de la comunidad. Las normativas que regulan las emisiones de ruido son leyes, decretos y resoluciones tales como: resolución 8321 de 1983, resolución 6919, resolución 627 de 2006, decreto 948, decreto 175, decreto distrital 456, ley 232 de 1995, las cuales sancionan a personas jurídicas o naturales, públicas o privadas, de establecimientos comerciales o industriales, prestadores de servicios cuyas actividades, obras o proyectos, generan ruidos que sobrepasan los límites permisibles según las zonas y el horario de operación de las fuentes emisoras de ruido. Lamentablemente en Colombia esto no se cumple, permitiendo así que cualquier proyecto o establecimiento pueda emitir niveles de ruido que sobrepasen los límites permisibles, generando un impacto ambiental significativo que afecte el bienestar de las personas. Las obras civiles en vías, son proyectos que se tienen que regir bajo la normativa vigente que obliga a la empresa a llevar a cabo la planeación de las mismas, para así poder mitigar los problemas ambientales que se puedan llegar a generar.

Las empresas que están a cargo de estos proyectos solo tienen en cuenta la salud del trabajador, sin contar a las personas que transitan por las zonas aledañas a dichos proyectos, quienes deben soportar la contaminación auditiva.

El problema podría resumirse con la siguiente pregunta:

¿Cómo reducir los niveles de ruido emitidos por las obras civiles, para poder llegar a un campo sonoro tolerable y minimizar los problemas auditivos de las personas aledañas a dichos proyectos?

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1.3. JUSTIFICACIÓN

En Colombia la contaminación auditiva está creciendo gracias a la necesidad de una mejor infraestructura vial. La maquinaria necesaria para mejorar las vías es una fuente emisora de ruido que afecta la salud de las personas. Con la implementación de las barreras acústicas en construcciones viales, específicamente para las perforadoras de concreto, se pretende reducir la problemática ambiental debido a la contaminación de ruido que generan estas fuentes. Esto permitirá realizar el análisis en construcciones en vías públicas, entre emisor y receptor y así plantear soluciones para mitigar este problema.

Con el uso de las barreras acústicas tendrá una repercusión positiva en el entorno adyacente a dicha construcción, esto ayudara a bajar los índices de enfermedades tanto físicas como mentales generadas por este tipo de fuentes emisoras de ruido.

1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.4.1. Objetivo General

Construir una barrera acústica para reducir la contaminación auditiva generada por una perforadora de concreto en obras de vías públicas.

1.4.2. Objetivos Específicos

• Analizar la medición de una perforadora de concreto en campo libre, realizada en un proyecto de grado titulada “Medición y propuesta de control de ruido generado para maquinaria para construcción”

• Analizar las propiedades de distintos materiales tales como, capacidad de absorción, densidad, resistencia a la intemperie y peso del: vidrio templado, fibra de vidrio, fibrocemento, manta asfáltica, madera y otros; para así obtener una buena eficacia de la barrera acústica.

• Diseñar y construir una barrera acústica que ayudará a la reducción del ruido generado por la herramienta con un ancho de banda de 400 Hz 20 kHz.

5

• Realizar una medición de la perforadora de concreto implementando la barrera acústica, para poder determinar la atenuación de la barrera.

1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES

1.5.1. ALCANCES

Este proyecto pretende contribuir a la reducción de la contaminación acústica por parte de las empresas constructoras de obras civiles, mejorando así la calidad de vida de las personas que transitan por las zonas aledañas a las obras civiles. Además se pretende que las constructoras empiecen a tomar medidas para poder reducir la contaminación acústica que se generan en estas obras, como primera instancia la instalación de la barrera acústica. Es evidente que se puede generar un interés por parte de las constructoras para adquirir las barreras acústicas como parte del equipo necesario para la obra civil. Este proyecto ayudaría a futuras investigaciones que se relacionen con este fin.

1.5.2. LIMITACIONES

Este proyecto está diseñado para operar en vías públicas en donde las superficies del suelo estén medianamente uniformes, consecuentemente en terrenos escabrosos se tiene que rediseñar la base de la barrera. La barrera acústica no atenúa las frecuencias bajas producidas por la perforadora ya que las longitudes de onda de estas frecuencias son considerablemente grandes en comparación con la las dimensiones de la barrera.

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2. MARCO DE REFERENCIA

2.1. MARCO TEÓRICO- CONCEPTUAL

2.1.1. Ruido El ruido ha sido considerado como un contaminante nocivo para la salud de las personas desde hace algunos años, haciendo que los gobernantes tomaran soluciones para mitigar este problema, creándose así normas para limitar la emisión de ruido en la noche, velando por la salud y descanso de la comunidad. Esta problemática ha venido incrementando gracias al desarrollo de la industria y al incremento de la población. El ruido se considera como uno de los contaminantes del medio ambiente más nocivo para el ser humano, ya que deteriora la calidad auditiva causando problemas psicológicos y fisiológicos.

Dentro de la problemática ambiental de las grandes ciudades, el ruido es considerado uno de los impactos ambientales que más afectan a la población en forma directa, causando problemas auditivos y extra auditivos5.

2.1.2. Tipos de ruido

2.1.2.1. Ruido aleatorio

Es la suma de miles de ondas sinusoidales que varían continuamente en amplitud, frecuencia y fase, se halla en los dispositivos electrónicos siendo muy difícil de minimizar su efecto6. 2.1.2.2. Ruido de fondo

Se considera ruido de fondo todo aquel ruido que se percibe en una sala cuando en la misma no se realiza ninguna actividad. Dicho ruido puede ser debido al sistema de climatización, a las demás instalaciones eléctricas y/o hidráulicas, e incluso puede provenir del exterior del recinto (por ejemplo, el ruido de tráfico)7.

5 http://www.secretariadeambiente.gov.co/sda/libreria/php/decide.php?patron=03.1408 6 Curso DSSII, Francisco Ruffa. RUIDO Cap. 4 7 Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos – Antoni Carrión Isbert

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2.1.2.3. Ruido continúo Es el ruido que se mantiene a lo largo del tiempo sin ser interrumpido, es ruido puede ser generado por maquinaria o por circulación vehicular. 2.1.2.4. Ruido intermitente Es el ruido que se presenta por ciclos de tiempo que pueden ser repetitivos, este ruido puede ser generado por el paso de un avión o un carro o por maquinaria que opere cíclicamente. 2.1.2.5. Ruido impulsivo Este tipo de ruido se genera en instantes de tiempo muy cortos generalmente con un nivel de presión sonora alto, estos ruidos son impactos los cuales son generados por maquinaria, armas de fuego, pólvora etc. 2.1.2.6. Ruido con contenido tonal Presenta tonos audibles discretos, es decir, que el nivel de presión sonora determinado en los medio geométricos de los tercios de octava, es superior a 10dB al nivel de presión sonora de la banda de octava. 2.1.2.7. Ruido ambiental

Ruido ambiental (también denominado ruido urbano, ruido residencial o ruido doméstico) se define como el ruido emitido por todas las fuentes a excepción de las áreas industriales. Las fuentes principales de ruido urbano son tránsito automotor, ferroviario y aéreo, la construcción y obras públicas y el vecindario. Las principales fuentes de ruido en interiores son los sistemas de ventilación, máquinas de oficina, artefactos domésticos y vecinos. 2.1.2.8. Ruido estable

No presenta variaciones significativas de intensidad, alrededor de ±2dB de cambio en el transcurso del tiempo.

2.1.3. Propagación del ruido ambiental

La propagación del ruido depende en gran medida de la distancia en que la persona se encuentre, y si esta adelante o detrás de una barrera. Muchos mas factores afectan el nivel de ruido y su propagación por esto es necesario

8

considerar como se emite, como viaja a través del aire y como llegar al receptor8. 2.1.4. Absorción

La absorción consiste en la pérdida de energía cuando la onda retransmite por un medio debido a procesos moleculares de fricción. Las superficies reflejan sólo parcialmente el sonido que incide sobre ellas, el resto es absorbido esto quiere decir que la absorción depende del tipo de material en función de la frecuencia. 2.1.4.1. Materiales absorbentes Cuando las ondas sonoras viajan a través del aire, se encuentran con superficies que impiden su paso, estas superficies contienen materiales los cuales poseen un coeficiente de absorción que determina que cantidad de energía es absorbida en función de la frecuencia. Estos materiales poseen poros los cuales hacen que las ondas sonoras que viajen a través de ellos haciendo que el sonido que penetra a través del material viaje por diferentes poros que disiparán la energía que incide en el material poroso y la energía reflejada de la superficie rígida continúa como se ve en la siguiente figura.

Imagen 1. Disipación de energía en el interior de u n material poroso

Imagen tomada del libro Diseño de espacios arquitectónicos,

Antoni Carrión Isbert

8 RUIDO AMBIENTAL. – Brüel&Kjær Sound & Vibration Measurement A/S

9

2.1.4.2. Coeficiente de absorción Es la relación entre la energía absorbida y la energía incidente

(1)

2.1.5. Reflexión

Cuando las ondas sonoras impactan sobre una superficie, parte de su energía acústica se refleja, parte se transmite a través de ella y parte es absorbida. Si la absorción y la transmisión son bajas, como sucede generalmente en el caso de los edificios y materiales de construcción, la mayoría de la energía sonora se refleja. Los materiales utilizados en fachadas de edificios tienen una capacidad de absorber el sonido mínima ya que no hay poros por donde se disipe la energía, así que el sonido es reflejado con la misma magnitud y ángulo.

2.1.6. Efectos de difracción

Este fenómeno se presenta cuando la onda pasa a través de una abertura de dimensiones menores respecto a la longitud de onda. Cuando la onda toca los extremos de la abertura, tiende a propagarse en todas las dimensiones generando fuentes puntuales.

2.1.7. Pérdida por transmisión TL

Cuando las ondas sonoras llegan la superficie incidente, parte de la energía acústica es reflejada, absorbida, y transmitida al elemento por medio de vibraciones que después son radiadas por el otro lado de la superficie, de pendiendo de las propiedades de la estructura se radiará con mayor o menor intensidad. La pérdida por transmisión del sonido se fundamenta en la diferencia de niveles existentes en el recinto donde está la fuente y el recinto receptor. Si la pérdida por transmisión incrementa, quiere decir que el sonido que pasa a través de la superficie es menor. La definición directa comprende la relación logarítmica entre la potencia

incidente sobre la pared de área ws y la potencia acústica que radia la pared al

recinto 29. Se expresa con la siguiente ecuación: 9 Curso DSSII, Francisco Ruffa. Aislamiento Cap. 8

10

1

2

10w

TL Logw

= (2)

1

2

wt

w= (3)

W1= Potencia acústica sobre la pared de área Si W2 =Potencia acústica radiada por la pared de área Si t = Coeficiente de transmisión En el caso de una pared, la importancia relativa de los diferentes mecanismos que gobiernan la transmisión del sonido, varían con la frecuencia. Un procedimiento para el control de ruido es proveer una barrera acústica para reducir la transmisión de sonido. Existen 3 regiones generales de la pared o el pánel.

(a) Región 1: región controlada por rigidez (b) Región 2: región controlada por la masa (c) Región 3: región de coincidencia

Imagen 2. Variación general de la pérdida por trans misión con frecuencia

para un pánel o muro homogéneo.

Imagen tomada del libro Industrial noise control and acoustics

11

2.1.7.1. Región1: Región controlada por rigidez En frecuencias bajas, la pared o panel vibra como un todo, y la transmisión del sonido es debido a la rigidez. En la Imagen 3, que en el medio es igual en los dos lados del pánel, y el pánel es bastante delgado.

Imagen 3. Vibración del pánel en la región controla da por la rigidez, V(t) es la velocidad de vibración del pánel.

Imagen tomada del libro Industrial noise control and acoustics

En un caso de una incidencia oblicua de la onda de sonido obtenemos la siguiente expresión del poder de transmisión del sonido en un ángulo de incidencia teta:

2

1( )

1 (cos / )ts

aK

θθ

=+

(4)

En muchas situaciones en control de ruido, las ondas de sonido golpean la superficie en todos los ángulos de incidencia (incidencia aleatoria). El promedio del coeficiente de poder de transmisión del sonido para una incidencia aleatoria de las ondas de sonido esta dado por:

/2

0

2 ( ) cos sint ta a dπ

θ θ θ θ= ∫ (5)

Expresión del coeficiente de poder de transmisión del sonido en la región controlada por la rigidez, región 1:

2 2 2ln(1 ) ln(1/ )t s s s tna K K K a−= + = (6)

12

La pérdida por transmisión en la región controlada por la rigidez esta dada por la siguiente expresión:

2 210 10 1010log (1/ ) 10 log (1/ ) 10 log ln(1 )t S sTL a K K − = = − + (7)

La pérdida por transmisión en una incidencia normal esta dada por lo siguiente:

(8) 2 2

10(10)(log ) ln(1 ) 4.3429ln(1 )n S STL e K K− −= + = + (9)

O 2ln(1 ) 0.2306S nK TL−+ = (10)

La expresión final de la pérdida por transmisión para la región 1, la región controlada por la rigidez:

10 1020log (1/ ) 10 log (0.2306 )S nTL K TL= − (11)

Las cantidades a y b son el ancho y el alto del pánel; h es el espesor del pánel; 2.1.7.1.1. Frecuencia de resonancia A medida que la frecuencia de la onda incidente incrementa, la lámina va a resonar en una serie de frecuencias, llamadas frecuencias de resonancia. La frecuencia de resonancia mas baja marca la transición entre región1 y región 2. Las frecuencias de resonancia dependen de las dimensiones de la lámina. Para una lámina rectangular con dimensiones a x b x h, las frecuencias de resonancia están dadas por la siguiente expresión (Roark and Young, 1975):

2 2( / 4 3) ( / ) ( / )mm Lf c h m a n bπ = + (12)

Los factores m y n son integres, 1,2,3,…… . La cantidad Cl es la velocidad de las ondas longitudinales en el pánel de material sólido, E y σ son el módulo de Young y el radio de Poisson del material del pánel, respectivamente.

1/2

2(1 )Lw

Ec

ρ σ

= − (13)

La cantidad ρw es la densidad del material del pánel. Usualmente, la frecuencia de resonancia más baja (frecuencia fundamental) es la frecuencia más predominante. Esta frecuencia corresponde a m=n=1 en la ecuación 21

13

2 211 ( / 4 3) (1/ ) (1/ )Lf c h a bπ = + (14)

La magnitud de la pérdida por transmisión en las primeras frecuencias de resonancia es fuerte dependiendo de la amortiguación de los lados del pánel. 2.1.7.2. Región 2: región controlada por la masa Para frecuencias mas altas de la primera resonancia, la pérdida por transmisión del pánel es controlado por la masa del pánel y es independiente de la rigidez del pánel. En esta región, cierta energía acústica es transmitida a través del pánel y la restante es reflejada de la superficie del pánel. El coeficiente de la potencia del sonido transmitido para una incidencia normal esta dada por la ecuación:

2 2

1 1 1 1

11 1w S

tn

f h fM

a c c

π ρ πρ ρ

= + = +

(15)

La cantidad Ms es llamada la masa de la superficie, o la masa del pánel por unidad de área de superficie:

S wM hρ= (16)

La cantidad pw es la densidad del pánel, y p1 y c1 son la densidad y la velocidad del sonido en el aire alrededor del pánel. La pérdida por transmisión para una incidencia normal:

10log(1/ )n tnTL a= (17)

Para una incidencia aleatoria, ha sido en contra experimentalmente que la pérdida por transmisión para la región controlada por la masa esta relacionada con Tln por la siguiente expresión (Beranek, 1971):

5nTL TL= − (18)

2.1.7.2.1. Frecuencia crítica Como la frecuencia de los aumentos de la onda incidente de sonido en la región de masa controlado por la longitud de onda de las ondas de flexión en el material, que son dependientes de la frecuencia, los enfoques de la longitud de

14

onda de las ondas de sonido en el aire. Cuando esta condición ocurre, las ondas sonoras y las ondas incidentes de flexión en el pánel se refuerzan mutuamente. La vibración del pánel resultante provoca una fuerte disminución de la pérdida de transmisión panel. Este punto corresponde a la transición de la Región II de la Región comportamiento III. La frecuencia crítica está dada por la siguiente expresión (Reynolds, 1981):

23c

L

cf

c hπ= (19)

Si combinamos ecuaciones 25 y 28, encontramos que el producto (MsFc) es una función de las propiedades físicas del pánel y de la velocidad del sonido © en el aire alrededor del pánel:

23 wS c

L

cM f

c

ρπ

= (20)

2.1.7.3. Región 3: Región controlada por la amortig uación Para las frecuencias por encima de la frecuencia crítica, la pérdida por transmisión es fuertemente dependiente de la frecuencia de las ondas sonoras incidentes y la amortiguación interna del material del pánel. Para ondas sonoras que golpean contra el pánel en todos los ángulos (incidencia aleatoria) frecuencias mas altas que la frecuencia crítica, el siguiente campo empírico-incidencia expresión se aplica a la pérdida de transmisión en la región controlada por amortiguación (Beranek, 1971).

10( ) 10log ( ) 33.22log( / ) 5.7n c cTL TL f n f f= + + − (21)

La cantidad TLn(fc) es la pérdida de transmisión para una incidencia normal en la frecuencia crítica:

2

101 1

( ) 10log 1 S cn c

M fTL f

c

πρ

= +

(22)

La cantidad n es el coeficiente de amortiguación del material del pánel.

15

Para la región controlada por la amortiguación, la pérdida por transmisión es proporcional a 33.22*log10(f). Si la frecuencia es doblada, la pérdida por transmisión incrementa a 33.22*log10(2)=10 dB/octave. 2.1.7.4. Páneles compuestos con espacio de aire ent re páneles

Consiste en dos páneles separados por un espacio de aire, es usado usualmente como barreras para reducir la transmisión del ruido. Para este sistema, mostrado en la Imagen 4, la pérdida de transmisión total es influenciada por la masa de aire en el espacio entre placas, y en adición el efecto de pérdida por transmisión de cada una de las placas. El comportamiento de la curva TL de la barrera compuesta, debe ser dividido en tres regímenes.

Régimen A, ocurre por tener las placas con un espacio de aire reducido, cuando los páneles están bastante juntos, los paneles actúan como un todo.

Imagen 4. Muro compuesto con espacio de aire entre páneles.

Imagen tomada del libro Industrial noise control and acoustics

El espacio de aire entre páneles tiene un efecto despreciable. Este comportamiento ocurre en el siguiente rango de frecuencias:

1 2( ) oS S

cf f

M M

ρπ

< <+ (23)

16

La frecuencia fo es la frecuencia de resonancia de los dos páneles acoplados con el espacio de aire. Esta frecuencia esta dada por la siguiente ecuación:

1/2

1 2

1 1

2oS S

cf

d M M

ρπ

= +

(24)

La pérdida por transmisión en el régimen A esta dada por la siguiente ecuación:

10 1 2 1020log ( ) 20 log ( ) 47.3S STL M M f= + + − (25)

Cuando las páneles son movidos lejos uno del otro, las ondas estacionarias se hacen presentes, y el comportamiento del régimen B es observado. Este régimen ocurre en el rango de frecuencia de:

( / 2 )of f c dπ< < (26)

La pérdida por transmisión en el régimen B esta dada por la siguiente ecuación:

1 2 1020log (4 / )TL TL TL fd cπ= + + (27)

Cuando los páneles son separados lo suficiente, cada pánel actúa independiente uno del otro, y el comportamiento del régimen es observado, el espacio entre páneles actúa como un cuarto pequeño. Este comportamiento ocurre en el rango:

( / 2 )f c dπ> (28)

La pérdida por transmisión en esta región es la siguiente:

1 2 10

410log

1 (2 / )TL TL TL

α = + + +

(29)

2.1.8. Barrera acústica

Las barreras acústicas son efectivas frente a la problemática ambiental que se vive en las ciudades, debido al tráfico vehicular, y obras civiles ya que son un obstáculo sólido que genera una determinada impedancia entre emisor y receptor. La atenuación de la barrera acústica dependerá de sus dimensiones, materiales, distancia entre emisor y la barrera, y la distancia entre el receptor y la barrera.

17

Parte de la energía de la onda acústica que incide en la barrera se refleja, otra parte se transforma en calor al ser absorbida por la barrera, parte de la energía se transmite a través de la barrera, otra se difracta por los bordes superiores y laterales.

Imagen 5. Efecto de la barrera acústica

Imagen tomada del libro Guidelines on design of noise barriers

2.1.8.1. Barreras en exteriores

Para la transmisión del sonido a través de una barrera en exteriores, la siguiente expresión ha sido desarrollada para el nivel de presión sonora Lp en la posición del receptor y la posición de la fuente teniendo un nivel de potencia Lw en el otro lado de la barrera.

10

120log ( ) 10log 10.9P W

b t

L L DI A Ba a

= + − + − − +

(30)

Las cantidades A y B son las distancias de la fuente de ruido a la parte mas alta de la barrera y B es la distancia desde el receptor hasta la parte superior de la barrera.

La cantidad ab es el coeficiente de la barrera, y at es el coeficiente de la potencia transmitida de sonido de la barrera.

Sin la barrera el nivel de presión sonora en el receptor esta dado por la siguiente ecuación:

1020log ( ) 10.9P WL L DI d= + − − (31)

18

2.1.8.2. Pantalla móvil

Pantalla que se puede desmontar sin tener que alterar las demás condiciones medioambientales.

2.1.8.3. Fuente sonora real

Fuente sonora que hay que proteger, como por ejemplo; maquinaria, personas, animales entre otros.

2.1.8.4. Nivel de presión acústica Lp:

Diez veces el logaritmo en base diez del cociente de la presión acústica cuadrática media de un ruido con respecto al cuadrado de la presión acústica de referencia 20uPa. El nivel de presión acústica se expresa en decibelios.

2.1.8.5. Nivel de presión sonora ponderado A, Lpa

Nivel de presión sonora ponderado según la norma CEI 651. El nivel de presión sonora ponderado A se expresa en decibelios. 2.1.8.6. Nivel de presión acústica no apantallado, Lp1

Nivel de presión acústica medido en una posición no apantallada, de la fuente sonora sin la pantalla en su posición prevista. 2.1.8.7. Nivel de presión acústica apantallada, Lp2

Nivel de presión acústica, medida en la misma posición pero apantallado de la fuente sonora por la pantalla en la posición deseada. El nivel de presión acústica apantallada se expresa en decibelios.

2.1.8.8. Atenuación acústica in situ Dp

Diferencia en decibelios, entre Lp1 y Lp2 en la posición especificada, determinándose Lp1 y Lp2 tanto en bandas de un tercio de octava como en bandas de octava.

2.1.8.9. Atenuación acústica in situ ponderada A, D pa

Diferencia en decibelios, entre Lpa1 y Lpa2 en la posición especificada al usar la fuente sonora real.

19

2.1.9. Atenuación atmosférica

La reducción del ruido al pasar a través del aire depende de muchos factores como lo son:

• Distancia desde la fuente

• Contenido en frecuencia del ruido

• Temperatura ambiental

• Humedad relativa

• Presión atmosférica

2.1.9.1. Efectos del terreno

El efecto del suelo es diferente cuando se trata de superficies acústicamente duras, blandas o mixtas. La atenuación del suelo se calcula en bandas de frecuencia, para tener en cuenta el contenido en frecuencia de la fuente emisora de ruido y el tipo de terreno entre la fuente y el receptor. La precipitación puede afectar a la atenuación del terreno.

2.1.10. Perforadora de concreto

La perforadora de concreto portátil (el cual pesa menos de 40 kg) es una de las herramientas más ruidosas de la construcción (o demolición) del sitio. La descarga de aire comprimido produce su ruido dominante. Las fuentes secundarias de ruido incluyen el cilindro de caja de cabeza, delanteros y cincel.

Imagen 6. Imagen de la perforadora.

20

Imagen tomada de workers' compensation board of bc, engineering section report

Para amortiguar los gases de escape se suele conseguir ya sea un silenciador integrado, una correa en el silenciador pequeño (esto reduce de 5 dB) o por medio de tuberías de la salida de aire de distancia. Se ha reportado que la correa del silenciador es lo suficientemente larga para incluir la carcasa del cilindro el cual reduce el ruido, y al mismo tiempo proporciona un extra de 2 dB de reducción.

2.2. MARCO LEGAL Y NORMATIVO

En la siguiente normatividad se expresan leyes resoluciones y decretos los cuales está basada esta investigación.

2.2.1. Normativa Nacional

Resolución 0627 de abril de 2006, norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental. Establece definiciones técnicas para que se pueda realizar el buen ejercicio de esta norma, también determina niveles máximos permisibles de emisión de ruido por sectores. Se describen los equipos necesarios para realizar las mediciones de ruido así como también se establece la metodología de medición, análisis de datos y presentación de informes. Se dictamina la vigilancia y el control del cumplimento de esta resolución. Resolución 8321 del 4 de agosto de 1983, norma nacional del Ministerio de Salud. Se establecen normas sobre protección y conservación de la audición, la salud y el bienestar de las personas, por causa de la producción y emisión de ruidos. Decreto 948 del 5 de Junio de 1995, este decreto determina cuatro (4) zonas dependiendo del clima de ruido de cada zona, en las cuales prohíbe la generación de ruido que traspase los límites de una propiedad, y dispone que las autoridades ambientales competentes fijarán horarios y condiciones para la emisión de ruido permisible en los distintos sectores.

Resolución 6919 del 19 de Octubre de 2010, Establece el Plan Local de Recuperación Auditiva en el Distrito Capital con el objetivo de controlar y reducir las emisiones de ruido de manera progresiva y gradual conforme a la

21

clasificación de las localidades más afectadas como son: Kennedy/ Fontibón, Engativá, Chapinero, Puente Aranda, Mártires y Antonio Nariño, y el cual se aplicará a las personas naturales o jurídicas, públicas o privadas de establecimientos industriales, comerciales o prestadores de servicios cuyas actividades, obras o proyectos generen ruido que sobrepase los límites permisibles de presión sonora.

Norma NTC 3428 Acústica, Sonómetros (Medidores de la intensidad del sonido). Describe las definiciones técnicas, requerimientos generales, características del micrófono de medición, tipos de filtros de ponderación, calibración del equipo de medición y evaluación del manual de instrucción.

Norma NTC 3520 Acústica, Descripción y medición del ruido ambiental. Obtención de datos relativos al uso en campo. Descripción de la metodología de medición de ruido ambiental, obtención y análisis de los datos.

2.2.2. Normativa Internacional

La norma ISO 10847 de 1997 describe la medición in situ de las pérdidas por inserción de una barrera acústica, aportando los puntos de fuente y de micrófono respectivo, también tiene en cuenta las dimensiones de la barrera acústica. Se determina la pérdida por inserción a partir de la diferencia de nivel antes y después de la instalación de barreras acústicas y cuando la barrera ya ha sido instalada, se utiliza un método indirecto para estimar los niveles de presión de sonido antes de la instalación de la barrera mediante la medición en otro lugar que ha sido establecido como equivalente.

La norma ISO 3740 Determinación de niveles de potencia sonora de fuentes de ruido, como maquinaria y otros equipos generadores de ruido, con ayuda de cierta normativa aplicada para esta finalidad de niveles de potencia. La norma ISO 4871. Declaración y verificación de emisión de ruido de maquinarias y equipos. Esta norma proporciona información sobre la declaración de valores de emisión de ruido, especificando un método para verificar la declaración de emisiones de ruido. La norma UNE–EN ISO 1182. Especifica métodos in situ para la determinación de la atenuación acústica de las pantallas acústicas móviles para fines industriales. En esta norma se proporciona información sobre el método de medición de la atenuación acústica de la barrera con fuente artificial y real.

22

También se presenta una corrección del ruido de fondo, cuando la diferencia del nivel de ruido emitido por la fuente y el ruido de fondo esta entre 6 a 10 dB

3. METODOLOGÍA

3.1. TIPO DE LA INVESTIGACIÓN

Esta investigación se enmarca en el ámbito empírico - analítico ya que se va a estudiar un fenómeno que ocurre en la realidad para después analizar su comportamiento y gracias a esto, obtener resultados objetivos en pro a las personas que transitan en las zonas aledañas de las obras civiles en vías públicas, por esta razón la implementación de las barreras acústicas puede ser una solución a esta problemática ambiental.

3.2. LINEA DE INVESTIGACIÓN USB / SUB-LINEA DE FAC ULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA

Este proyecto se caracteriza por proponer una solución a la problemática de la contaminación auditiva para obtener una mejor calidad de vida para la comunidad, por esta razón está vinculado a, tecnologías actuales y sociedad, aplicando las herramientas actuales para el control de ruido y la acústica, mejorando la salud y bienestar de las persona. La sub línea de facultad está dirigida hacia, análisis y procesamiento de señal, ya que por medio de dispositivos electrónicos se puede recolectar información para poder analizar la atenuación del ruido con la implementación del elemento diseñado. Campo temático

3.3. HIPÓTESIS

Con la implementación de las barreras acústicas para obras civiles en vías públicas, se llegará a atenuar la contaminación auditiva generada por la perforadora de concreto, teniendo en cuenta los factores meteorológicos, condiciones del suelo, materiales que la conforman y la superficie de la barrera ya que pueden afectar el funcionamiento de la barrera acústica.

23

3.4. VARIABLES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES

3.4.1.1. Variables dependientes:

• Absorción de la barrera • Atenuación de la barrera

3.4.1.2. Variables independientes:

• Factores meteorológicos • Materiales que conforman la barrera acústica • Superficie total de la barrera acústica • Potencia acústica de la fuente • Irregularidad del suelo • Distancia entre barrera y receptor • Tipo de suelo

3.5. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN

3.5.1. Fuentes La información que fundamenta la investigación va a ser proporcionada por la tesis de grado realizada en la Universidad de San Buenaventura titulada MEDICIÓN Y PROPUESTA DE CONTROL DE RUIDO, GENERADO POR MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN, así como también de normativa vigente internacional y finalmente información técnica de diferentes materiales. 3.5.2. Instrumentos de medición Los dispositivos electrónicos adecuados para llevar a cabo la medición son el sonómetro y la estación meteorológica, instrumento suministrado por la universidad. 3.6. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN Para poder obtener resultados objetivos de la eficacia de la barrera es necesario realizar la medición de la atenuación de la barrera acústica, esta

24

medición se realizará bajo la norma UNE-. A continuación la descripción del procedimiento de medición:

En primer lugar, para cualquier medición in-situ se debe realizar un estudio de campo, para determinar el lugar de medición lo mas alejado posible de superficies reflejantes. Después de determinar el lugar de medición, se determina el tipo de fuente real o artificial, para el caso de la fuente real, se determinan los puntos de medición bajo el criterio de la norma, la cual dice que los puntos se deben ubicar perpendiculares al pánel y los puntos deben ir ubicados en las siguientes distancias desde la barrera;

Punto 1 a ¼ de la altura de la barrera, Punto 2 a ½ de la altura de la barrera, Punto 3 a la altura de la barrera, Punto 4 a 2 veces la altura de la barrera. Este procedimiento se realiza de la misma manera sin la barrera acústica en funcionamiento. La duración de cada muestra se determinará dependiendo de el tipo de fuente, en este caso se tomará muestras de 20 seg de duración cada una, debido a limitación del préstamo de la herramienta se realizaran 2 repeticiones por punto, con su respectivo cálculo de promediación energética e incertidumbre.

4. DESARROLLO INGENIERIL

4.1. TIPO DE FUENTE

Tras observar la fuente sonora mas ruidosa utilizada en obras civiles, se determina que la perforadora de concreto es una fuente esférica ya que el frente de onda de esta maquinaria diverge su energía cuando se propaga en el tiempo y el espacio, debido a sus características mecánicas y a la superficie de impacto, no se mantiene constante y se reduce su amplitud a medida que se aleja de la fuente de ruido. Es importante realizar un análisis objetivo de una perforadora de concreto medida, cabe aclarar que la perforadora analizada y la perforadora medida con la barrera no son las mismas, simplemente es un punto de referencia.

25

4.1.1. Análisis energético de una perforadora de c oncreto

Para el desarrollo de las barreras acústicas fue necesario realizar un análisis de la perforadora de concreto con el fin de diseñar una barrera que estuviera dentro del ancho de banda en donde esta la mayor concentración de la energía emitida por dicha maquina.

En la universidad de San Buenaventura se desarrolló un proyecto de grado titulado “Medición y propuesta de control de ruido generado para maquinaria para construcción10”, en donde se realizo una medición del nivel de presión sonora generado por una perforadora de concreto y el compresor de aire, maquinaria utilizada en la empresa CONSTRUCCIONES KYOTO EU, con el fin de obtener una propuesta de control de ruido que proporciona información para mitigar el ruido y el impacto de este, sobre los trabajadores de esta empresa. En esta propuesta se pueden visualizar mapas de ruido del espacio de operación de esta maquinaria así como también información acerca de la protección auditiva por parte de los trabajadores

Los resultados más relevantes extraídos de este proyecto de grado, fueron los siguientes:

La perforadora de concreto que se midió tiene las siguientes características

PERFORADORA NEUMÁTICA

Marca: Sullair Referencia : MRD-30 Peso : 15,42 kilogramos Longitud : 53,34 centímetros Cadencia de impacto : 2300 golpes/minuto Consumo de aire : 53 cfm Peso al embrague : 17,24 kilogramo El espectro en frecuencia de la perforadora de concreto, se obtuvo del punto de medición más cercano a la perforadora ya que era el punto en donde se presentaba mayor nivel de presión sonora. Se realizó una comparación del filtro de ponderación utilizado para cada medición.

10

MEDICIÓN Y PROPUESTA DE CONTROL DE RUIDO, GENERADO POR MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN Tesis de grado: Universidad de San Buenaventura, Facultad de ingeniería de sonido Autores: Gómez Ortiz, Oscar Andrés y Guzmán Rodríguez, Briham David

26

Gráfica 1. Nivel de presión sonora de la perforador a Medido en filtros de ponderación flat y A.

Gráfica tomada del proyecto de grado MEDICIÓN Y PROPUESTA DE CONTROL DE RUIDO, GENERADO POR MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN

En la medición realizada se puede observar el espectro en frecuencia de la perforadora, mostrando que en frecuencias altas hay un incremento del ruido, debido a que el cincel de la perforadora hace contacto con el suelo, generando impactos, los cuales son los más molestos para el ser humano. En las frecuencias medias se puede ver una linealidad en el nivel, pero ya en frecuencias bajas dependiendo del filtro se llega a tener niveles altos. Por esta razón es de gran importancia darle una solución efectiva a las frecuencias molestas y perjudiciales para las personas, las cuales abarcan un ancho de banda que va desde 1 kHz hasta 20 kHz.

En este tipo de maquinaria se presentan variaciones de ruido importantes debido al uso al que se destine, estas variaciones se presentan dependiendo del tipo de suelo, ya que la composición física de los diferentes tipos de suelos incrementarán o disminuirán el nivel de ruido generado por el impacto del cincel con el suelo, a continuación se presentan las mediciones con dos tipos de suelo; mezcla de piedra y concreto.

27

Gráfica 2. Niveles de presión sonora de la perforad ora en Diferentes tipos de ruido

Gráfica tomada del proyecto de grado MEDICIÓN Y PROPUESTA DE CONTROL DE RUIDO, GENERADO POR MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN

Se observa que dependiendo del tipo de suelo, se tiene un incremento en las frecuencias altas, ya que el cincel y el piso son materiales que dependiendo de sus características reflectoras y absorbentes se tiene una variación en su contenido energético. Por otro lado se puede observar que en frecuencias bajas, el nivel de ruido no varía considerablemente, ya que dependiendo del tipo de motor de la máquina, se genera un tipo de ruido con tendencia incrementar la energía en frecuencias bajas. Cabe aclarar que el espectro en frecuencia del ruido generado por esta maquinaria varía dependiendo de las condiciones de la medición y el espacio en donde se utiliza esta maquinaria. Analizando más a fondo los valores arrojados por la medición los cuales se muestran en las gráficas 1 y 2, se observo que desde la frecuencia de 500Hz se empieza a incrementar el nivel de ruido, llegando hasta los 8kHz que es el nivel mas alto, lo cual conlleva a una cadena importante de afecciones tanto a las personas como a las aves, ya que está en el ancho de banda en el cual se encuentra la voz humana y el trinar de las aves. Partiendo de la importancia que tiene este ancho de banda, partieron los criterios de diseño concentrado en este espectro sonoro. Para el diseño de la barrera acústica se realizaron los cálculos teóricos de la pérdida por transmisión, el cual ayudó a determinar las dimensiones y el tipo de barrera a desarrollar. Ya que el estimado que arrojan estos cálculos matemáticos no aciertan a la realidad pero si da una visión mas despejada de las dimensiones de la barrera acústica.

28

Es de gran importancia establecer los factores a los cuales va a estar expuesta la barrera, como factores climáticos, irregularidad del terreno, tipo de suelo, área de la obra, flujo vehicular y peatonal y tipo de obra a desarrollar.

4.2. MATERIALES Y SUS PROPIEDADES

Es de gran importancia analizar las características de distintos materiales para las distintas secciones de la barrera como son la sección de aislamiento y la sección de acondicionamiento, también hay que tener en cuenta la movilidad, el ensamble de las dos caras, la estabilidad y el acabado.

La barrera acústica es de uso en exteriores por ende hay que tener en cuenta el recubrimiento con materiales que sean resistentes a la intemperie.

A continuación se muestran características de distintos materiales:

4.2.1. Frescasa

La frescasa esta fabricada con vidrio fundido que pasa por una pieza de agujeros muy finos que al solidificarse tienen la suficiente flexibilidad para ser usado como fibra.

Es aislante térmico y acústico de lana de vidrio no hidrófila sin recubrimiento, material inorgánico biológicamente inerte el cual no absorbe humedad, ni ayuda al desarrollo de hongos. Este material como aislante acústico posee un coeficiente medio de absorción de 0,95 ideal para instalar entre las paredes divisorias de los sistemas constructivos livianos. Por ser una manta de celda abierta, absorbe entre sus cavidades el sonido, y reduce su intensidad. Sus principales propiedades son: buen aislamiento térmico, inerte ante ácidos, resistente a altas temperaturas.

29

Tabla 1. Características de la frescasa.

Características CantidadDimensiones (m) 7,5 * 1,20

2,53,5

Peso (Kg/dm3) 1,7511 (3,5'')8 (2,5'')

0,85 (2,5'')1,05 (3,5'')

Frescasa

Espesor (pulgadas)

Coeficiente de reducción de ruido

Resistencia térmica (F.ft2.h/BTU)

4.2.2. Fibrocemento

Este material es fabricado a base de cemento, arena, fibras naturales y aditivos seleccionados, que después de ser sometidos a procesos de auto clavado, adquieren las propiedades requeridas.

Como características principales de las placas de fibrocemento, señalamos que son fáciles de cortar y perforar, son también impermeables y se emplean como material acabado de cubiertas y para el recubrimiento de exteriores, es así como obtenemos protección de factores climáticos como la lluvia. Como ventaja principal, decimos que el fibrocemento es económico, y es por ello que podemos verlo en la construcción de almacenes, cobertizos y naves industriales, las pacas diseñadas con este material pueden tener formas lisas y onduladas, sus longitudes varían dependiendo de la necesidad de cada usuario.

Al instalarse en ambientes exteriores debe utilizar siempre selladores y acabados de superficie, pastas o estucos, para reducir riesgos de los efectos de la intemperie en la estructura del panel y soporte.

· Impermeable.

· Incombustible.

· Imputrescible.

· Resistente a los cambios bruscos de temperatura.

30

Tabla 2. Características del fibrocemento

Características CantidadDimensiones (m) 1,22 * 2,44

468

101218

Densidad (Kg/m3) 120017,826,735,744,653,580,2

Resistencia termica (m2.K/W) 0,023Combustibilidad No combustible

Peso (Kg)

Fibrocemento

Espesor (mm)

4.2.3. OSB (Oriented Strand board):

Este material esta elaborado a partir de virutas de madera, las cuales son prensadas a presiones y temperaturas determinadas. Es un producto amigo del medio ambiente. Durante el proceso de producción de las placas, es posible el mejor aprovechamiento de los troncos de madera - el OSB utiliza 96% contra 56% del aglomerado, lo que permite optimizar el costo del producto, haciéndolo ecológicamente más eficaz.

Otro aspecto relevante es la no utilización de árboles adultos en la fabricación del OSB. Su materia prima es constituida únicamente por madera de pequeñas dimensiones, proveniente de florestas administradas de forma sustentable. Producido a partir de madera reforestada de pino, que es una especie forestal de rápido crecimiento, emulsión parafínica, resinas resistentes a la humedad y al agua, el Oriented Strand Board es un panel de madera compuesto por tres a cinco capas. El producto nacional posee cuatro capas - dos externas orientadas en el sentido longitudinal y dos internas, cruzadas en el sentido perpendicular. La norma seguida por la producción es el proceso de fabricación 100% automatizado y el alto nivel de orientación de las tiras en las capas externas y internas - aproximadamente 90% del proceso es orientado - aseguran propiedades técnicas superiores.

31

En el procedimiento de pegado, las dos capas externas y longitudinales reciben MPUF y las capas internas y transversales, MDI. La función de la resina es garantizar que las placas no se despeguen con la acción del agua. Los adhesivos a prueba de agua son los más utilizados en la fabricación del OSB por ser extremamente resistentes a la intemperie y no degradados en presencia de humedad. La aplicación de cola líquida asegura un equilibrio del contenido de humedad similar a la humedad predominante de 8 +/- 3%.

La madera utilizada para la producción de las láminas, en su mayoría es de confieras (pino y abeto).

Muchos son los fundamentos que otorgan al OSB la denominación de un excelente material de construcción. Dentro de ellos podemos destacar su resistencia mecánica, rigidez, aislación y capacidad para absorber diferentes solicitaciones. El tablero OSB tiene una amplia aplicación en el sector construcción de viviendas, en todos los tipos existentes, dentro de los cuales se destacan:

• Base de cubierta de techo. • Diafragma de rigidización lateral. • Pisos. • Escalas. • Vigas doble T. • Tarimas. • Páneles divisorios.

Tabla 3. Características de la madera OSB

Caracteristicas Cantidad2440 * 12002440 * 12202500 * 1250

Espesor (mm) De 6 hasta 40600680

Peso(Kg) 20 a 40

OSB (Oriented Strand Board)

Densidad tipica (Kg/m3)

Dimensiones (mm)

32

4.2.4. Triplex:

Las láminas de triplex están fabricadas con chapas de madera, las cuales por ser un producto de origen natural presentan variaciones en su color, veta y textura; que son características propias de la madera y en particular de cada especie, lo que le proporciona una apariencia especial y particular a cada lámina de triplex.

Es un producto inmunizado de fábrica contra todo tipo de hongos, insectos y plagas tropicales.

Tabla 4. Características del triplex

Caracteristicas CantidadDimensiones (m) 2,44 * 1,22

479

1215187

1214192233

Porcentaje de humedad (%) 7 al 10

Espesor (mm)

Peso aproximado (Kg)

Triplex

4.2.5. Foamy

El foamy o goma EVA es un polímero tipo termoplástico, conformado por unidades repetitivas de etileno y acetato de vinilo. Sus características más significativas son:

• Es fácil de pegar.

• Es fácil de cortar.

• Es fácil de pintar.

• Baja absorción de agua.

• Es lavable.

• No es tóxico.

• No es dañino al medio ambiente, se puede reciclar o incinerar.

• Fácil de moldear al calor.

33

El rango de densidad de este tipo de productos esta entre 40 y 90 Kg/m3, y se considera que es de alta densidad cuando supera los 75 Kg/m3

4.2.6. Vidrio templado

Para fabricar el vidrio templado térmicamente, el vidrio flotado se calienta gradualmente hasta una temperatura de reblandecimiento entre 575 y 635 grados Celsius para después enfriarlo muy rápidamente con aire. De esta manera se consigue que el vidrio quede expuesto en su superficie a tensiones de compresión y en el interior esfuerzos de tensión, dándole una mayor resistencia estructural, teniendo la ventaja adicional de que en caso de rotura el vidrio se fragmenta en pequeños trozos inofensivos( por lo que se considera uno de los tipos de vidrio de seguridad). Todas las manufacturas, ya sean cortes de dimensiones, canteados o taladrados deberán ser previamente al templado. Ya que si se realiza posteriormente se provocaría la rotura del mismo.

La resistencia a la flexión del vidrio recocido al templarlo aumenta desde 400kp/cm2 hasta 1200 – 2000 Kp/cm2, lo que equivale de 4 a 5 veces la resistencia de un vidrio normal.

Peso (Kg)=densidad * grosor * m2

Tabla 5. Características del vidrio templado

Caracteristicas CantidadDimensiones (m) m2

3456810

Densidad (Kg/m3) 25007,510

12,5152025

Vidrio templado

Peso aproximado (Kg)

Espesor (mm)

34

4.2.7. Materiales de acabado

Los materiales de acabado implementados en la barrera son: Masilla Pintura Pegante Lija Manta asfáltica Esquineros en plásticos

4.3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA BARRERA ACÚSTICA

Analizando la medición realizada antes mencionada, se determinó que el espectro en frecuencia crítico de la perforadora de concreto esta entre 400Hz hasta 16kHz, con este ancho de banda se establecieron los parámetros, con los cuales se determinó el diseño acústico de la barrera.

El diseño de la barrera acústica esta dividido en 2 secciones, una es aislante y la otra es absorbente.

Dimensiones de la barrera por modulo:

Altura: 2.0 metros

Ancho: 1.22 metros

Espesor: 0.11 metros

4.3.1. Sección de aislamiento Para poder llegar a tener una gran efectividad en el aislamiento acústico, se diseñó un sistema constituido por dos pantallas las cuales tienen como característica un gran contenido de masa para poder detener las ondas sonoras provenientes de la perforadora así como también sus dimensiones, que van a llegar a tener una repercusión en el ancho de banda de la barrera acústica.

La barrera esta constituida por dos módulos unidos por bisagras, las cuales permiten distintos ángulos de apertura para abarcar una mayor o menor área

35

de atenuación, cabe aclarar que a medida que el ángulo se cierra, la barrera va a perder zona efectiva, esto hace que el sonido pase mas fácil a través de la barrera, por esta razón solo se contempló un único ángulo.

Ya que este sistema esta diseñado para terrenos regulares se instaló un sistema de rodamientos, el cual permite que las barreras tengan una mejor movilidad en el lugar de aplicación.

Imagen 7. Rodamientos de la barrera acústica.

Los materiales utilizados para el aislamiento acústico fueron los siguientes:

• Fibrocemento • Madera OSB • Foamy • Frescasa • Marco metálico

El fibrocemento fue elegido debido a su buen comportamiento en la intemperie, es ideal para aislar ruido debido a su densidad, sencillo de recortar y perforar, y es un material económico. La madera OSB es una madera amigable con el medio ambiente, con una buena capacidad de aislamiento acústico, resistente a la intemperie y es económica. El foamy es un material que presenta deflexión, es ideal para desacoplar páneles y así evitar las vibraciones. El marco metálico fue usado para separar la lámina de fibrocemento de la de madera OSB, fue usado debido a que el metal es un material resistente, y le da firmeza a la estructura.

36

Las características del sise realizaron los cálculos de pérdida por transmisión (TL), los cuales determinaron los materiales y las dimensiones de la barrera acústica.

El cálculo de pérdida por trasmisión permite una mejor visualización de la efectividad que se puede llegar a obtener con ciertos parámetros y características de los materiales

Imagen 8. Sistema del aislamiento acústico de la ba rrera.

4.3.1.1. Cálculo de TL para dos láminas

Para el diseño del aislamiento, es necesario realizar un cálculo de pérdida por transmisión entre las dos láminas con un espacio de aire entre ellas, para poder obtener un estimado de la pérdida por transmisión, ya que los módulos están compuestos del acondicionamiento acústico y las condiciones ambientales en las cuales la barrera actuará agregan un gran margen de error.

Los materiales implementados para la región de aislamiento de la barrera son:

• Lámina de madera OSB. • Lámina de fibrocemento.

Características y dimensiones de los materiales implementados:

El cálculo de pérdida por transmisión, requiere constantes las cuales provienen de las propiedades físicas y mecánicas de cada material, estas constantes son las siguientes:

37

• wρ = Densidad del material ( 3/kg m )

• LC = Velocidad longitudinal del sonido en el material ( /m s )

• SM = Masa superficial del material (2/kg m )

• η = Factor de amortiguamiento

• E = Módulo de Young´s (Pa) • σ = Radio Poisson´s

Tabla 6. Características físicas y dimensiones del sistema con fibrocemento y madera 11

cL ,m/s 2960,000 cL ,m/s 4680,000

ρw 2400,000 ρw 640,000

Msfc 50200,000 Msfc 8160,000

η 0,020 η 0,020

E 20,700 E 13,700

σ 0,130 σ 0,150

h 0,015 h 0,020a 2,000 a 2,000b 1,220 b 1,220

Distancia entre placas 0,080

PROPIEDADES FISICAS Fibrocemento Madera

Panel 1 Panel 2

Dimensiones Dimensiones

Parámetros del ambiente escogidos para el desarrollo del cálculo.

Tabla 7. Velocidad del sonido y densidad del aire

C(m/s) 345,6

ρ(kg/m^3) 1,188

Parametros del ambiente

Parámetros acústicos de las láminas por material

11

Libro INDUSTRIAL NOISE CONTROL AND ACOUSTICS, Randall F. Barron, 2001

38

La frecuencia 11f es la frecuencia de resonancia más baja (frecuencia

fundamental), fue calculada por la siguiente ecuación:

1020log ( ) 10.9P WL L DI d= + − − (30)

La masa superficial (Ms) fue calculada por medio de la ecuación:

S WM hρ= (31)

La frecuencia crítica Cf fue hallada por medio de la siguiente ecuación:

23c

L

cf

c hπ= (32)

Tabla 8. Propiedades acústicas del fibrocemento y l a madera

f11(Hz) 18,56 f11(Hz) 39,12

Ms(Kg/m^2) 36 Ms(Kg/m^2) 12,8

fc(Hz) 1394,4 fc(Hz) 637,5

Coef 0,03 Coef 0,03

PROPIEDADES ACUSTICAS

68,98

687,55

0,03

Parametros de las dos palcas

Fibrocemento Madera

fo(Hz)

c/2(pi)d(Hz)

Coeficiente medio

TL total del sistema

Para poder determinar el TL de todo el sistema completo, se hallo el coeficiente

de transmisión tna , la pérdida por transmisión en incidencia normal al pánel

nTL , en la región controlada por masa. Obteniendo los resultados de nTL , se

determina la pérdida por transmisión en incidencia aleatoria al pánel dependiendo de la frecuencia evaluada se determina la ecuación apropiada para obtener los valores por banda de octava. En relación a lo anterior se determina la pérdida por transmisión de todo el sistema para las frecuencias desde 125 Hz hasta 16 kHz, por banda de octava.

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Tabla 9. Pérdida por transmisión de un sistema de d os Láminas con un espacio de aire.

PÉRDIDA POR TRANSMISIÓN

f[Hz] TL[dB]

125 33,7

250 51,2

500 69,3

1000 51,2

2000 51,6

4000 71,6

8000 91,6

16000 111,6

Obteniendo la pérdida por transmisión, se puede analizar las frecuencias en las cuales el pánel actuara como un obstáculo al ruido generado por la perforadora, lo que con esto se puede determinar la efectividad de un pánel solo con dos láminas separadas entre si, por un espacio de aire en condiciones ideales.

En la Tabla 8. se puede observar que a medida que se aumenta la frecuencia, la eficiencia del sistema aumenta, ya que detiene en gran mayoría la energía que se transmite por el pánel, debido a que cuando la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuye, permitiendo que las dimensiones detengan las ondas sonoras. Para frecuencias bajas la eficacia disminuye ya que las dimensiones no se igualan a la longitud de onda de estás.

En las frecuencias evaluadas, se observa que el pánel presenta una pérdida por transmisión adecuada, esta determina el espacio de aire y el espesor de las láminas que se utilizaran en el diseño, como base de la zona de aislamiento.

Cabe aclarar que este cálculo es una aproximación ya que no se tiene en cuenta las condiciones reales de uso, las cuales varían dependiendo del lugar y condiciones atmosféricas.

4.3.1.2. Pérdida por inserción

Para el diseño de la barrera se halló la pérdida por inserción ya que nos da una idea que tanto puede llegar a atenuar la barrera acústica interpuesta a las distancias, las cuales se tomaron en la medición de la perforadora de concreto.

40

Para hallar la pérdida por inserción fue necesario hallar la distancia entre la fuente y la parte superior de la barrera (A), la distancia entre el receptor y la parte superior de la barrera (B), la distancia entre la fuente y el receptor (d).

La fuente se ubicó a 1 metro de la barrera a nivel del piso y las distancias B Y d, se tomaron con respecto a las distancias establecidas en los puntos de medición como se puede observar en la tabla 16.

Tabla 10. Distancias para el cálculo de la pérdida por inserción.

Dist. PUNTO 1(m) PUNTO 2(m) PUNTO 3(m) PUNTO 4(m)

B 0,58 1,04 2,02 4,01

d 1,61 2,11 3,11 5,11

A 2,24 2,24 2,24 2,24

Determinadas las distancias, se procede a hallar el número de Fresnel, el cual se halla con la siguiente ecuación:

[ ]2N A B d

λ= + − (33)

Por el método de cálculo de sueloA 12, los valores del nivel de atenuación que

son negativos se aproximan a 0 dB, dejando los valores positivos como corresponden.

10log(3 10 ) sueloIL NK A= + − (34)

A continuación se presentan los datos de pérdida por inserción por punto:

Tabla 11. Pérdida por inserción por punto.

PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4

IL(dB) IL(dB) IL(dB) IL(dB)

250 13,13 13,01 12,94 12,91

500 15,81 15,68 15,61 15,57

1000 18,65 18,51 18,44 18,40

2000 20,47 20,33 20,25 20,21

4000 20,44 20,30 20,21 20,17

PÉRDIDA POR INSERCIÓN

Frecuencia (Hz)

12

ISO 9613-2, Acoustics - Attenuation of sound during propagation outdoors, International standard, 1996

41

Se puede observar en la tabla 11 que la pérdida por inserción aumenta a medida que incrementa la frecuencia por cada punto.

4.3.2. Sección absorbente

El acondicionamiento acústico de la barrera esta constituido por material absorbente, para que el campo energético no se incremente al momento de usar la perforadora, perjudicando la salud del operario.

Los materiales que constituyen la sección absorbente, son los siguientes:

• Triplex • canales • Fibrocemento • Frescasa • Lona codra

La frescasa presenta altos coeficientes de absorción, por lo que es ideal para la sección absorbente de la barrera para así evitar el incremente del campo energético. El fibrocemento fue elegido debido a su buen comportamiento en la intemperie, ya que es el como marco que cubre la frescasa, es sencillo de recortar y perforar y es un material económico. La lona codra es un material impermeable, fácil de limpiar y económico. Se usaron las canaletas debido a que son maleables y livianas.

La sección absorbente va acoplada al sistema de aislamiento por medio de una lámina de triplex que va contra la de osb desacoplado debidamente con foamy para evitar el ruido por vibración. Sobre la lamina de triplex va un marco de aluminio alrededor de toda la barrera, este marco en aluminio es para poder instalar el marco en fibrocemento que cubre tanto la sección de aislamiento como la de acondicionamiento y para agarrar la lona codra que protege la frescasa y la presiona contra el triplex.

42

Imagen 9. Composición de la barrera acústica.

Imagen 10. Recubrimiento del material absorbente co n tela.

Las cuatro ruedas son en goma las cuales giran en todas las direcciones y las dos de las esquinas tienen sistema mecánico de frenos. Estas están acopladas al marco metálico que hace parte de la sección del aislamiento, a su vez están desacopladas entre si con caucho, para evitar el ruido por vibración que se puede generar entre estas dos superficies y para ayudar al amortiguamiento de la barrera acústica al momento de transportarla.

Imagen 11. Sistema de ruedas con material resilente .

43

Los dos módulos están unidos por medio de bisagras acopladas al marco metálico por medio de foamy para evitar el ruido por vibración entre superficies, las bisagras permiten la apertura en distintos ángulos los cuales determinan el área efectiva de atenuación.

Para poder hermetizar la barrera acústica se le instaló, láminas de fibrocemento a los lados de la barrera y en la parte superior, así como también se le aplicó manta asfáltica para impermeabilizar y cubrir cualquier filtración. También se le instalaron manijas para ayudar a que la movilización de la barrera sea más fácil.

Imagen 12. Barrera acústica finalmente acoplada.

5. MEDICIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

5.1. PROCEDIMIENTO PREVIO DE MEDICIÓN

5.1.1. Descripción del procedimiento de medición

La medición de la perforadora de concreto con la pantalla móvil en funcionamiento se realizó bajo los requerimientos exigidos en la norma UNE–EN ISO 1182, Medición in situ de la atenuación acústica de una pantalla móvil.

44

5.1.1.1. Lugar de la medición

La medición de la barrera fue realizada atrás del portal de Transmilenio de las américas, en campo abierto, en donde la única superficie reflejante era la calle en concreto.

Imagen 13. Lugar de medición

Imagen tomada de GOOGLE EARTH

5.1.1.2. Puntos de medición

Se dispuso la barrera a un ángulo de 140 grados, en donde se tomaron 4 puntos de medición perpendiculares a cada panel, correspondientes a ¼ de la altura de la barrera, la mitad, la altura de la barrera y el doble de la altura, el operario de la perforadora se ubico a 1 metro del centro de la barrera, referente a lo que son los sonómetros implementados se montaron a una altura de 1,7 m ya que es una aproximación a la altura promedio de las personas en Colombia.

Imagen 14. Medición de la perforadora de concreto con la barrera acústica.

45

Se realiza el mismo proceso, con la misma configuración inicial de la medición con la barrera acústica, en el mismo punto de fuente, así como se puede observar en la imagen 3.

Imagen 15. Medición de la perforadora de concreto sin la barrera acústica.

Los puntos de medición se establecieron como se puede observar en la imagen 16, ya que estos puntos tienen que ir perpendiculares a la barrera, en este caso

Imagen 16. Puntos seleccionados para la medición se gún la norma

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5.1.1.3. Horario de medición Las mediciones se realizaron comenzando a la 1:30 pm finalizando a las 4:30pm.

5.1.1.4. Tiempos de medición

Debido al tipo de fuente, la cual no es constante, es impulsiva, la duración de la medición por punto fue de 20 segundos ya que se considera suficiente para tomar las variaciones significativas de la fuente, también se tenían que perforar bloques de concreto los cuales al cabo 25 segundos aproximadamente están destruidos, por esta razón se tomo el tiempo de medición.

5.1.1.5. Condiciones de medición Las condiciones tanto ambientales como las características del terreno, que se tuvieron en el lugar de medición, fueron las siguientes;

• Tipo de suelo: concreto • Presión Barométrica: 564 milibares • Porcentaje de la Humedad relativa : 67% • Velocidad : 2.5 m/s • Temperatura : 18,1 grados centígrados • Ruido de fondo: 38.55 dB

5.1.1.6. Instrumentación

La instrumentación que se utilizó para llevar a acabo la medición fueron los siguientes:

• Dos sonómetros Svantek. Tipo 2 • Taladro eléctrico • Estación meteorológica • Barrera acústica • Extensión

5.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Con los valores arrojados por la medición de la barrera acústica, se realizó un promedio de todos los puntos por lado como se muestra en la Imagen 16 y finalmente se promedió todos los puntos de cada lado para poder observar el comportamiento energético del ruido con y sin barrera. A continuación se

47

presenta el análisis del ruido generado por la perforadora apantallado y no apantallado. Como se puede ver en la gráfica 3 a medida que aumenta la frecuencia se puede apreciar que hay un incremento de densidad energética sin la pantalla. A comparación de el ruido con la pantalla en funcionamiento que a medida que la aumenta la frecuencia disminuye la densidad de energía. Consecuentemente se tiene un comportamiento tolerable el ruido generado por la perforadora cuando la barrera esta en funcionamiento.

En frecuencias medias bajas se observa que la diferencia entre el ruido con y sin pantalla es mínima ya que la energía en estas frecuencias es generada por el motor de la perforadora y la barrera no alcanza a atenuar gran cantidad de energía a diferencias de las frecuencias medias y altas.

Gráfica 3. Niveles de ruido total con pantalla Vs s in pantalla en 1/3 por octava .

De 500 Hz a 1600 Hz la densidad energética con la barrera en funcionamiento es bastante plana con mínimas variaciones que oscilan entre 0,12 dBA y 0,87 dBA, obteniendo un campo significativamente homogéneo en este ancho de banda.

En las frecuencias de 2000 Hz a 4000 Hz la densidad energética varía con y sin barrera, esto puede ser debido a las características de la fuente sonora y al medio, ya que la variación sin barrera determina el comportamiento de la perforadora en los puntos establecidos, por ende se obtuvo una variación en las mismas frecuencias con la barrera en funcionamiento.

48

El lugar de la medición presentaba un ruido de fondo bajo generalmente desde frecuencias medias hasta frecuencias altas, pero se incrementa la energía en frecuencias bajas, ya que es generada por diferentes fuentes sonoras como el motor de automóviles pesados y livianos.

Gráfica 4. Niveles del ruido de fondo en 1/3 por oc tava

Entre 250 Hz y 10000 Hz el ruido de fondo decrece de 54,66 dBA hasta 29,91 dBA, teniendo un campo considerablemente bajo, lo cual cuando la perforadora esta en funcionamiento, el ruido en esas frecuencias se altera el campo sonoro, llegando a causar problemas en la salud de los transeúntes.

Gráfica 5. Nivel del ruido total sin pantalla Vs ru ido de fondo en 1/3 por octava

Debido a la longitud de onda de las frecuencias bajas la barrera acústica no presenta una buena atenuación, pero a medida que incremente la atenuación

49

se hace mas notoria, llegando a tener valores de atenuación que van de 4,43 dBA hasta 17 dBA en 20000 Hz. La atenuación de la barrera in-situ se hallo con la siguiente ecuación

1 2P P PD L L= − (36)

Gráfica 6. Niveles de atenuación de la barrera en 1 /3 por octava

Obteniendo los valores de la atenuación se puede compara con la pérdida por inserción por punto, para analizar los datos teóricos y medidos. Para IL las condiciones de cálculo fueron ideales sin tener en cuenta condiciones atmosféricas, así como también el tipo de fuente y su propagación en el medio.

Tabla 12. Pérdida por inserción calculada y atenuac ión in situ medida

CALCULADO MEDIDA CALCULADO MEDIDA CALCULADO MEDIDA CALCULADO MEDIDA

IL(dB) IL(dB) IL(dB) IL(dB) IL(dB) IL(dB) IL(dB) IL(dB)

250 13,13 8,45 13,01 12,68 12,94 13,35 12,91 14,59

500 15,81 15,55 15,68 14,86 15,61 18,55 15,57 15,73

1000 18,65 23,86 18,51 20,71 18,44 16,94 18,40 14,84

2000 20,47 23,63 20,33 21,87 20,25 20,43 20,21 19,19

4000 20,44 24,64 20,30 24,68 20,21 22,20 20,17 21,66

PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4

PÉRDIDA POR INSERCIÓN

Frecuencia (Hz)

Observando la comparación entre los valores medidos y calculados, la pérdida por inserción es aproximada a la atenuación medida.

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5.3. ANÁLISIS DE ERRORES

Tanto en el diseño y construcción de la barrera como en la medición de la misma se observaron algunos errores los cuales se tuvieron en cuenta y no afectaron en gran medida la efectividad acústica de la barrera, a continuación se muestran los errores identificados. Al finalizar la construcción de la barrera se observó que quedo más pesada de lo previsto, por lo que tiene limitaciones frente a la movilidad en terrenos irregulares ya que pierde estabilidad. La pérdida por transmisión real de la barrera difiere de la teórica, ya que no se encuentran las características especificas de los materiales implementados, por consiguiente se realizo el calculo con materiales aproximados. De igual manera las condiciones ambientales utilizadas para el cálculo teórico difieren de las medidas reales en el momento de aplicación de la barrera.

En el momento de la medición, el viento jugó un papel importante ya que afectó la medición del ruido de fondo, incrementando el contenido energético del medio.

Incertidumbre La incertidumbre de medición realizada se desarrollo bajo el método de cálculo estadístico, en el cual se determina la desviación estándar por cada punto de medición, con y sin la barrera acústica en funcionamiento.

Tabla 13. Desviación estándar de la medición con ba rrera, por los dos módulos.

LADO IZQUIERDO LADO DERECHO

Desv. Estandar(dB) Desv. Estandar(dB)

1 2,32 1,25

2 1,26 2,04

3 4,10 1,55

4 0,78 0,54

DESVIACIÓN ESTANDAR MEDICIÓN CON BARRERA

Punto

51

Tabla 14. Desviación estándar de la medición sin ba rrera, por los dos módulos.

LADO IZQUIERDO LADO DERECHO

Desv. Estandar(dB) Desv. Estandar(dB)

1 1,06 1,45

2 2,57 1,90

3 1,47 1,56

4 1,98 2,78

DESVIACIÓN ESTANDAR MEDICIÓN SIN BARRERA

Punto

52

6. CONCLUSIONES

• La perforadora de concreto genera un ruido significativo en comparación con el ruido de fondo, esto muestra la importancia que tiene la barrera acústica ayudando a reducir los niveles generados por esta fuente de ruido.

• A medida que aumenta la frecuencia incrementa la atenuación de la barrera, mas específicamente entre 1 KHz y 20 KHz, donde se presenta mayor atenuación, obteniendo niveles de ruido tolerables y disminuyendo afecciones tanto físicas como mentales a las personas aledañas a dichas obras.

• Los materiales implementados para la construcción de la barrera acústica presentan las características ideales para tener una buena atenuación, gracias a sus propiedades físico-mecánicas.

• La barrera tiene una excelente movilidad generalmente en terrenos regulares, pero en terrenos irregulares tiene limitaciones debido a que las ruedas no son lo suficientemente grandes, no presentan la amortiguación necesaria y no tiene una base para estabilizarla en esos tipos de terrenos.

• Independientemente si la perforadora es neumática o eléctrica, la barrera esta diseñada para obtener un buen comportamiento frente a la atenuación del ruido emitido por estas fuentes.

• La barrera acústica funciona para atenuar diversos tipos de fuentes de ruido generados en las obras civiles, como lo son maquinaria tanto móvil como estacionaria.

• Gracias a la atenuación que se presenta en el ancho de banda establecido, la comunicación puede ser mas inteligible y sin costar mayor esfuerzo.

• Los datos de IL calculados y medidos, muestran que hay una aproximación entre ellos, lo que determina la importancia de realizar los cálculos previos para estimar la efectividad de la barrera acústica

53

7. RECOMENDACIONES

• Antes de realizar las mediciones, se debe realizar un estudio previo de las características de la fuente emisora de ruido, la normativa a usar, y la instrumentación adecuada.

• Realizar un estudio previo del terreno en donde se va a llevar acabo la medición, para tener una locación lo mas ideal posible.

• Antes de la construcción de la barrera acústica se debe hacer una investigación previa de cada uno de los materiales que se van a usar en el diseño para tener una buena funcionalidad y resistencia a la intemperie.

• Analizar el peso de los materiales a usar para que no se dificulte la movilidad de la barrera.

• Cuando se va a utilizar la barrera acústica, el ángulo de apertura debe estar a 140 grados, para obtener una mejor atenuación.

54

ANEXO A. NIVELES DE RUIDO MEDIDOS

A continuación se muestran los niveles por punto de medición, niveles totales y atenuación total de la barrera acústica diseñada, estos son magnitudes recomendados por la norma.

Medición del taladro eléctrico con la barrera acúst ica Ruido de fondo

El nivel de ruido de fondo fue medido en bandas de 1/3 de octava para tener una concordancia probabilística con las otras mediciones las cuales también fueron realizadas con la misma banda de octavas.

Tabla 15. Nivel del ruido de fondo en bandas de ter cio de octava, expresadas en pascales y en decibeles.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 45,63 2500 35,40

250 45,68 3150 32,26

315 45,49 4000 29,86

400 44,29 5000 27,87

500 43,85 6300 25,84

630 43,27 8000 24,82

800 41,50 10000 19,56

1000 41,21 12500 21,30

1250 41,04 16000 18,04

1600 39,26 20000 20,31

2000 36,84

NIVEL DEL RUIDO TOTAL

DE FONDO

Niveles totales del ruido de fondo equivalente por filtro de ponderación, fueron los siguientes:

55

Tabla 16. Nivel total de ruido de fondo equivalente por filtro de ponderación A, C y lineal.

Filtro Lev[dB]

A 59,90

C 74,95

Lin 78,10

NIVEL DE RUIDO TOTAL

DE FONDO

Nivel de presión sonora de la perforadora sin panta lla. La medición del nivel de presión sonora por cada punto, fue realizada según las posiciones requeridas por la norma UNE-EN ISO 11821, las cuales se muestran en la imagen 2, estas posiciones de medición sin la pantalla acústica.

PUNTO 1

Las mediciones del nivel de ruido del taladro sin la barrera acústica en el punto 1, se muestran a continuación.

Tabla 17. Nivel de ruido de la perforadora de concr eto sin la pantalla acústica

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 73,14 2500 83,44

250 70,42 3150 82,44

315 73,76 4000 83,64

400 79,35 5000 87,65

500 81,46 6300 87,49

630 82,18 8000 88,77

800 85,27 10000 86,76

1000 86,49 12500 88,77

1250 85,31 16000 85,69

1600 85,14 20000 86,37

2000 83,22

Punto 1

NIVEL DE RUIDO SIN PANTALLA

56

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto sin la pantalla acústica en el punto 1, fueron los siguientes:

Tabla 18. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto sin la pantalla en el punto 1.

Filtro Pond Leq[dB]

A 87,99

C 88,15

Lin 88,17

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE SIN PANTALLA

Punto 1

PUNTO 2

Las mediciones del nivel de ruido del taladro sin la barrera acústica en el punto 2, se muestran a continuación.

Tabla 19. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 2.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 72,67 2500 82,67

250 72,79 3150 82,39

315 71,16 4000 82,80

400 75,48 5000 87,31

500 78,70 6300 87,57

630 79,87 8000 89,41

800 81,30 10000 85,81

1000 83,32 12500 87,63

1250 82,76 16000 85,01

1600 84,44 20000 86,31

2000 80,66

NIVEL DE RUIDO SIN PANTALLA

Punto 2

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto sin la pantalla acústica en el punto 2, fueron los siguientes:

57

Tabla 20. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto sin la pantalla en el punto 2.

Filtro Pond Leq[dB]

A 87,15

C 87,22

Lin 87,24

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE SIN PANTALLA

Punto 2

PUNTO 3

Las mediciones del nivel de ruido del taladro sin la barrera acústica en el punto 3, se muestran a continuación.

Tabla 21. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 3.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 70,65 2500 81,28

250 72,34 3150 80,64

315 73,61 4000 81,06

400 77,15 5000 84,28

500 79,09 6300 85,19

630 77,88 8000 84,67

800 77,66 10000 82,35

1000 77,47 12500 85,54

1250 78,05 16000 83,56

1600 83,27 20000 82,05

2000 80,21

NIVEL DE RUIDO SIN PANTALLA

Punto 3

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto sin la pantalla acústica en el punto 3, fueron los siguientes:

58

Tabla 22. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto sin la pantalla en el punto 3.

Filtro Pond Lev[dB]

A 84,44

C 84,61

Lin 84,20

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE SIN PANTALLA

Punto 3

PUNTO 4

Las mediciones del nivel de ruido del taladro sin la barrera acústica en el punto 4, se muestran a continuación.

Tabla 23. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto sin la pantalla en el punto 4.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 66,90 2500 78,68

250 69,99 3150 76,67

315 72,08 4000 76,45

400 72,19 5000 81,22

500 72,52 6300 81,86

630 71,52 8000 80,32

800 73,60 10000 81,39

1000 74,94 12500 80,28

1250 75,56 16000 77,96

1600 76,96 20000 78,10

2000 75,13

NIVEL DE RUIDO SIN PANTALLA

Punto 4

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto sin la pantalla acústica en el punto 4, fueron los siguientes:

59

Tabla 24. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto sin la pantalla en el punto 4.

Filtro Pond Lev[dB]

A 80,65

C 79,64

Lin 81,05

Punto 4

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE SIN PANTALLA

Nivel de presión sonora de la perforadora con pant alla

La medición del nivel de presión sonora por cada punto, fue realizada según las posiciones requeridas por la norma UNE-EN ISO 11821, las cuales se muestran en la imagen 2, estas posiciones de medición con la pantalla acústica.

PUNTO 1

Las mediciones del nivel de ruido del taladro con la barrera acústica en el punto 1, se muestran a continuación.

Tabla 25. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla

en el punto 1.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 61,68 2500 58,39

250 61,97 3150 58,99

315 62,54 4000 59,01

400 62,27 5000 62,83

500 65,91 6300 62,54

630 65,42 8000 60,14

800 61,86 10000 59,98

1000 62,63 12500 59,40

1250 64,06 16000 55,73

1600 62,54 20000 54,87

2000 59,59

NIVEL DE RUIDO TOTAL CON PANTALLA

Punto 1

60

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto con la pantalla acústica en el punto 1, fueron los siguientes:

Tabla 26. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto con la pantalla en el punto 1.

Filtro Pond Lev[dB]

A 71,56

C 80,95

Lin 84,09

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE CON PANTALLA

Punto 1

PUNTO 2

Las mediciones del nivel de ruido del taladro con la barrera acústica en el punto 2, se muestran a continuación.

Tabla 27. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 2.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 57,04 2500 57,90

250 60,11 3150 58,24

315 62,34 4000 58,11

400 63,58 5000 62,28

500 63,84 6300 61,92

630 62,76 8000 61,95

800 62,60 10000 60,06

1000 62,61 12500 59,64

1250 64,09 16000 57,07

1600 62,26 20000 56,23

2000 58,79

NIVEL DE RUIDO TOTAL CON PANTALLA

Punto 2

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto con la pantalla acústica en el punto 2, fueron los siguientes:

61

Tabla 28. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto con la pantalla en el punto 2.

Filtro Pond Lev[dB]

A 73,33

C 75,65

Lin 77,66

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE CON PANTALLA

Punto 2

PUNTO 3

Las mediciones del nivel de ruido del taladro con la barrera acústica en el punto 3, se muestran a continuación.

Tabla 29. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 3.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 56,69 2500 57,93

250 58,99 3150 57,02

315 62,56 4000 58,86

400 62,24 5000 62,49

500 60,53 6300 61,77

630 60,40 8000 62,50

800 63,19 10000 61,46

1000 60,53 12500 63,46

1250 60,47 16000 60,17

1600 63,12 20000 59,00

2000 59,78

Punto 3

NIVEL DE RUIDO TOTAL CON PANTALLA

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto con la pantalla acústica en el punto 3, fueron los siguientes:

62

Tabla 30. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto con la pantalla en el punto 3.

Filtro Pond Lev[dB]

A 72,90

C 79,09

Lin 82,20

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE CON PANTALLA

Punto 3

PUNTO 4

Las mediciones del nivel de ruido del taladro con la barrera acústica en el punto 4, se muestran a continuación.

Tabla 31. Nivel de ruido total de la perforadora de concreto con la pantalla en el punto 4.

f[Hz] Lev[dB] f[Hz] Lev[dB]

200 51,19 2500 56,17

250 55,40 3150 53,77

315 58,69 4000 54,80

400 56,14 5000 60,10

500 56,79 6300 59,28

630 56,31 8000 61,52

800 58,83 10000 59,68

1000 60,11 12500 61,00

1250 57,74 16000 59,19

1600 60,07 20000 57,42

2000 55,94

Punto 4

NIVEL DE RUIDO TOTAL CON PANTALLA

Los niveles totales equivalentes por filtro de ponderación de la perforadora de concreto con la pantalla acústica en el punto 4, fueron los siguientes:

63

Tabla 32. Nivel de ruido total equivalente de la pe rforadora de concreto con la pantalla en el punto 4.

Filtro Pond Lev[dB]

A 70,22

C 76,40

Lin 79,85

NIVEL DE RUIDO TOTAL

EQUIVALENTE CON PANTALLA

Punto 4

64

GLOSARIO

Absorción: Pérdida de la intensidad de una radiación al atravesar la materia. Aislamiento: Sistema o dispositivo que impide la transmisión de la electricidad, el calor, el sonido, etc. Acondicionamiento: Acción y efecto de acondicionar. Atenuar: Minorar o disminuir algo. Barrera: Valla, compuerta, madero, cadena u otro obstáculo semejante con que se cierra un paso o se cerca un lugar. Decibelio: Unidad empleada para expresar la relación entre dos potencias eléctricas o acústicas; es diez veces el logaritmo decimal de su relación numérica. Densidad: Magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3). Difracción: Desviación del sonido debido a una obstáculo. Energía: Energía causada por una corriente de partículas, como electrones, protones, etc. Filtro: Dispositivo que elimina o selecciona ciertas frecuencias de un espectro eléctrico, acústico, óptico o mecánico, como las vibraciones. Frecuencia: Número de veces que se repite un proceso periódico por unidad de tiempo. Impedancia: Relación entre la magnitud de una acción periódica y la de la respuesta producida en un sistema físico. Masa: Magnitud física que expresa la cantidad de materia que contiene un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg).

65

Materia: Realidad primaria de la que están hechas las cosas. Micrófono: Aparato que transforma las ondas sonoras en corrientes eléctricas para su amplificación. Pascales: Unidad de presión del Sistema Internacional, equivalente a la presión uniforme que ejerce la fuerza de un newton sobre la superficie plana de un metro cuadrado. (Símb. Pa). Perforadora: Que perfora u horada. Periodo: Tiempo que algo tarda en volver al estado o posición que tenía al principio. Poroso: Que tiene poros. Potencia: Cantidad de energía producida o consumida por unidad de tiempo. Onda: La que se origina en un cuerpo elástico y transmite el sonido. Resonancia: Fenómeno que se produce al coincidir la frecuencia propia de un sistema mecánico, eléctrico, etc., con la frecuencia de una excitación externa. Reflexión: Acción y efecto de reflejar o reflejarse. Ruido: Sonido inarticulado, por lo general desagradable. Sonido: Sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitido por un medio elástico, como el aire. Vibración mecánica transmitida por un medio elástico. Sonómetro: Instrumento que mide y compara los sonidos e intervalos musicales. Transmisión: Acción y efecto de transmitir. Vibración: Acción y efecto de vibrar.

66

8. BIBLIOGRAFÍA

CONSTRUCCIÓN DE UNA BERRERA ACÚSTICA A ESCALA PARA DISMINUIR LA CONTAMINACIÓN SONORA PRODUCIDA POR EL ALTO FLUJO VEHICULAR Tesis de grado; Universidad de San Buenaventura Catalina Arango Duque Víctor Manuel Molina Toro EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF NOVEL NOISE BARRIER DESIGNS Euronoise naples 2003 G R Watts and P A Morgan TRL Limited, Old Wokingham Road, Crowthorne, Berkshire, RG45 6AU United Kingdom

INDUSTRIAL NOISE CONTROL AND ACOUSTICS Randall F. Barron, 2001 RAE (Real Academia Española) www.rae.es

FICHA TÉCNICA MADERA OSB AGLOMERADOS DE COLOMBIA

www.aglomerados de Colombia.com/osb.html.

FICHA TÉCNICA TRIPLEX PIZANO SA www.pizano.com.co

MANUAL DE MEDIDAS ACÚSTICAS Y CONTROL DE RUIDO , McGraw hill, Cyril M. Harris, 1995

MEDICIÓN Y PROPUESTA DE CONTROL DE RUIDO, GENERADO POR MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN Tesis de grado: Universidad de San Buenaventura, Facultad de ingeniería de sonido Autores: Gómez Ortiz, Oscar Andrés y Guzmán Rodríguez, Briham David ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD, GINEBRA Ruido urbano www.minambiente.gov.com, normativa de medio ambient e www.minproteccionsocial.gov.co, normativa de salud

67

WORKERS' COMPENSATION BOARD OF BC, ENGINEERING SECT ION REPORT Report By: Stuart Eaton; Project Number: 7.11-99284; Date: February 2000.