tfg cabina acústica para maquinaria

CABINA ACÚSTICA para MAQUINARIA

MEMORIA

PROYECTO FIN de CARRERA

INDUSTRIAS URDURI, S.L.

DIEGO ERRANDONEA

INGENIERÍA TÉCNICA MECÁNICA JULIO 2.012

Proyecto Fin de Carrera CABINA ACÚSTICA para MAQUINARIA MEMORIA Escuela de Ingeniería Técnica Industrial – UPV DONOSTIA – SAN SEBASTIÁN 1

Diego Errandonea

PROYECTO de AISLAMIENTO ACÚSTICO para MAQUINARIA

en URDURI, S.L. de HERNANI

0 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 2 0.1 BECA DEL BANCO SANTANDER ............................................................................. 2 0.2 CONFIDENCIALIDAD ................................................................................................. 2 0.3 AGRADECIMIENTOS ................................................................................................. 2

1 EMPRESA – INDUSTRIAS URDURI, S.L. ........................................................................ 3 2 ACERCAMIENTO al PROYECTO ..................................................................................... 7 3 ACÚSTICA ......................................................................................................................... 8

3.1 EL SONIDO ................................................................................................................ 8 3.1.1 Fundamentos Físicos Del Sonido ................................................................................. 8 3.1.2 Potencia, Intensidad y Presión Sonora ....................................................................... 10 3.1.3 Unidades de Medida: El Decibelio y La Escala Logarítmica ....................................... 11 3.1.4 Suma de niveles sonoros ............................................................................................ 13 3.1.5 Niveles de Intensidad Sonora, Potencia y Presión Sonora. ........................................ 13 3.1.6 Análisis espectral - FFT ............................................................................................... 14 3.1.7 Tipos de Sonido .......................................................................................................... 15 3.1.8 Curvas de Ponderación (Decibelio A) ......................................................................... 16 3.1.9 Parámetros de medida del ruido ................................................................................. 19 3.1.10 Aparatos de Medición .................................................................................................. 20 3.1.11 Propagación del sonido ............................................................................................... 22 3.1.12 Aislamiento y Acondicionamiento Acústico ................................................................. 26 3.1.13 Efectos fisiológicos del ruido ....................................................................................... 28

3.2 RUIDO EN LA INDUSTRIA ....................................................................................... 30 3.2.1 Modos de Actuación .................................................................................................... 30 3.2.2 Encapsulado de Equipos ............................................................................................. 32 3.2.3 Atenuadores - Silenciadores ....................................................................................... 35 3.2.4 Antivibradores ............................................................................................................. 37 3.2.5 Normativa sobre Ruido en la Industria ........................................................................ 37 3.2.6 Bibliografía y Referencias ........................................................................................... 39

4 MAQUINARIA PARA AISLAR ......................................................................................... 40 4.1 SEM GRAFICA GENERAL DE SELECCIÓN: .......................................................... 43 4.2 SEM 12 - CAMPO DE APLICACIÓN: ....................................................................... 44 4.3 MEDICIONES ACÚSTICAS ...................................................................................... 45

5 PROYECTO DE LA CABINA ........................................................................................... 48 5.1 CHAPA ...................................................................................................................... 48 5.2 ACABADO y ACCESORIOS ..................................................................................... 48 5.3 AISLAMIENTO FONOACÚSTICO ............................................................................ 49 5.4 VENTILACIÓN .......................................................................................................... 50 5.5 MONTAJE ................................................................................................................. 54 5.6 MEDICIÓN ACÚSTICA ............................................................................................. 55

6 CONCLUSIÓN .................................................................................................................. 57 6.1 ATENUACIÓN CONSEGUIDA ................................................................................. 57 6.2 PROPUESTAS ......................................................................................................... 58

7 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 63


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0 INTRODUCCIÓN El presente proyecto se realiza como Proyecto de Fin de Carrera de Ingeniería Técnica

Industrial Mecánica de Donostia – San Sebastián en la Universidad del Pais Vasco. Su objeto es el estudio de una Cabina Acústica (fabricada por Urduri) para reducir el ruido

emitido por un moto-compresor de aire (de la Empresa Mapner). Se ha elegido el grupo soplante de émbolos Rotativos SEM.12 de la empresa Mapner, por tener un tamaño medio y ser el de mayor aceptación por el mercado. La cabina acústica correspondiente FIH100, fabricada por Urduri, sirve para diferentes máquinas y diferentes Potencias y Presiones, realizándose este estudio acústico al de mayor rendimiento.

El alumno Diego Errandonea Gonzalez, realiza este proyecto en la empresa Industrias

URDURI, S.L., dirigido por el gerente D. José Ramón García Diez, y tutelado por el profesor de la U.P.V. D. Joaquín Albisua.

0.1 BECA DEL BANCO SANTANDER Este trabajo ha sido merecedor de una beca del Banco Santander, dentro de su programa

de promoción de prácticas en empresas para estudiantes universitarios, Santander CRUE – CEPYME. (“Programa orientado a complementar la formación de los estudiantes, acercándoles la realidad del ámbito profesional, ampliando sus conocimientos y favoreciendo su contacto con empresas que podrían facilitarles su inserción laboral.”).

Durante los tres meses de estancia en Urduri, se han realizado diferentes tareas, que han sido de gran interés, y que han supuesto una toma de contacto con la realidad empresarial. Aunque no todas están directamente relacionadas con este trabajo, han supuesto un aprendizaje profesional y personal de incalculable valor, y un descubrimiento de facetas con las que este alumno no había tenido ninguna relación como la Acústica, la Seguridad y Salud en la empresa, la gestión empresarial, la soldadura, etc.

0.2 CONFIDENCIALIDAD Dado la competencia existente en este sector, y debido a la exaustiva información que

contiene este documento, no podrá digitalizarse, ni publicarse sin el consentimiento escrito de la empresa Urduri, S.L.

Este proyecto tendrá la condición de CONFIDENCIAL, y sólo se permitirá su acceso al profesorado de la escuela Universitaria Politécnica.

0.3 AGRADECIMIENTOS Resulta imprescindible agradecer, muy especialmente, a Jose Ramón García (Gerente de

Urduri, S.L.) su dedicación, sus explicaciones y dirección de este trabajo (además de su paciencia), sin el que este proyecto de fin de carrera hubiera sido imposible.

Dar las gracias también a Pedro, Yonathan, así como al resto de trabajadores de Industrias Urduri, y a la empresa Mapner por sus aportaciones y conocimientos.


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1 EMPRESA – INDUSTRIAS URDURI, S.L. La empresa “Industrias URDURI, S.L.” se encuentra situada en el polígono de Eziago en

Hernani 20.120. Es una empresa de pequeño tamaño con 10 trabajadores y más de 40 años de experiencia

en el mercado de la metalistería, realizando trabajos, tanto a empresas como a particulares, en todo tipo de materiales, como hierro, chapa galvanizada, acero inoxidable, latón, cobre, aluminio, titanio, etc. Abarca gran diversidad de campos que van desde la industria y la máquina herramienta, hasta la arquitectura, decoración, hostelería, náutica, laboratorios, etc.

En su pabellón dispone de cizallas y plegadoras C.N.C., punzonadoras automáticas, curvadoras de rodillos y todo tipo de soldaduras (T.I.G., M.I.G., sinérgica, …) para realizar los trabajos, así como, de pulidoras, cabina de pintura y horno de secado para acabados.

http://www.urdurimetal.com/ En los últimos años se han especializado en la insonorización, habiendo incorporado

maquinaria para el corte y manipulación de material fonoabsorbente, con el que se han realizado todo tipo de cabinas insonorizantes con una buena aceptación en el mercado.


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DESCRIPCIÓN de la MAQUINARIA EMPLEADA A lo largo de los 40 años de funcionamiento de esta empresa, se han comprado diferentes

modelos de maquinaria adaptándose a los nuevos modelos tecnológicos. Unas tienen mayores dimensiones de trabajo, otras una tecnología más moderna pero se mantienen todas ellas en estado de funcionamiento. Se describen las más importantes que se utilizan en la fabricación de esta cabina acústica.

Punzonadora – MOTORUM – 2034 de Murata Ancho 1.000 Largo 1.250 + Reposiciones

Punzonadora – WIEDEMAN W-2040 Ancho 1.250 Largo 1.250 + Reposiciones


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Plegadora - MEBUSA 123

Cabina de Pintura


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ALGUNOS TRABAJOS REALIZADOS Encimeras y frenter de cocina Fabricamos encimeras de acero inoxidable con fregadera soldada, y frentes de cocina a

medida. Tomamos las medidas y realizamos el montaje Restauración barandillas Detalle de barandillas restauradas en el centro de Donostia. Hubo que reponer varios tipos

de adornos, que se fabricaron imitando a los originales. El trabajo se realizó desmontando, restaurando, galvanizando, pintando y volviendo a montar todas las barandillas del edificio.

Puertas y escaparates Puerta de acero inoxidable para acceso a farmacia con dispensador para guardias Cabinas insonorizantes Diseño y fabricación a medida de cabinas insonorizantes para cubrición de máquinas. Zócalos portales Zócalo de puertas de portal en Donostia fabricados en latón pulido. Bodega Restaurante Urepel Bodega del restaurante urepel, con botelleros extraibles y paredes y suelos forrados con

acero inoxidable Muebles y frentes de cocina, exposición Madrid Fabricación de muebles y frentes para cocinas en acero inoxidable Estantería exposición Madrid Estantería en acero inoxidable y cristal, suspendida del techo por cables de acero, para la

exposición de Madrid. Diseño de la decoradora María Otegi Pukas Carros expositores para tablas de surf, diseñados por Indo&Forcada Cuba de precalentamiento para laboratorio Fabricación de distintos elementos para laboratorios Restaurante Mugaritz Detalle de la isleta con la encimera abierta y la parte de la vitrocerámica elevada


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2 ACERCAMIENTO AL PROYECTO Este proyecto consta de una introducción teórica sobre Acústica, una descripción de la

cabina proyectada (incluyendo su proceso de fabricación y montaje), el estudio de la atenuación acústica conseguida, y unas propuestas de posible mejora.


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3 ACÚSTICA

3.1 EL SONIDO Galileo (1564-1642) escribió «Las ondas acústicas son producidas por las vibraciones de un

cuerpo sonoro, que se difunden por el aire, llevando al tímpano del oído un estímulo que la mente interpreta como sonido».

Por tanto, los elementos indispensables para que exista el sonido son: 1. Fuente sonora. (máquina, instrumento musical, rayo, etc.) 2. Medio a través del que se transmite. (aire, gas, agua, ladrillo, etc.) 3. Receptor. (oido)

Al vibrar la fuente sonora, produce una serie de variaciones de presión en el medio donde se encuentra (generalmente en el aire). Cada partícula del aire, transmite la perturbación a la partícula adyacente, dando origen a un movimiento en cadena, que se propaga en forma de ondas (onda mecánica sin transporte) en todas direcciones (tridimensionales). Podemos afirmar que el sonido es una onda de presión en el aire. A cada compresión, le sucede una disminución de presión (enrarecimiento), por lo que podemos representar esta variación de presiones por una línea sinusoidal.

Entendemos por ruido, un sonido molesto molesto, indeseado y por lo tanto desagradable o perturbador en un momento determinado. Por tanto, el concepto de ruido tiene una componente objetiva en cuanto ciertos sonidos pueden producir una pérdida de audición, ser nocivo para la salud o interferir en una actividad. Pero también tiene una componente subjetiva, y lo que para alguien puede resultar agradable, para otro puede ser una molestia (por ejemplo la música del vecino cuando se intenta dormir).

A los efectos de este estudio, para desterrar cualquier componente subjetiva, identificaremos el término sonido, con el de ruido.

3.1.1 FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL SONIDO Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse como una suma de

curvas sinusoides con un factor de amplitud, que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida:

Longitud de onda (λ): Es la distancia entre puntos análogos de dos ondas sucesivas. Es

inversamente proporcional a la frecuencia. Se mide en metros y se representa con la letra ”λ”:

λ =𝑘𝑓 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑘 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

Frecuencia (f) es el número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo.

La unidad correspondiente a un ciclo por cada segundo, se denomina Herzio (Hz).


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La frecuencia de una onda sonora determina el TONO de un sonido y permite diferenciar de forma subjetiva los sonidos de baja frecuencia (TONO GRAVE) de los de alta frecuencia (TONO AGUDO). Un sonido cuyas variaciones de presión dependen de una sola frecuencia es un TONO PURO (un sonido con una sola frecuencia). En la práctica, los tonos puros se encuentran muy raramente y la mayoría de los sonidos se componen de distintas frecuencias.

La mayor parte del ruido consiste en una amplia mezcla de frecuencias denominada ruido de banda ancha.

El oído humano está preparado para reconocer sonidos cuya frecuencia esté entre los 20 y los 20.000 Hz.

Período (T), es el tiempo (en seundos) que tarda la onda en ir de un punto de máxima

amplitud al siguiente. Es la inversa de la Frecuencia. Amplitud (γ) es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda, que indica

la cantidad de energía que contiene una señal sonora. No debemos confundir, la amplitud, con el volumen o potencia acústica. Y finalmente cuando se considera la superposición de diferentes ondas es importante la fase que representa el retardo relativo en la posición de una onda con respecto a otra.

Velocidad del Sonido: Depende de las características (masa y elasticidad) del medio a

través del cual viajan las ondas sonoras. Se mide en m/s y se representa con la letra" c". En general, la velocidad del sonido es mayor en los sólidos que en los líquidos y en los

líquidos es mayor que en los gases. Esto se debe al mayor grado de cohesión que tienen los enlaces atómicos o moleculares conforme más sólida es la materia. La velocidad del sonido en el aire (a una temperatura de 20 °C) es de 343 m/s. Velocidad del sonido en el aire en km/h = (343 m / 1 s) · (3600 s / 1 h) · (1 km / 1000 m) = 1.234,8 km/h.

Impedancia Acústica: Cada medio, ofrece una facilidad más o menos grande para la propagación del sonido. Por analogía con este concepto en la corriente eléctrica, se denomina impedancia acústica (Z). Se define como el cociente entre la presión acústica y la velocidad de propagación. Z = P / c. Para el caso de ondas planas, se puede expresar también por :

Z = ρ . c Siendo ρ la densidad y c la velocidad de propagación. Se mide en Ohmios Acústicos (g/seg/cm2) o en Rayls (Pa.seg/m) Veamos las velocidades de propagación e impedancias de algunos materiales:


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Aire Agua Caucho Roble Granito Vidrio Plomo Acero Densidad (Kgr/m3)

1.000 1.300 710 2.500 2.720 11.340 7.850

Velocidad Propag. (m/seg)

343 1.460 1.480 4.100 4.000 5.260 2.160 5.820

ImpedanciaAcúst. (Pa.seg/m)

398 15.105 19.105 29.105 100.105 143.105 245.105 457.105

En el aire (con c = 343 m/s), la longitud de onda de las diferentes frecuencias de octava son:

𝑘 = !!= λ . 𝑓 343 (𝑚/𝑠𝑒𝑔) = λ (m) . 𝑓(seg-‐1)

Frecuencia (Hz) 31 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K Longitud Onda (m) 11 5,5 2,7 1,36 0,68 0,34 0,17 0,08 0,04 0,02

Gráfico con asignación de las “notas Musicales” con sus respectivas frecuencias y

las correspondientes longitudes de onda transmitidas en el aire.

3.1.2 POTENCIA, INTENSIDAD Y PRESIÓN SONORA Para que una onda sonora pueda propagarse por un medio elástico será necesaria una

cierta energía y físicamente esto indica que se tendrá que realizar un trabajo en la unidad de tiempo, es decir, que la fuente de energía sonora tendrá una cierta potencia sonora.

La Potencia Acústica (W) es la cantidad de energía acústica que emite una fuente sonora en la unidad de tiempo, se mide en watios (w). Es una característica de cada fuente sonora independientemente de cómo o dónde esté situada. Es el criterio idóneo para comparar varias fuentes sonoras.


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La energía radiada por la fuente en la unidad de tiempo que atraviesa la unidad de superficie es lo que se llama Intensidad Acústica. Es proporcional al cuadrado de la amplitud y podemos clasificar los sonidos en fuertes y débiles. La intensidad acústica (I),medida en watios/m2 la potencia acústica (W) y la superficie (S) están relacionadas mediante la siguiente fórmula:

𝐼 =𝑊𝑆

Si se supone una fuente que irradia en todas las direcciones (radiación esférica) la intensidad a una distancia "r" de la fuente será:

𝐼 =𝑊4𝜋𝑟!

Como la potencia de la fuente es un valor constante, la intensidad varía según 1 / r2. La variación de la presión sobre la presión atmosférica es medible y se llama Presión

Acústica (P), se mide en Pascales, Pa.

Magnitud Denominación Unidades Presión P Pascales (Pa= N/m2), dinas/cm2, bares Potencia W Vatios (W) Intensidad I Vatios/metro cuadrado (W/m2)

Las cantidades de referencia establecidas para medidas de potencia acústica, presión e

intensidad son: Wref = 10-12 W = 1 µW Iref = 10-12 W/m2 = 1 µW/m2 Pref = 2 x10-5 N/m2 = 20 µPa (Umbral de audición)

3.1.3 UNIDADES DE MEDIDA: EL DECIBELIO Y LA ESCALA LOGARÍTMICA El sonido más débil que puede detectar el oído humano sano tiene una amplitud de 20

millonésimas de Pascal (20 µPa), unas 5.000 millones de veces menor que la presión atmosférica normal.

Un cambio de presión de 20 µPa es muy pequeño. Sorprendentemente, el oído humano puede tolerar presión sonora

más de un millón de veces más alta (hasta 100 Pa). Así, si midiéramos el sonido en Pascales, terminaríamos con unas cantidades enormes e inmanejables.

Para evitar esto se utiliza otra escala, el decibelio. El decibelio es una unidad logarítmica, adimensional y

matemáticamente escalar. Es la décima parte de un belio (símbolo B), que es el logaritmo de la relación entre la magnitud de interés y la de referencia. Al aumentar 10 veces la presión, El aumento en 20 DeciBelios se obtiene al multiplicar por 10 la presión sonora.

Un aspecto útil de las escala en decibelios es que da una aproximación mucho mejor a la percepción humana de sonoridad relativa que la escala lineal (Pa). Esto es porque el oído reacciona a un cambio logarítmico de nivel, que corresponde a la escala de decibelios donde un dB es el mismo cambio relativo en cualquier lugar de la escala.


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𝐿𝑃 𝑑𝐵 = 10 log!"𝑃!"#$%&𝑃!"#

!

Lp: Nivel de Presión Acústica (dB) Peficaz: Presión eficaz (Pa) Pref: Presión de Referencia (20 x 10-6 Pa) Según esta fórmula, aplicando los límites de audición humanos inferior y superior,

obtenemos su medición en decibelios: • Para Peficaz = 20 x 10-6 Pa, que es el límite inferior de Presión Acústica audible

(umbral de audición), Lp0 = 0 dB • Para Peficaz= 200 Pa, que es el límite superior de Presión audible (umbral de Dolor),

Lp = 140 dB

Según esto, pequeñas diferencias de un ruido medido en decibelios suponen un aumento importante de la energía de dicho ruido, y por lo tanto de su posible agresividad. Así, por ejemplo, un aumento de 3 dB duplica la energía de la onda.

Puesto que oímos de forma no lineal, esto significa que podemos tener una misma sensación acústica y sin embargo necesitar más presión acústica para una frecuencia que para otra superior. Debido a esta no linealidad en nuestra percepción de los sonidos se hace necesario un dispositivo de medida que refleje la forma en la que oímos, se estudiará más adelante.

Nivel de intensidad del sonido.1

200.000.000.000 µPa 200 dB Bomba atómica similar a Hiroshima y Nagasaki

20.000.000.000 µPa 180 dB Explosión del Volcán Krakatoa Cohete en Despegue

200.000.000 µPa 140 dB UMBRAL DEL DOLOR 63.245.553 µPa 130 dB Avión en despegue 20.000.000 µPa 120 dB Motor de avión en marcha

6.324.555 µPa 110 dB Concierto / acto cívico 2.000.000 µPa 100 dB Perforadora eléctrica

632.456 µPa 90 dB Tráfico / Pelea de dos personas 200.000 µPa 80 dB Tren

63.246 µPa 70 dB Aspiradora

20.000 µPa 60 dB Aglomeración de gente 2.000 µPa 40 dB Conversación

200 µPa 20 dB Biblioteca

63 µPa 10 dB Respiración tranquila

20 µPa 0 dB UMBRAL de AUDICIÓN


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3.1.4 SUMA DE NIVELES SONOROS En el cuadro anterior se evidencia que los niveles sonoros (en dB) no se pueden sumar

directamente. Un recinto con dos focos de sonido correspondientes a dos máquinas con un nivel sonoro de 40 dB cada una (por tanto 2 x 2.000 µPa), no soporta un total de 80 dB (pues serían 200.000 µPa), sino 43 dB (equivalentes a 4.000 µPa).

Para sumar niveles sonoros aplicamos la fórmula:

𝐿! !"!#$ = 10 . log 10!!"!"

Aplicando esta fómula en el supuesto anterior : Lp Total = 10 * ( log10 (exponente(10 ;(40 dB / 10)) + exponente 10 ;(40 dB / 10))) Lp Total = 10 * ( log10 (10.000 + 10.000)) = 10 * ( log10 (20.000)) = 10 * 4,30103 = 43,0103 dB

3.1.5 NIVELES DE INTENSIDAD SONORA, POTENCIA Y PRESIÓN SONORA. Se define el Nivel de Intensidad Sonora (LI) como diez veces el logaritmo decimal de la

relación de dos intensidades acústicas.

𝐿! = 10 𝐿𝑜𝑔 𝐼𝐼!"#

→ 𝐼!"# = 10!!" 𝑊/𝑚!

I = Intensidad medida en W/m2 a través de una superficie Iref= Intensidad de referencia (10-12 W/m2) Se define el Nivel de Potencia Sonora como diez veces el logaritmo decimal de la relación

de dos potencias acústicas.

𝐿! = 10 𝐿𝑜𝑔 𝑊𝑊!"#

→ 𝑊!"# = 10!!" 𝑊

W= Potencia en Watios de la fuente sonora Wref = Potencia de referencia 10-12 W Se define el Nivel de Presión Sonora como diez veces el logaritmo decimal de la relación

cuadrática de dos presiones acústicas.

𝑆𝑃𝐿 = 𝐿! = 10 𝐿𝑜𝑔 𝑃𝑃!"#

!

= 20 𝐿𝑜𝑔 𝑃𝑃!"#

→ 𝑃!"# = 20 𝑥 10!!" 𝑃𝑎

P= Presión en Pa en un punto Pref Presión de referencia = 20 µPa


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3.1.6 ANÁLISIS ESPECTRAL - FFT Un sonido que sólo contiene una frecuencia, se denomina “tono puro”. Sin embargo, los

sonidos que se presentan habitualmente son combinaciones ordenadas o desordenadas de multitud de tonos puros.

Para definir un tono puro, basta con conocer su nivel de presión sonora y su frecuencia, sin embargo la casi totalidad de los sonidos que percibimos diariamente son sonidos complejos de banda ancha. Estos sonidos complejos se describirán por los diferentes niveles de presión sonora para cada frecuencia audible. Esto es lo que se denomina análisis espectral, una gráfica que relaciona presiones (o intensidades) y frecuencias:

TONO PURO RUIDO de BANDA ANCHA Para calcular el Nivel Sonoro de un ruido de Banda Ancha, se agrupan las frecuencias en

bandas, dando lugar a la representación en "bandas de frecuencia". El valor de la amplitud asignada a cada banda es la suma de la amplitud de cada una de las frecuencias que componen la banda, según el procedimiento de suma de niveles sonoros visto anteriormente. Su representación gráfica se efectúa bien asignando este valor a cada frecuencia central y uniendo todas las frecuencias centrales o bien mediante barras que cubran toda la banda con una misma altura.

Las bandas pueden poseer un mayor o menor contenido de frecuencias dependiendo de su "anchura de banda".

Así, existen las bandas de octava (1/1 octava), definidas como un intervalo de frecuencias entre dos sonidos cuyas frecuencias centrales son dobles una de otra. La más usada, con una escala de 31, 63, 125, 259, 500, 1.000, 2.000, 4.000, 8.000 y 16.000 Hz. (cada una es el doble de la anterior).

Cuando se requiere una mayor resolución que la aportada por las bandas de octava, se recurre a las bandas de tercio de octava (1/3 octava) obtenidas al dividir cada banda de octava en tres intervalos, logarítmicamente iguales.

Cuando es necesaria aún mayor resolución, también se puede recurrir a bandas de 1/12 y 1/24 octava.

Las siguientes figuras muestran representaciones espectrales de un sonido indeterminado (en un instante concreto) cuyo espectro completo está representado en la figura superior. La figura central muestra el espectro representado en bandas de media octava y la figura de abajo en bandas de una octava (con menor precisión). Para los tres gráficos, se representa un espectro entre 20 y 20.000 Hz.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Frecuencia (Hz)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Frecuencia (Hz)


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32 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K f(Hz) Para los tres gráficos el espectro está representado de 20 a 20.000 Hz.

3.1.7 TIPOS DE SONIDO Tipos de sonido en función de la frecuencia:

Tipo de Ruido Ejemplo Definición

Silbato Tono. Presenta una componente de frecuencia característica.

Nota Musical Múltiples componentes de frecuencias armónicas.

Voz Espectro continuo en frecuencias centrales, variable con la persona.

Maquinaria Presenta un espectro continuo.

Ruido Blanco Potencia constante en todas las frecuencias de interés. PSD ≈ k


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Ruido Rosa La potencia en cada octava es inversamente proporcional a la frecuencia. PSD ≈ k / f

El “color” del ruido viene determinado la distribución de sus frecuencias homólogas en el espectro visual, que producirían dicho color. Existen ruidos marrón (PSD ≈ k / f2), rosa (PSD ≈ k / f), gris (PSD ≈ fon), blanco (PSD ≈ k ), azul (PSD ≈ k . f), violeta (PSD ≈ f2 ), etc. (ordenados de graves a más agudos).

3.1.8 CURVAS DE PONDERACIÓN (DECIBELIO A) El oído no se comporta igual para el mismo nivel de presión en diferentes frecuencias. Por

ejemplo, tomemos un sonido lineal en toda la banda de 20 Hz a 20 kHz, de por ejemplo 30 dB, si nuestro oído fuese lineal oiríamos los mismo (o mejor dicho, con la misma intensidad auditiva) las frecuencias más bajas, que las medias y que las agudas. Sin embargo esto no es cierto, el oído humano tiene una menor sensibilidad en las frecuencias más graves, y en las más agudas frente a las medias. Lo que más oímos por tanto, son las frecuencias medias, y las que menos las más graves, seguidas de las más agudas.

Este efecto se representa en las curvas isofónicas. Estas curvas calculan la relación existente entre la frecuencia (en Hz) y la intensidad (en dB) de dos sonidos para que éstos sean percibidos como igual de fuertes por el oído, con lo que todos los puntos sobre una misma curva isofónica tienen la misma sonoridad. Dicho de otra forma, tendremos una sonoridad 40 para dos frecuencias diferentes de 30 y de 4.000 Hz, si se producen con una intensidad de 30 y de 80 dB respectivamente.

La curva de fon = 0, representa el umbral de audición humana. Así, si 0 fon corresponden a una sonoridad con una intensidad de 0 dB con una frecuencia de 1.000 kHz, también una sonoridad de 0 fon podría corresponder a una sonoridad con una intensidad de 60 dB con una frecuencia de 25 Hz.


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Cuando deseamos valorar los riesgos o el Nivel de Presión Acústica al que está sometido una persona hay que conseguir que la medida sea reflejo de esa no linealidad con la que percibimos los sonidos. Para simular en los equipos de medición las características de la audición, se introducen Redes o Curvas de Ponderación, que no son más que filtros electrónicos que modifican la señal acústica según unas determinadas conexiones para cada una de las bandas de frecuencia.

Las tres redes de ponderación más utilizadas para medir la contaminación acústica son: • La red "A", Acomodación a la respuesta del oído. Está definida en la Norma UNE-

20464-90 (CEI-651), y es una corrección que se realiza por frecuencias, corrigiendo las frecuencias altas y bajas en una relación similar a la curva de fon = 40.

dB(A) = dB - Ponderación A • La red "C". Mide la respuesta del oído ante sonidos de gran intensidad, corrigiendo

las frecuencias en una relación similar a la curva de fon = 100. La medida directa del sonómetro es dB(C). Utilizada para valores pico (o máximos).

dB(C) = dB - Ponderación C

Escalas de Ponderación A y C Hz dBA dBC Hz dBA dBC 20 -50,5 -6,22 800 -0,8 0,02 25 -44,7 -4,44 1.000 0,0 0,00 31 -39,4 -3,11 1.250 +0,6 -0,03 40 -34.6 -2,00 1.600 +1,0 -0,09 63 -26,2 -0,82 2.500 +1,3 -0,30 80 -22,5 -0,50 3.150 +1,2 -0,50

100 -19,1 -0,30 4.000 +1,0 -0,83 125 -16,1 -0,17 5.000 +0,5 -1,29 160 -13,4 -0,08 6.300 -0,1 -2,00 200 -10,9 -0,03 8.000 -1,1 -3,04 250 -8,6 0,00 10.000 -2,5 -4,40 315 -6,6 0,02 12.500 -4,3 -6,17 400 -4,8 0,03 16.000 -6,6 -8,63 500 -3,2 0,03 20.000 -9,3 -11,27 630 -1,9 0,03

Gráfica de obtención de las correcciones para cada frecuencia según los modelos “A”, “B” y “C”.


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Supongamos un sonido que se ha producido los siguientes niveles de presión (en dB), para las siguientes frecuencias (octava central):

Frecuencia (Hz) 32 63 125 250 500 1.000 2.000 4.000 8.000

Presión (dB) 96,46 85,53 84,29 78,76 75,7 73,71 68,88 61,17 51,2

Primero ponderamos las diferentes presiones según su frecuencia (restando los valores

según la tabla 1 anterior), obteniendo decibelios “A” (dBA), convirtiéndolos posteriormente a µPa:

Ponderación -39 -26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 1,2 1 -1,1

Ponderad. (dBA) 57,46 59,33 68,19 70,16 72,50 73,71 70,08 62,17 50,10

Ponderad. (µPa) 14.929 18.515 51.349 64.421 84.339 96.946 63.831 25.676 6.398

Para terminar se suman en función de su relación logarítmica con la fórmula, y el resultado

se traduce a decibelios “A” (dBA) como sigue:

Ponder.² (µPa)² 2,23E+08 3,43E+08 2,64E+09 4,15E+09 7,11E+09 9,40E+09 4,07E+09 6,59E+08 4,09E+07

Total Ponderados (µPa) 169.230

Total Ponderados (dBA) 78,55

Resultando un Nivel Total en dBA de 78,55 dBA. Es decir, El ruido representado en la curva azul, tiene una ponderación A, según la curva

verde (para adecuarla a la audición humana), y equivalente a un valor de Nivel Sonoro A de 78,55 dBA.


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3.1.9 PARÁMETROS DE MEDIDA DEL RUIDO Hasta aquí hemos estudiado la relación entre Presiones, Intensidades y/o Potencias en

relación con las diferentes frecuencias, pero suponiendo un ruido constante en el tiempo. Lo visto hasta aquí, también es de aplicación a valores medios de ruido, o los máximos, el instantaneo, etc. Sin embargo el ruido producido en una actividad, suele ser variable en el tiempo. Por tanto debemos establecer unos parámetros que nos permita “sustituir” ese ruido cambiante por un valor de ruido representativo del ciclo estudiado. En el eje de las abcisas se representarán tiempos, periodo, etc.

3.1.9.1 LEQ : NIVEL CONTINUO EQUIVALENTE Es el nivel continuo, que tiene la misma cantidad de energía sonora sobre un intervalo de

tiempo determinado, que la variación del nivel sonoro existente durante el intervalo. Gráficamente supone la altura media de un rectángulo, con superficie equivalente al área delimitada por la gráfica de los niveles sonoros instantáneos en un periodo de tiempo.

𝐿!" ! = 10 . log !!

10!!!"𝑑𝑡!

! 𝑒𝑛 𝑑𝐵 𝐴 durante un tiempo T

El cálculo del nivel promedio de una serie de intervalos independientes se realiza mediante la expresión:

𝐿!" ! = 10 . log1𝑇 𝑡!

!

!!!

10!!!" 𝑒𝑛 𝑑𝐵 𝐴 durante un tiempo T

L¡: el valor de LAeq representativo de cada uno de los N intervalos que componen el período. ti: La duración correspondiente a cada uno de los intervalos de tiempo. T: La duración del período considerado. Si todos los intervalos del período son de la misma duración la expresión quedará

simplificada a:

𝐿!" ! = 10 . log !! 10

!!!"!

!!! 𝑒𝑛 𝑑𝐵 𝐴 durante un tiempo T

3.1.9.2 SEL : NIVEL DE EXPOSICIÓN SONORA También se denominado LAE, LAX o SENEL, se define como el nivel continuo de 1 segundo

de duración que contiene la misma energía sonora que la variación del nivel sonoro existente durante un suceso de ruido. Es por tanto un LAeq normalizado a una duración de 1 segundo.

𝑆𝐸𝐿 = 𝐿!" = 10 . log 10!!!"𝑑𝑡

!!

!! 𝑒𝑛 𝑑𝐵(𝐴)

Existe por lo tanto una relación entre SEL y LAeq,de forma que el nivel LAeq originado por una serie de sucesos existentes durante un período de tiempo de T segundos se puede obtener por la

expresión: 𝐿!"# ! = 10 . log !! 10

!!!"!

!!! 𝑒𝑛 𝑑𝐵(𝐴)

𝑆𝐸𝐿 = 𝐿!"# ! + 10 . log𝑇

3.1.9.3 NIVELES ESTADÍSTICOS O PERCENTILES Un ruido variable con el tiempo se puede describir también mediante funciones distributivas

y acumulativas, que representan respectivamente al porcentaje de tiempo que ha existido un


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determinado rango de niveles y el nivel sonoro que se ha superado durante un porcentaje de tiempo del período de medida considerado.

Los niveles estadísticos o percentiles expresan el nivel que se supera en el porcentaje del período total de media indicado en la denominación del percentil. Los más utilizados son los niveles L10, L50 y L90, que indican respectivamente los niveles que se superan durante el 10%, 50% y 90% del tiempo de medida.

Por lo tanto L10 da una idea de los niveles más elevados y L90 se corresponde con el nivel de ruido de fondo.

3.1.9.4 LAMAX : NIVEL MÁXIMO O NIVEL PICO En ocasiones puede resultar interesante reflejar el nivel instantáneo máximo alcanzado, ya

que aunque no permite caracterizar el ruido existente por tratarse de un valor puntual, puede ser representativo en ocasiones de la molestia originada.

3.1.10 APARATOS DE MEDICIÓN 3.1.10.1 MICRÓFONOS

Los micrófonos son los transductores encargados de transformar las variaciones de presión sonora en señales eléctricas proporcionales. De la calidad de esta transformación depende la precisión del sistema de medida, de ahí su importancia.

Los más empleados son los de condensador, por sus prestaciones en toda la gama de frecuencias.

3.1.10.2 SONÓMETRO Un sonómetro es un instrumento diseñado para responder al sonido de forma parecida a

como lo hace el oído humano, obteniéndose medidas relativas reproducibles del nivel de presión acústica. En cuanto a su precisión los sonómetros se clasifican en:

• Tipo 0: sonómetro patrón (máxima precisión). Con tolerancia ±0,4 dBA. • Tipo 1: sonómetro de precisión (gran precisión) Con tolerancia ±0,7 dBA. • Tipo 2: sonómetro de uso general (precisión media) Con tolerancia ±1,0 dBA. • Tipo 3: sonómetro de inspección (baja precisión) Con tolerancia ±1,5 dBA.


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El sonómetro Integrador promedia los resultados puntuales y obteniendo un valor nivel continuo equivalente, que es el nivel promedio sonoro que existe durante todo el período de medición. 3.1.10.3 CALIBRADOR - PISTÓFONO

Los instrumentos de medición acústica requieren ser calibrados periódicamente debido a que la sensibilidad de los micrófonos va variando a lo largo del tiempo, al producirse lentas fluctuaciones en la carga total acumulada en las placas, lo cual modifica la sensibilidad. Por otra parte, pequeñas variaciones en la fuerza tensora del diafragma, así como las variaciones climáticas o ambientales de la presión, temperatura y humedad provocan también variaciones de sensibilidad. Por último, la deposición de polvillo o partículas de humo en el delicado y ligero diafragma puede alterar su masa u otras propiedades y por lo tanto su respuesta.

Las calibraciones pueden ser por medio de: • campos sonoros conocidos. Se realiza con generadores de fuentes acústicas en

las cuales existen relaciones físicas sencillas y conocidas que determinan en forma directa un campo sonoro. El más usual es el Pistófono, basado en la compresión adiabática generada por la oscilación de un pequeño pistón en un receptáculo cerrado.

• generador estable. Normalmente accionados por un cristal piezoeléctrico.

3.1.10.4 DOSÍMETRO Los dosímetros son instrumentos destinados a medir la dosis porcentual de ruido, aunque

muchas versiones permiten otras funciones, como la lectura directa del nivel sonoro (actuando así como un decibelímetro), el cálculo del nivel sonoro contínuo equivalente, la energía acumulada, etc. Son instrumentos pequeños, compactos y a la vez robustos, y lo habitual es que el trabajador lo lleve sujeto al cuerpo, con el micrófono sobre el casco a la altura del oído, de manera de captar los ruidos a los que realmente está expuesto.

Se define como dosis de ruido a la cantidad de energía sonora que un oído normal puede recibir durante la jornada laboral para que el riesgo de pérdida auditiva al cabo de un día laboral esté por debajo de su valor establecido. Se da en tanto por ciento de la dosis máxima permitida.

El dosímetro mide la dosis de ruido acumulada, independientemente de donde haya estado el trabajador y del tiempo que allí haya permanecido.

3.1.10.5 ANALIZADORES DE FRECUENCIA FFT Los analizadores FFT están basados en la obtención del espectro de una señal mediante un

algoritmo de cálculo denominado transformada rápida de Fourier (FFT). Este algoritmo permite calcular la transformada discreta de Fourier de cualquier señal con una reducción muy notable de operaciones aritméticas, y el consiguiente ahorro de tiempo de cálculo.

El proceso se reduce a digitalizar la señal continua a analizar por frecuencias y efectuar un cálculo numérico.

3.1.10.6 MEDICIÓN DEL RUIDO DE FONDO Un factor que puede influir en la precisión de las medidas es el nivel de ruido de fondo,

comparado con el nivel de sonido que se está midiendo.


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El ruido de fondo no debe "enmascarar" el sonido de interés. Esto significa que el nivel de sonido debe ser al menos 3 dB más alto que el ruido de fondo.

El procedimiento para medir el nivel sonoro de una máquina bajo condiciones de ruido de fondo es el siguiente:

1. Medir el nivel de ruido total (L S+N) con la máquina funcionando. 2. Medir el nivel de ruido de fondo (L N) con la máquina parada. 3. Hallar la diferencia entre las dos medidas (L S+N – L N).

Si es inferior a 3 dB el nivel de ruido de fondo es demasiado alto para una medida precisa. Si está entre 3 y 10 dB, será necesaria una corrección. Si la diferencia es superior a 10 dB, no es necesaria la corrección.

4. Para realizar correcciones, se debe utilizando las correcciones indicadas en la normativa de aplicación.

El resultado es el nivel sonoro que produciría exclusivamente la fuente sonora si no existiera el ruido de fondo.

3.1.11 PROPAGACIÓN DEL SONIDO

3.1.11.1 DIVERGENCIA ESFÉRICA Para una fuente de sonido determinada la propagación tiende a ser esférica y

omnidireccional si el sonido que emite es de baja frecuencia, y plana o direccional cuando tal sonido es de alta frecuencia. En la práctica las ondas planas se dan en las tuberías y en las cercanías de fuentes sonoras de gran tamaño, pero incluso en este caso, a partir de cierta distancia el sonido tiende a propagarse esféricamente.

La energía sonora radiada por la fuente se distribuye en todas las direcciones al propagarse por la atmósfera, alcanzando áreas muy alejadas de dicha fuente. En un espacio abierto, una fuente puntual con un Nivel de Potencia Sonora (NWS) produce en un punto situado a una distancia r de ella un Nivel de Presión Sonora (NPS) dado por:

NPS = NWS - 20.log r - 11 - A + DI Donde A: exceso de atenuación debido a causas ambientales DI: es el índice de direccionalidad definido como DI = 10. log Q Q: es el factor de direccionalidad, definido, para una frecuencia determinada, como la

relación entre el valor cuadrático medio de la presión sonora a una distancia fija del equipo de medida y para una dirección específica, y la presión cuadrática media para la misma distancia, promediada sobre todas las direcciones. Los valores más usuales de Q son 1, 2, 4 y 8, dependiendo de que la fuente sonora esté situada, respectivamente, en el centro del espacio abierto (Q = 1), sobre una superficie (Q = 2), en la intersección de dos planos (Q = 4) Y en la intersección de tres planos (Q = 8).


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Para fuentes lineales la ecuación es: NPS = NWS - 10.log r - 11 - A + DI Según la primera ecuación de este apartado, para fuentes puntuales, la variación teórica del

Nivel de Presión Sonora con la distancia (siendo r2 mayor que r1), para la misma fuente sonora puntual en espacio abierto, es:

NPS1 = NWS - 20 log r1 -11- A + DI NPS2 = NWS - 20 log r2-11- A + DI Δ NPS = NPS1 - NPS2 = - 2010g r1 + 20 logr2 = 20 log(r2/ r1) NPS2 = NPS1 - 20 log (r2/ r1) Si r2 = 2.r1, entonces Δ NPS = 20 log(2r1/ r1) = 20 log 2 = 6.02 dB Se produce una disminución de 6 dB cada vez que se dobla la distancia a la fuente sonora.

Esto es una característica del campo libre.

3.1.11.2 ABSORCIÓN Una onda acústica implica el movimiento de partículas, las cuales rozan entre sí. Este roce

consume parte de la energía, que se convierte en calor, disminuyendo la energía acústica total. La pérdida de energía, o absorción, depende de cada frecuencia, siendo generalmente mayor a altas frecuencias que a bajas frecuencias.

En medios fluidos como el aire o el agua se pueden dar los datos de absorción en función del camino recorrido por la onda acústica. La siguiente tabla muestra la absorción del aire a 20º centígrados y humedad del 70% para distintas frecuencias, en dB por kilómetro.

Frecuencia (Hz) 31 63 125 259 500 1K 2K 4K 8K 16K Absorción (dB/Km.) 0,2 0,3 0,7 1,3 2,6 5,3 11,0 22,0 53,0 160 Como se puede observar, la absorción es mucho mayor en las altas frecuencias que en las

bajas. Por ejemplo, una onda acústica de frecuencia 500 Hz que recorre dos kilómetros sufre unas pérdidas por absorción del aire de 5.2 dB. Para calcular el nivel real, habría que tener en cuenta las pérdidas por divergencia esférica.

También existe otro parámetro de la absorción, y es el que se usa en las especificaciones de materiales acústicos. Se suele llamar "coeficiente de absorción a", es adimensional y representa la relación entre la energía absorbida y la energía que incide. Sus valores van de 0 a 1, siendo cero equivalente a mínima absorción (toda la energía es reflejada) y uno máxima


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absorción. De la misma forma que se ha comentado con el aire, este coeficiente de absorción vría con la frecuencia del sonido incidente, y por tanto, los fabricantes de materiales acústicos facilitan los coeficientes de absorción por lo menos en resolución de una octava, para diferentes espesores. El coeficiente "a:" de un panel acústico depende principalmente del espesor, porosidad y su geometría, así como de la forma exterior que tenga.

3.1.11.3 REFLEXIÓN Y TRANSMISIÓN Cuando una onda acústica incide sobre una

superficie plana que separa dos medios (aire, agua, tabique, chapa, aislante, etc), se divide en dos ondas: una de reflexión y otra de transmisión. Cuando la inclinación de la onda incidente es superior a una ángulo dado (ángulo crítico), sólo se produce onda reflejada. Cuanta energía pasa a formar parte de la onda reflejada y cuanta pasa ser parte de la onda transmitida, es función de la relación de impedancias acústicas entre el primer y el segundo medio. La impedancia es la oposición que hace el medio al avance de la onda, algo así como la "dureza" del medio. Cuando se pasa del medio aéreo al acuático, casi toda la energía se refleja, debido a que las impedancias son muy dispares. En cambio, entre una capa de aire frío y otra de aire caliente, casi toda la energía de la onda acústica pasa a formar la onda transmitida, ya que la impedancia acústica es parecida.

3.1.11.4 DIFRACCIÓN Se entiende por difracción la desviación de la propagación respecto a la línea recta, debida

a la presencia de algún obstáculo parcial (pantalla) en el medio homogéneo. Por ejemplo, un muro que separa una zona residencial y una carretera, que no se interrumpe el medio de propagación, pero que crea una “sombra” respecto al foco sonoro. La sombra creada es distinta según la frecuencia de la que se trate.

Como se ha comentado anteriormente, la longitud de onda de las bajas frecuencias es muy grande (en el aire, pueden alcanzar los 18 metros), por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstáculos por ser de menor dimensión. En cambio las altas frecuencias (con pequeñas longitudes de onda del orden de 3 cm.) no consiguen rodear los obstáculos por lo que se producen sombras detrás de ellos. En general, la pantalla debe ser mayor que una longitud de onda para perturbar el sonido de una forma significativa.


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Cuando una onda sonora topa con un pequeño agujero, lo atraviesa. La cantidad de difracción estará dada en función del tamaño de la propia abertura y de la longitud de onda.

Si una abertura es grande en comparación con la longitud de onda, el efecto de la difracción es pequeño. La onda se propaga en líneas rectas o rayos, como la luz.

Cuando el tamaño de la abertura es menor en comparación con la longitud de onda, los efectos de la difracción son grandes y el sonido se comporta como si fuese una luz que procede de una fuente puntual localizada en la abertura.

La explicación la encontramos en el Principio de Huygens que establece que cualquier punto de un frente de ondas es susceptible de convertirse en un nuevo foco emisor de ondas idénticas a la que lo originó. De acuerdo con este principio, cuando la onda incide sobre una abertura o un obstáculo que impide su propagación, todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas.

3.1.11.5 PROPAGACIÓN EN RECINTOS CERRADOS La energía sonora radiada por una fuente produce reflexiones al chocar contra las

superficies del recinto donde se encuentra. Como consecuencia, el nivel de presión sonora en recepción es la contribución del sonido directo procedente de la fuente y la contribución del reflejado en las paredes y demás superficies. La primera contribución es el campo directo, la segunda contribución se llama campo reverberante y éste es la causa de que el nivel de sonido aumente en el interior de un local respecto al exterior.

El sonido directo es función de la potencia de la fuente y de la distancia a ella, el sonido reflejado es función del camino recorrido, del número de reflexiones y de la absorción sufrida en cada una de éstas. En consecuencia, el nivel resultante estará influenciado por las dimensiones del local, y los materiales que recubren las superficies de éste.

En el interior de un recinto cerrado una fuente puntual con un Nivel de Potencia Sonora (NWS) produce en un punto situado a una distancia r de ella, un Nivel de Presión Sonora (NPS) dado por:

NPS = NWS + 10.log (Q / (4π r2) + 4 / R) Donde: Q es el factor de direccionalidad de la fuente. R es la constante del recinto, definida por: R = S α / (1- α)

S la superficie del recinto y α el coeficiente de absorción medio del recinto definido por: α = Σ Si α¡/ Σ Si

Cerca de la fuente predomina el primer término del paréntesis Q / (4π r2), y allí se cumplen

las condiciones de campo libre, lo cual supone una disminución de 6 dB cada vez que se dobla la distancia a la fuente.

En una región alejada de la fuente, predomina el segundo sumando 4 / R, donde el campo es prácticamente constante, independiente de la distancia a la fuente, es decir hay condiciones de campo reverberante.

La medida de esta reverberación se realiza a través del Tiempo de Reverberación, definido como el tiempo, expresado en segundos, que transcurre entre que se interrumpe la recepción directa de un sonido y la recepción de sus reflexiones (hasta que la intensidad de éstas se reduzca en 60 dB).

En la medición del ruido producido por una máquina, es importante medir únicamente el ruido directo, evitando las reverberaciones. Con este fin, dichas mediciones deberán realizarse al aire libre, o en una cámara con las paredes, suelo y techo recubiertos de un material absorbente que elimine cualquier reflexión (llamada cámara Anecoica).


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3.1.11.6 VIBRACIONES Gran cantidad de problemas de ruido se originan en la generación y propagación de

vibraciones, en especial aquellas producidas por motores, máquinas herramientas, vehículos, equipos de ventilación y aire acondicionado, ascensores, etc., y por lo tanto pueden corregirse atacando las causas de dichas vibraciones, o aislándolas de manera que no se propaguen.

Las vibraciones tienen además otras consecuencias indeseables aparte de la potencial emisión de ruidos, que hacen que sea muy conveniente reducir su efecto. Por ejemplo, pueden deteriorar las máquinas que las producen más rápidamente que en ausencia de ellas. También perjudican la estructura de los edificios o instalaciones, y afectan al ser humano, causando estrés y posibles afecciones al sistema óseo.

Las vibraciones pueden ser inherentes a la operación de determinada máquina, como por ejemplo el caso de un martinete o un martillo neumático, o pueden ser el resultado de defectos tales como desbalances de masas, excentricidades, desajuste entre piezas móviles, etc., debido al desgaste o a un inadecuado o insuficiente mantenimiento técnico. En una proporción nada despreciable de los casos la causa está en un diseño deficiente de la máquina o del proceso en el cual la máquina se encuentra incluida.

Los materiales utilizados para amortiguar vibraciones son generalmente materiales viscoelásticos como gomas, cauchos, neopreno, espumas poliuretánicas, masillas no endurecibles, etc. Algunos ejemplos de aplicación son la fijación de planchas de neopreno en el lado interno de la cubierta de una máquina, o de discos de caucho presionados contra la hoja de una sierra circular.

El amortiguamiento de vibraciones logra una reducción de la vibración en la fuente, aunque en muchos casos su utilización no es efectiva o no es posible, quedando la alternativa de la aislación del elemento vibrante.

3.1.11.7 RUIDO DE IMPACTO Se entiende por ruidos de impacto los generados por golpes o contacto directo entre un

objeto y la superficie. Algunos ejemplos importantes son la caída de objetos y los pasos. Es interesante analizar el caso más simple de un objeto de masa m que cae desde una altura h. Para simplificar el estudio analítico convendrá suponer que esta caída se repite con una frecuencia fr, ya que de esa forma podremos descomponer la fuerza resultante en serie de Fourier, y luego aplicar a cada componente de frecuencia n el coeficiente de transmisión de fuerza correspondiente.

La energía transmitida es mucho mayor que la producida por una vibración. Además, un medio sólido transmite mejor las ondas, por lo que son ruidos difíciles de aislar (salvo en origen con un suelo flotante o con una acabado superficial elástico).

3.1.12 AISLAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO En existe confusión en empleo indiscriminado de estos dos términos (incluso en algunas

normativas municipales se emplean como términos análogos). El Aislamiento acústico implica medidas encaminadas a la disminución de la energía sonora

transmitida entre locales o al ambiente exterior (o a través de protecciones acústicas). Según la fórmula recogida anteriormente de Eincidente = Ereflejada + Eabsorvida + Etransmitida, se realizará con materiales, que tendrán elevados coeficientes de Reflexión y/o Absorción de forma que la energía sonora transmitida sea mínima.


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Sin embargo el Acondicionamiento acústico, tiene por objeto mejorar la forma en que los sonidos se transmiten en el interior de un local, para obtener una percepción lo más uniforme y confortable posible. Tratará de eliminar cualquier eco, corregir (o eliminar) las reverberaciones y evitar las reflexiones perjudiciales. Se realizará con materiales, que tendrán elevados coeficientes de Transmisión y/o Absorción de forma que la energía sonora reflejada sea mínima, según la fórmula recogida anteriormente de Eincidente = Ereflejada + Eabsorvida + Etransmitida

Como vemos Absorción y Aislamiento pueden llegar a ser conceptos opuestos. Con material reflectante (no absorbente), aumenta el aislamiento pero reduce el acondicionamiento y un material transmisor (no aislante) disminuye el aislamiento pero aumenta el acondicionamiento.

3.1.12.1 MATERIALES AISLANTES Para conseguir un buen aislamiento acústico son necesarios materiales que sean duros,

pesados y, si es posible, flexibles. Materiales tales como hormigón, terrazo, acero, etc. son lo suficientemente rígidos y no porosos como para ser buenos aislantes. El material idóneo es el plomo (por ser pesado y flexible), pero es tiene escasa utilización por su coste y toxicidad.

En general son materiales poco o nada porosos y con elevadas densidades. La pérdida por transmisión a través de una pared, varía con la frecuencia del sonido,

aumentando generalmente con ella. Por lo que es más difícil aislar los sonidos graves que los agudos. Podemos afirmar que una pared aislante debe ser tanto más gruesa o densa cuanto más bajas sean las frecuencias de la onda acústica incidente (ley de masas).

3.1.12.2 MATERIALES ABSORBENTES La característica fundamental de los materiales absorbentes es transformar en calor gran

parte de la energía sonora que la atraviesa. Su misión, por tanto, consiste en reflejar la mínima cantidad de sonido, de forma que la mayor energía sonora posible sea susceptible de ser transformada en calor por efecto Joule.

No hay reglas fáciles para definir su comportamiento. Lo que se puede afirmar es que: “Todo material absorbente debe ser POROSO”. Esto quiere decir que debe permitir el paso del aire, para que el material pueda disipar las ondas sonoras en sus choques contra las paredes de las cavidades. Por tanto, son materiales livianos y permeables al paso del aire. Los materiales con celdas interiores de superficie cerrada, no pueden ser buenos absorbentes en ningún caso.

El espesor del material es importante para determinar la absorción máxima. La energía sonora penetra en el material sólo hasta determinada profundidad, a partir de la cual no sería necesario dar mayor espesor, pero si el espesor no es el adecuado se perderán posibilidades de absorción.

Los parámetros más importantes que rigen el comportamiento de un material absorbente son: - Densidad - Porosidad - Geometría estadística de las celdillas - Rigidez de su estructura - Distancia del montaje de las superficies.

Un material tiene diferente comportamiento absorbente para diferentes frecuencias sonoras. Por lo general el máximo de eficacia ocurre a altas frecuencias, donde las longitudes de onda coinciden con los espesores normales empleados. Cuanto mayor densidad, mayor espesor o mayor tamaño de las celdillas, más baja será la frecuencia absorbida.

Además de los materiales absorbentes, para disipar la energía sonora (una forma de absorción) se pueden emplear:

• Membranas Resonadoras: Convierten la energía sonora en calorífica, como resultado de las deformaciones ondulatorias de un panel al ser excitado por un sonido incidente. El


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máximo de absorción ocurre en la región de las bajas frecuencias y para la frecuencia de resonancia fr definida por:

𝑓! = 60𝑚𝑑

Donde: m = Masa de panel en Kg/m2 d = espesor de la cámara de aire, en m.

El coeficiente de absorción a depende del grado de amortiguamiento del material empleado. Aumentando el amortiguamiento del panel se amplía la banda de frecuencias absorbidas, si bien puede disminuir el coeficiente de absorción.

• Resonadores de Helmholtz: La disipación de energía se produce al hacer oscilar las ondas sonoras el aire contenido en pequeñas cavidades. Presentan un coeficiente de absorción muy elevado, pero que se extiende sobre una banda de frecuencias muy estrecha. Este máximo de absorción ocurre a la frecuencia de resonancia fr definida por:

𝑓! = 𝐶2𝜋 𝑆 𝐿𝑉

Siendo: C = Velocidad del sonido en m/s S = Sección del cuello de la cavidad en m2 I = Longitud del cuello, en m V = Volumen de la cavidad en m3

3.1.13 EFECTOS FISIOLÓGICOS DEL RUIDO La exposición prolongada a niveles elevados de ruido causa lesiones auditivas progresivas

que no se manifiestan hasta pasado cierto tiempo y que pueden llegar a producir sordera. El ruido lesiona las células pilosas, cuantas más células resultan afectadas más dificultades encuentra el cerebro para recibir e interpretar la información. Tras una carga sonora elevada el oído ensordece momentáneamente. Este Desplazamiento Temporal del Umbral de audición DTU) , que puede durar desde horas hasta semanas, se manifiesta por la elevación del umbral del audición (siendo éste el nivel de sonido más bajo que puede percibir) y suele desaparecer si el afectado vuelve a un ambiente con un nivel de ruido normal. La recuperación del umbral auditivo normal dependerá de la magnitud del desplazamiento, del tipo de exposición y de la sensibilidad del individuo.

Si la exposición a niveles elevados de ruido es frecuente, el oído no tiene tiempo de recuperarse y se produce un daño irreversible de las células pilosas, con pérdida permanente de la capacidad auditiva, es lo que se denomina Desplazamiento Permanente del Umbral (DPU). La sordera aparece primero a altas frecuencias (hacia los 4.000 Hz.). No se entienden bien las consonantes silbantes, ni se oyen con claridad sonidos como el timbre del teléfono o el despertador.

Este DPU puede ser producido por una exposición de corta duración pero a un nivel muy elevado y es lo que se denomina Trauma Acústico. Los ruidos de impacto, los de corta duración pero niveles elevados (explosiones, golpes) superiores a los 130, 140 dBA (valores pico), pueden causar en un instante la rotura del tímpano.

En el siguiente estadio, y si la exposición al ruido continua, la pérdida auditiva se extiende al campo de la palabra. El afectado tendrá problemas para seguir una conversación.

Finalmente, y si continua la exposición, el sujeto oirá ruidos continuos (silbidos, zumbidos, tintineos ...) que en muchos casos no podrán ser eliminados.

La bajada del nivel auditivo produce: • Interferencia en la comunicación hablada.


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La conversación normal presenta variaciones apreciables de nivel, con un valor medio de 65 dB a distancia de un metro. El rango de frecuencias importantes para la palabra está comprendido entre 200 y 6.000 Hz. En términos generales se puede decir que las frecuencias importantes para las vocales son inferiores a 1.500 Hz y superiores para las consonantes.

En este aspecto es importante la consideración del ruido de fondo, que produce un enmascaramiento de los sonidos deseados. Los ruidos continuos producen mayor interferencia que los discontinuos, porque éstos últimos permiten entender el sentido global de una frase.

• Interferencia en el descanso Como sistema de alerta que es, el oído está relacionado con otros órganos por lo que puede

desencadenar efectos adversos sobre ellos. La exposición al ruido puede afectar al sistema circulatorio (taquicardia y aumento de la presión sanguínea), disminuir la actividad de los órganos digestivos, acelerar el metabolismo y el ritmo respiratorio, provocar trastornos del sueño, aumentar la tensión muscular, irritabilidad, fatiga física. etc.

Existe un límite de compatibilidad sonora con el dormir adecuado para la mayor parte de las personas (salvando los casos individuales) de una comunidad. Este límite está en 35- 40 dB(A). Por otro lado estos suelen ser los límites establecidos por las normativas y ordenanzas municipales o provinciales de ruido.

• Efectos sobre el trabajo Es difícil demostrar que el ruido produzca efectos prolongados sobre el rendimiento en el

trabajo, sin embargo hay que suponer que ejerce una cierta influencia, es causa de molestias, distracciones, dificultades de comunicación y lo que es aún más grave, causa de accidentes.

Trabajos mentales o que requieran cierto nivel de concentración se verán más perturbados por el ruido que otro tipo de trabajos que exijan menos atención.

• Estrés y sus manifestaciones Las personas sometidas de forma prolongada en ambientes ruidosos, suelen desarrollar

una tendencia al Insomnio, Cansancio, Hipertensión, enfermedades cardiovasculares, transtornos Psicofísicos, Cambios de conducta, etc.


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3.2 RUIDO EN LA INDUSTRIA El ruido ambiente en cualquier lugar de trabajo tiene un tratamiento similar,

independientemente de la actividad desarrollada. Así el acondicionamiento de una oficina, una escuela, un polideportivo, o un taller seguirán los mismos criterios de acondicionamiento y aislamiento (con diferentes requerimientos) que se han comentado de forma somera en el capitulo anterior.

En este apartado nos centraremos en el caso de la Industria.

3.2.1 MODOS DE ACTUACIÓN En el apartado 2.1 se recogen los elementos indispensables para que exista el sonido:

1. Fuente sonora. (máquina, alarmas, megafonía, etc.) 2. Medio a través del que se transmite. (aire, pantallas, ladrillo, etc.) 3. Receptor. (oido)

Por tanto para atenuar el ruido (incluso eliminarlo) podemos actuar sobre cualquiera de los tres elementos anteriores (o en varios simultáneamente).

3.2.1.1 FUENTE SONORA La actuación sobre esta opción es la más directa para reducir el nivel sonoro emitido,

aunque también es la más difícil de aplicar debido a los múltiples factores que influyen en la generación del ruido (contribución de los diversos elementos de la fuente que generan el ruido, vías de transmisión a través de la estructura de la fuente, superficies de ésta que lo irradian al entorno, etc.)

Existen una serie de actuaciones generales para la reducción del ruido en la fuente: • Reemplazar la máquina ruidosa por otro modelo nuevo más silencioso.

En general cambiando una maquinaria de corte por choque por otra de corte con rayo láser, motores de combustión por eléctricos, las soldaduras por puntos por la continua, la conformación por golpes por el prensado hidráulico, etc, se consigue una clara mejora acústica. Esta opción supone un elvado coste económico.

• Desplazamiento de la máquina a una nueva ubicación Una forma sencilla de conseguir una reducción del nivel sonoro en un determinado lugar, es alejar de éste la fuente sonora. A menudo esto no es posible por falta de espacio, economía, etc, y sólo se consigue trasladar el problema a otro lugar.

• Alterar las frecuencias de resonancia Es importante realizar un mantenimiento de la maquinaria.

• Reducir las vibraciones Colocando o rediseñando el amortiguamiento del apoyo de la máquina.

• Reducir las fuerzas de impactos • Modificar o reemplazar los engranajes • Etc.

Normalmente este tipo de acciones debido a su complejidad se realiza en programas de investigación en la fase de diseño de la propia maquinaria y superan el ámbito empresarial.

3.2.1.2 MEDIO TRANSMISOR En la industria el medio transmisor de los ruidos en la industria, suele ser el aire (aunque a

veces la maquinaria puede trabajar bajo el agua u otros líquidos). Hemos visto que la transmisión depende de la viscosidad del medio, y por tanto, aumentando la temperatura, la humedad,


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disminuyendo el polvo en suspensión y/o disminuyendo la presión, dificultaremos la propagación del ruido. Estas actuaciones son situaciones teóricas, que raramente se aplican por la escasa incidencia que suponen.

La forma de actuar en el medio transmisor es mediante la colocación de barreras acústicas, bien sea pantallas, protecciones, cabinas o encapsulado de la maquinaria.

Una barrera acústica es cualquier obstáculo sólido relativamente opaco al sonido (creando una zona silenciosa llamada "sombra acústica") que bloquea al receptor la línea de visión de la fuente sonora.

La reducción del ruido (atenuación) en el receptor que se obtiene con la barrera depende entre otros de diversos factores:

• Material que forma la barrera (siempre que sea posible la superficie visible por la fuente sonora deberá estar recubierta por material absorbente acústico, evitándose de esta forma la reflexión de las ondas sonoras, asimismo cuando la barrera esté formada por paneles, deberán eliminarse las juntas entre éstos, evitándose así caminos fáciles para la transmisión del sonido con la consiguiente disminución de la efectividad de la barrera).

• Las dimensiones de la barrera. • La distancia entre la barrera y la fuente (deben evitarse los acoplamientos entre la

fuente sonora y la barrera, para impedir que ésta se transforme en una fuente secundaria, debido a las vibraciones transmitidas).

• Las características fonoabsorbentes de otras superficies en el entorno de la fuente que pueden redirigir la energía hacia la zona de sombra creada por la barrera

Para el cálculo de la atenuación L que presentan las barreras acústicas delgadas para fuentes puntuales se utiliza la siguiente expresión matemática obtenida a partir de la Teoría de Fresnel sobre la difracción óptica:

L = 10 log (3+10NK)-ASUELO Siendo: K: factor de corrección para los efectos atmosféricos. Para distancias entre fuente y receptor

inferiores a 100 m, K = 1. Para distancias mayores K = exp [-0.0005 -√(A.B.d)/(NK)] ASUELO: atenuación aportada por el suelo, antes de que se insertase la barrera. Dependiendo

si el suelo es duro o blando se calcula mediante unas tablas u otras. Tratamiento Acústico de Interiores Como se ha estudiado en el apartado de Acústica, en un local cerrado, los cerramientos

suelen reflejar parte de la energía sonora que incide sobre ellos (absorbiendo parte de ésta), dando como resultado una complicada distribución espacial del sonido dentro del recinto.

Si las paredes fuesen totalmente absorbentes (caso ideal) no existirían ondas reflejadas y la propagación sería como en situación del llamado campo anecoico o libre, cumpliéndose las ecuaciones de la transmisión directa.

Si, por el contrario el recinto fuese de paredes totalmente reflectantes, las ondas sonoras sufrirían una serie de reflexiones, produciéndose ecos, el nivel de presión sonora (NPS) en el interior del recinto se mantiene prácticamente constante con la distancia (excepto en puntos muy próximos a la fuente y a las paredes) y se dice que el campo es reverberante.

Generalmente siempre existe una cierta absorción acústica en los recintos. Dada una fuente sonora NWS y direccionalidad Q, en el interior de un cerramiento de superficie S y coeficiente medio de absorción a, producirá un nivel de presión sonora NPS, en un punto situado a una distancia r de la fuente, dado por la ecuación:

NPS = NWS + 10 log(Q/4πr2 + 4/R)


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El encapsulado de las máquinas y los atenuadores en los conductos de aire tendrán un apartado específico debido a su trascendencia en este proyecto.

3.2.1.3 RECEPTOR En este caso las actuaciones a realizar son básicamente de protección:

• Protectores de Audición • Horario restrictivo • Rotación de los puestos de trabajo

Éstas soluciones sólo deben adoptarse en última instancia, ya que son preferibles siempre las acciones sobre la Fuente y la Vía de Transmisión.

Como conclusión, la solución ideal es la de construir, aprovechando las oportunidades que

nos brindan las nuevas tecnologías por parte de los fabricantes, equipos y procesos menos ruidosos; siempre mejor prevenir el ruido en el diseño de instalaciones, que tener que corregirlo posteriormente.

3.2.2 ENCAPSULADO DE EQUIPOS La solución idónea para los equipos ruidosos es el encapsulado, construyendo un

cerramiento total sobre la máquina o grupo de equipos. El ejemplo que se presenta a continuación es un resumen de las técnicas que conducen al

encapsulado como solución. Un equipo ruidoso (a) situado en el interior de un local presenta el espectro sonoro a ruido aéreo que se indica:

El primer paso elemental, para reducir el ruido de un equipo con movimiento interno es la

desolidarización del apoyo sobre cualquier elemento del edificio. La colocación de elementos antivibratorios adecuados (b) proporciona, además de la reducción de la transmisión vía sólida necesaria, una reducción importante a ruido aéreo en el campo de las bajas frecuencias:


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Como otra forma de atenuación de ruido, se analiza una solución complementaria a la

anterior, que es el apantallamiento de un frente del equipo. Sin embargo, se comprueba que esta solución aporta poco al aislamiento global. En (c), se representa el efecto que se obtendría solamente con el apantallamiento del equipo, y que sólo disminuye ligeramente las altas frecuencias.

El siguiente paso será establecer un cerramiento envolvente del equipo (d), salvo el suelo,

que presente un aislamiento teórico de la membrana tan elevado como se desee (recordemos que aislante ≠ absorbente). La reducción del nivel sonoro es evidente especialmente en el campo de las frecuencias medias y altas. No obstante, el cerramiento con materiales rígidos presenta una elevada componente en el campo reverberado ya que su coeficiente de absorción será muy bajo a cualquier frecuencia.

Sustituyendo el material aislante (d) por un material fuertemente absorbente (e), como son

las lanas de vidrio y roca, se reduce la componente reverberada. Así se llega a la solución (e), en la que se reduce el nivel sonoro en todo el espectro. Normalmente los materiales absorbentes se presentan a la instalación con recubrimientos (velos de vidrio o tejidos de vidrio, placas de aluminio o acero perforado...).


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Si el nivel sonoro todavía resultara elevado para las exigencias técnicas previstas, la

solución pasa por construir «una caja dentro de la caja» o “box into box”, de acuerdo con lo propuesto en (f). En esta solución, el equipo se instala dentro de una envolvente completamente cerrada (incluso el fondo) desolidarizando todo lo anterior por elementos antivibratorios del suelo y situándolo en un cerramiento como el presentado en el caso anterior.

La reducción sonora es muy elevada y prácticamente es la única posible si se desean aislamientos «in situ», superiores a 60-65 dBA.

Esta será la solución aplicable a los locales especialmente ruidosos como norma general.

En la mayoría de los casos, los cerramientos a efectuar suelen presentar con frecuencia

elementos complejos para diversas funciones, como son: — Elementos transparentes para la inspección visual (mirillas, ventanas...). — Elementos practicables de acceso y evacuación de personas y materiales (puertas,

trampillas, cintas transportadoras...). — Tomas de aire y evacuación de gases. Todos estos elementos deben tenerse en cuenta en el proyecto ya que suponen elementos

débiles acústicamente y deben diseñarse especialmente para que no debiliten el aislamiento global.

Algunos consejos prácticos para el diseño: — Mirillas y ventanas dobles, con separaciones importantes entre hojas (mayores de 15

cm). Vidrios de alto espesor, mejor si son laminares. Marcos independientes para cada hoja, desolidarizados. En el límite, hojas no paralelas.

— Puertas y trampillas de doble hoja, con ajustes al marco mediante elementos elásticos. Mejora la calidad acústica con marcos desolidarizados del soporte ciego. En el límite, montaje de dobles puertas, con cámara intermedia de alta absorción acústica.


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— Todos los huecos de aspiración y expulsión de gases deben llevar silenciosos, principalmente de absorción, calculados para las atenuaciones acústicas que proceda.

Si las paredes fuesen totalmente absorbentes (caso ideal) no existirían ondas reflejadas y la

propagación sería como en situación del llamado campo anecoico o libre, cumpliéndose las ecuaciones.

Si, por el contrario el recinto fuese de paredes totalmente reflectantes, las ondas sonoras sufrirían una serie de reflexiones, produciéndose ecos, el nivel de presión sonora (NPS) en el interior del recinto se mantiene prácticamente constante con la distancia (excepto en puntos muy próximos a la fuente y a las paredes) y se dice que el campo es reverberante.

3.2.3 ATENUADORES - SILENCIADORES En el encapsulado de equipos, las entradas y salidas de aire para refrigeración de la

maquinaria constituyen una muy importante vía de transmisión de ruido aéreo. Cuanto mayor distancia deba recorrer la onda sonora, para abandonar el recinto por estas rejillas de ventilación, mayor será su atenuación (absorción del aire). Cuantos más cambios de dirección se realicen en estos recorridos, también aumentará la atenuación sonora (absorción de las paredes, choques de ondas con las reflejadas, etc.). Pero sobre todo, las soluciones de amortiguación del sonido que se “escapa” por estos conductos, pasan por las técnicas de absorción acústica.

Un conducto de suficiente longitud respecto a su sección puede atenuar el sonido en su interior de acuerdo a la siguiente expresión empírica:

𝐷𝐿 = 1,05 𝛼!,! !! 𝑒𝑛 𝑑𝐵/𝑚 (Fórmula válida para 0,2 ≤ α ≤ 0,4)

siendo: DL: Amortiguación del sonido por unidad de longitud del conducto. α: Coeficiente de absorción del material interior del conducto en Sabine. P: Perímetro interior del conducto, en m. S: Sección interior del conducto, en m2.

La observación de la expresión indicada nos permite deducir que: • Cuanto mayor sea el valor de α, mayor será la atenuación acústica obtenida. Por lo

que los conductos metálicos deberán ir revestidos de materiales absorbentes. • La geometría del conducto es determinante para la atenuación:

Los conductos de pequeña sección, tendrán elevadas relaciones P/S. Por el contrario, conductos de grandes dimensiones tendrán bajas relaciones P/S, con un peor rendimiento en la atenuación acústica. En estos últimos, si las necesidades de caudal de aire para ventilación lo permite, podremos modificar su diseño interior aumentando la relación P/S (por ejemplo introduciendo elementos de compartimentación longitudinal, llamados colisas).


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Por ejemplo un conducto cuadrado de 38 x 53 cm de sección y una longitud de 90 cm, revestido con 2,5 cm de un material con un coeficiente de absorción de 0,37 en una frecuencia de 500 Hz, producirá una atenuación de:

𝐴𝑡𝑒𝑛 = 1,05 . 0,37!,! .0,33 + 0,48 . 20,33 . 0,48 . 0,90

= 2,97 𝑑𝐵

Sin embargo (con una colisa interior), el mismo conducto con una pared central del mismo

material a dos caras (reducirá la anchura libre en 5 cm y la separará en dos conductos) producirá una atenuación de:

𝐴𝑡𝑒𝑛 = 1,05 . 0,37!,! .0,14 + 0,48 . 2 .2 0,14 . 0,48 . 2 . 0,90

= 5, 49 𝑑𝐵

Aunque deberemos comprobar que el aumento de velocidad, que supone la disminución de la sección útil, es aceptable y no produce ruidos adicionales.

Este silencioso por absorción se denomina disipativo y es el adecuado para atenuar las medias y altas frecuencias. En este caso deben establecerse algunas condiciones:

— El ancho del paso de aire debe ser inferior a λ/8 de la frecuencia más elevada que desee antenuarse, ya que en caso contrario baja fuertemente la atenuación.

— El ancho de las colisas debe asegurar un elevado valor de a para la menor frecuencia que desee atenuarse.

— La longitud del silencioso debe ser al menos el doble que la altura de las colisas. — La velocidad de circulación del aire debe ser inferior a 16 m/s para evitar elevadas

pérdidas de carga y la aparición de ruidos aerodinámicos de difícil atenuación. — El acabado superficial de las colisas deben será de velo, fibra de vidrio, e incluso de

chapa perforada para altas velocidades, con el fin de proteger la lana interior. Para atenuar las bajas frecuencias, se utilizan los disipadores reactivos (o plenum).

El principio de funcionamiento es similar al de los resonadores. Un primer ejemplo lo

constituye un resonador de Helmholtz ubicado como rama lateral, en la disposición indicada esquemáticamente en la figura 7.16 (a). La frecuencia de resonancia, es decir aquella para la cual el silenciador será más efectivo, está dada por

𝑓! ≅ 𝑐2𝜋 .

𝐴𝑉 . 𝑙

La pérdida de transmisión no sólo es función de la frecuencia sino también del cociente η = A⋅V / l 2S ,

Los silenciadores en los tubos de escape de los motores de combustión integran estos dos conceptos, provocando el “roce” con las paredes y los cambios bruscos de sección en el recorrido de los gases expulsados.


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Figure 3.5 Cut out drawing of a Type 7 muffler.

32

3.2.4 ANTIVIBRADORES Las vibraciones son unas de las principales fuentes de ruido industrial, eliminando las

vibraciones e consiguen reducciones importantes en los niveles sonoros. Los elementos antivibradores son un soporte elástico que actúa como barrera

amortiguadora, oponiéndose a la propagación de las vibraciones.

3.2.5 NORMATIVA SOBRE RUIDO EN LA INDUSTRIA Estado Español

Ley del Ruido de 17 de noviembre. (Ley 37/2003)

Real Decreto 1513/2005 de 16 de diciembre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de Noviembre, del Ruido, en lo referente a la evaluación y gestión del ruido ambiente

Real Decreto 1367/2007, de 19 de octubre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas.

Real Decreto 213/1992 Ley 26/1984, de 19 de julio, General para la Defensa de los Consumidores y Usuarios

Ley de Ordenación de la Edificación Ley 8/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la

Edificación.

Real Decreto 314/2006 de 17 de Marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación

Real Decreto 1371/2007, de 19 de octubre,por el que se aprueba el documento básico «DB-HR Protección frente al ruido» del Código Técnico de la Edificación y se modifica el Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación.

Real Decreto 1675/2008 del 17 de octubre por el que se modifica el Real Decreto 1371/2007, del 19 de octubre, por el que se aprueba el Documento Básico "DB-HR Protección frente al ruido" del Código Técnico de la Edificación y se modifica el Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación

to its complexity of design it is not possible to estimate the performance of this muffler

from its dimensions alone unless a numerical finite element analysis is carried out and

accurate estimates can be made of the flow resistance in the perforations connecting the

cavity.

Figure 3.3(b) The Type 16 muffler, internal view

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Real Decreto 286/2006 de 10 de marzo, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición al ruido. (*)

Real Decreto 212/2002 de 22 de febrero, por el que se regulan las emisiones sonoras en el entorno debidas a determinadas máquinas de uso al aire libre. (*)

(*) por su transcendencia se tratarán posteriormente. Pais Vasco

Ley 3/1998 de 27 de febrero, general de protección del medio ambiente del País Vasco.

Ley 4/1995 de 10 de noviembre, de espectáculos públicos y actividades recreativas en el País Vasco

Decreto 171/1985 por el que se aprueban las normas técnicas de carácter general de aplicación a las actividades molestas, insalubres, nocivas y peligrosas en el País Vasco.

ENAC para la INDUSTRIA

• Exposición sonora de los trabajadores (ISO 9612) • Determinación del nivel de potencia acústica de máquinas (UNE EN ISO 3744, 3746, 9614-1,

9614-2 y Directiva 2000/14/CE) • Determinación de los niveles de emisión sonora en puesto de trabajo (UNE EN ISO 11200,

11201, 11202 y 11204) • Exposición de vibraciones transmitidas al sistema mano-brazo, (UNE EN ISO 5349) • Exposición de vibraciones transmitidas al cuerpo humano en su conjunto, (ISO 2631) • Medida del nivel de ruido ambiental (ISO 1996) • Medida del nivel de vibración ambiental (UNE EN ISO 2631-2)

Existen normativas en cascada, de rango estatal, autonómico y municipal sobre el ruido,

que se fundamentan en Directrices de la C.E.E. Los límites al ruido están legislados tanto desde el punto de vista de la Prevención de

Riesgos Laborales, como de los niveles máximos de emisión al aire libre, ü Entre los primeros, es de especial relevancia el RD 286/2006 de 10 de marzo, sobre la

protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición al ruido (basado en Directiva 2003/10/CE). Este Real Decreto establece unas “acciones” de protección, información, vigilancia, en función de unos niveles de exposición de los trabajadores según el cuadro siguiente:

NIVEL EXPOSICIÓN

ACCIONES

Art. 5 1) LAeq,d dBA 2) Lpico dBC

Art. 7 PROTECC. INDIVIDUAL

Art. 9 INFORMACIÓ FORMACIÓN

ART. 11 VIGILANCIA SALUD

Art.4 REDUCIR EXPOSICIÓN

Art.6 EVALUAC. RIESGOS

1) ≤ 80 2) ≤ 135

----- ---- ---- ---- EVALUAC. y MEDICIÓN de RIESGOS

1) ≤ 85 2) ≤ 137

A Disposición INFORMAR y FORMAR

VIGIL.+ CONT QUINQUENAL

ELIMINAR (o REDUCIR) RIESGOS DERIVADOS de la EXPOSICIÓN al RUIDO

1) ≤ 87 2) ≤ 140

Uso Obligatorio

INFORMAR y FORMAR

VIGIL.+ CONT TRIENAL

1) > 87 2) >140

PROHIBIDO PARA TRABAJADORES


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ü Entre los segundos, resaltar el Real Decreto 212/2002 de 22 de febrero, por el que se regulan

las emisiones sonoras en el entorno debidas a determinadas máquinas de uso al aire libre (basado en la Directiva 2000/14/CE). Este Real Decreto establece el marcado de conformidad con la indicación del nivel de potencia acústica LWA en cada tipo de máquina. Por la relación con este proyecto, recoger el valor límite del Nivel de Potencia Acústica admisible para los Motocompresores:

CUADRO DE VALORES LÍMITE

Tipo de máquina Potencia neta instalada P en kW

Nivel de Potencia Acústica Admisible (En dB/I pW)

Motocompresores P ≤ 15 97 P > 15 95 + 2 log P

La medición será la mayor registrada por, al menos 6 micrófonos (hasta 12), situados en

una semiesfera de 4, 10 o 16 m de diámetro en función del tamaño del motocompresor. La determinación del nivel de potencia acústica se efectuará a plena carga o en condiciones de funcionamiento que se puedan reproducir y que sean representativas del funcionamiento más ruidoso del uso habitual de la máquina objeto del ensayo; se escogerá la opción que genere más ruido. Los motocompresores se instalarán a 40 cm de altura, sobre el plano reflectante. El período de observación durará por lo menos 15 segundos.

3.2.6 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS Control de Ruido de Federico Miyara 1.999 Universidad de Rosario. Acústica aplicada al interiorismo, libros de acústica.es, de Santiago Valero Granados 2.011 Contaminación Acústica, Centro de Formación Ambiental, Master 2.008 Acústica para la Industria, Iñigo Lopez Cebrián de Acústica Arquitectónica S.A. Manual de Acústica – Universidad Politécnica de Córdoba – 2.001, de Antonio Pérez Siles Salvador Escoda, S.A. Catálogo Técnico 2.010 Soler & Palau Apuntes de Fisica, Valentín Laconcha, 2.007 Acústica – Universidad Pública de Navarra de Emilio Aramendia y Ricardo Sanmartín Wikipedia, Free Encyclopedia 2.012, Acústica, Sonido, DeciBelio, Aislamiento, Absorción,

Reverberación, Anecoica, Silenciador, etc.


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4 MAQUINARIA PARA AISLAR

La empresa Mapner es la empresa fabricante de la maquinaria del interior de la cabina.

EMPRESA; SOBRE MAPNER: Uno de los principales objetivos de nuestra empresa consiste en ofrecer

a cada cliente un grado de satisfacción superior, garantizándole un nivel de asesoramiento y dedicación que nos permita cumplir sus mejores expectativas.

LOCALIZACIÓN: C/ OialumeBidea 21 20.115 Astigarraga http://www.mapner.com/

PRODUCTOS

TIPOS DE MAQUINARIA FABRICADA: • EMBOLOS ROTATIVOS

Mediante émbolos rotativos trilobulares, se utiliza en la depuración de Aguas, así como en muy diversos procesos dentro del entorno industrial.

• PALETAS ROTATIVAS Mediante un rotor excéntrico y unas paletas móviles

se utiliza en procesos de cogeneración así como en diversos procesos industriales.

• CANAL LATERAL

Mediante álabes esta máquina de pequeñas dimensiones y muy silenciosa, permite realizar muy diversas soluciones tanto en Depuración de Aguas como Industria.

• SISTEMA COMBINADO

Esta solución combina la tecnología de émbolos con la de paletas, permitiendo resultados óptimos para muy diversas soluciones industriales de alto vacio.


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FORMAS DE TRABAJO:

Basadas en la aplicación pueden ser: de vacío o de presión. Basadas en el fluido pueden ser: de aire o de atex. NOS CEÑIREMOS A NUESTRO CASO CONCRETO: maquina de émbolos rotativos.

CATÁLOGO COMERCIAL; DESCRIPCION Y APLICACIONES: Mediante émbolos rotativos trilobulares conseguimos una maquina robusta y eficiente capaz

de transferir grandes caudales a bajas presiones o vacíos, siendo especialmente útil en diferentes aplicaciones de tratamientos de aguas, así como en muy diversos procesos industriales (oxigenación, limpieza, Hornos…) Esta máquina SEM solo trabaja con presión en cambio el fulido utilizado puede variar ya sea aire o atex.


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PRINCIPIO OPERATIVO: El soplante de émbolos rotativos se compone fundamentalmente de un estator dentro del

cual se alojan dos émbolos simétricos, con forma de engranaje tridental que giran en sentido contrario y velocidad uniforme.

El fluido a vehicular penetra en la cámara formada por el estator y los émbolos que en su giro lo desplazan a la tobera de compresión. La presión final de servicio depende únicamente de la resistencia a vencer por rozamiento en las conducciones de fluido y las prestaciones específicas de utilización.

Manteniendo una presión constante y aumentando la velocidad del soplante, aumenta proporcionalmente el caudal del fluido impulsado. La potencia absorbida se ajusta automáticamente a la presión real de trabajo, evitando consumos de energía innecesarios.

TIPOS DE MAQUINAS de EMBOLOS ROTATIVOS: SEM - El tipo de máquina SEM ofrece una gama muy amplia de modelos desde el SEM.1

para caudales mínimos de 35 m3/h hasta el modelo más grande con 25.000 m3/h. Su robusted y eficiencia ofrece muchas posibilidades, pudiéndose instalar individualmente o en serie consiguiendo superar sus propios límites operativos.

SEM.BV – Basada en la misma tecnología, permite mediante su adaptación, trabajar en aplicaciones de vacío. Su alta capacidad la hacen muy interesante trabajar en bajos vacios con grandes caudales.

PRD - Las bombas de vacío de émbolos rotativos PRD provistas de un sistema de preadmisión auxiliar permiten mantener en servicio contínuo valores de vacío de hasta 700/800 mbar (300/200 mbar abs), sin sobrecargas térmicas con una sola etapa de compresión.


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4.1 SEM GRAFICA GENERAL DE SELECCIÓN:


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4.2 SEM 12 - CAMPO DE APLICACIÓN:


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TABLAS DE DIMENSIONES Y PESOS:

4.3 MEDICIONES ACÚSTICAS Se realiza la medición de ruido en cámara Anecoica, según la Norma UNE EN ISO 3744.

4.3.1.1 CORRECCIÓN ACÚSTICA POR RUIDO DE FONDO Se obtiene una medición del ruido de Fondo de 40 dBA. En este estudio, no se tendrá en

cuenta el ruido de fondo por lo que no se realizará ninguna deducción por este concepto, por tanto K1=0 dBA, con lo que nos situaremos por el lado de la seguridad.


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4.3.1.2 CORRECCIÓN ACÚSTICA DEL ENTORNO

La cámara anecoica donde se han realizado las mediciones tiene una superficie de 49,08

m2. El suelo tiene un acabado de hormigón, y las paredes y techos se encuentran recubiertas con materiales fonoabsorbentes, en cumplimiento de la Norma UNE 3744. Siguiendo el proceso regulado en dicha norma, se ha calculado el coeficiente de absorción acústica de esta cámara anecoisa, obteniendo un valor de 0,5. Este valor se encuentra admitido para realizar estos ensayos, por lo que se aplicará la corrección correspondiente de 5 dBA, por tanto K2 = 5 dBA. En este caso el valor descontado es menor que el efecto realmente producido por el rebote de las ondas sonoras en las paredes y techo.

4.3.1.3 SONÓMETRO

El sonómetro empleado es un SC-30 de CESVA. El sonómetro SC-30 es un sonómetro

integrador promediador tipo 1 de fácil manejo. Puede funcionar como sonómetro o como analizador de espectro. El modo sonómetro está indicado para la medición de niveles globales de presión sonora. El SC-30 mide todas las funciones simultáneamente con todas las ponderaciones frecuenciales y calcula datos estadísticos como valores máximos y mínimos y percentiles.

El modo analizador de espectro permite medir, simultáneamente y en tiempo real, los niveles de presión sonora y el nivel de pico para las bandas de octava centradas en las frecuencias 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 y 16000 Hz (sin ponderación frecuencial) y los valores globales con todas las ponderaciones frecuenciales.


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Los datos medidos y registrados por el SC-30 se pueden volcar a un ordenador personal para disponer de ellos en formato electrónico.

4.3.1.4 PROCESO DE MEDICIÓN Se realizan tres tandas de mediciones. En cada tanda se mide el registro sonoro en bandas

de octavas de frecuencias a un metro de distancia de cada una de los cuatro laterales de la máquina. Las mediciones se realizan con 15 minutos de separación tras el funcionamiento de la máquina a pleno rendimiento. Se desprecian las dos menores y trabajaremos con la medición más desfavorable (la mayor).

Hz 63 125 250 500 1.000 2.000 4.000 8.000 dBA 1-Frente 58 80 101 89 94 97 88 82 103 2-Lateral1 54 75 95 96 91 95 88 78 101 3-Fondo 50 67 87 92 99 96 90 85 102 4-Lateral 2 55 77 98 87 94 92 92 89 101 Media 54 75 95 91 95 95 90 84 101

Nivel de Ruido Ponderado / Weighted noise level [L’pA] = 101 dBA Nivel de Ruido Ponderado Corregido / Corrected weightede noise level [LpA = L’pA-K1-K2] LpA = 101 dBA – 0 dBA – 5 dBA = 96 dBA Que evidentemente supera la curva ISO NR 85, como vemos en el gráfico siguente:


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5 PROYECTO DE LA CABINA Se proyecta una cabina desmontable, en chapa de acero galvanizado.

5.1 CHAPA La chapa se fabrica en bobinas con anchos normalizados de 1.500mm 1.250mm. y

1.000mm. Llegan a la empresa cortadas con la longitud necesaria de cada pieza para minimizar el desperdicio. El espesor empleado en la base es de 2mm y de 1,5mm paredes y techo.

Estas chapas rectangulares se introducirán en una de las dos punzonadoras (según el ancho de la chapa) y la punzonadora con un programa de control numérico de punzonado realizado previamente en el ordenador agujereará las zonas necesarias.

Una vez la chapa tenga la forma y agujeros deseados, esta vez con ayuda humana se le dan los pliegues necesarios en los bordes en la plegadora.

En los planos 1 al 16 se describen las dimensiones de corte así como los doblados para dar forma a los paneles.

5.2 ACABADO Y ACCESORIOS Posteriormente se realizará el pintado de las chapas. El pintado se realiza en una cabina de

pintura con las condiciones necesarias de limpieza y temperatura. La pintura es de agarre directo en galvanizado y es un poliuretano de dos componentes.

Se pinta con pistola KREMLIN 340/2. Esta pistola tiene la ventaja de mezclar los dos componentes en un compresor exterior.

Los accesorios se fijan con una remachadora, o con sus sistemas de sujeción. ACCESORIOS http://www.elesa-ganter.com/es/30/default/eg/

Manilla Cancamos Tornillo Cierre Llave

de Suspensión de Fijación


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ANTIVIBRADORES http://www.amcsa.es/es/productos/suspensiones_caucho_metal_2.php

El soporte D.S.D. es un soporte de gran

elasticidad radial y axial. Es muy apropiado en las suspensiones elásticas de máquinas que presentan vibraciones de componentes horizontales.

El caucho trabaja a compresión. Los perfiles interiores y exteriores del caucho permiten en los casos de choques o sobrecargas accidentales un efecto de tope progresivo por la entrada en contacto con las superficies de apoyo planas superior e inferior. En el montaje es necesario colocar una chapa circular o campana sobre la armadura superior para que trabaje en las sobrecargas como tope progresivo.

Cuando se quiere aislar vibraciones de baja frecuencia se recomienda utilizar los soportes DRD.

Se colocarán 4 Anti Vibrador DSD 100 en cada cabina. La máquina elegida SEM 12 tiene un peso de 375 kgr, lo que

supone una carga de menos de 100 kgr en cada soporte, cumpliendo ampliamente los requerimientos del fabricante.

5.3 AISLAMIENTO FONOACÚSTICO El Aislamiento Fonoacústico empleado es el UNEX25 de la casa RECTICEL. http://www.recticelinsulation.be/be-fr http://www.isolplus.es/index.php/Unex-25/UNEX-ALVEOLAR-1000x500x60/flypage.tpl.html http://www.isolplus.es/files/Testing%20data%20table%20bass%20traps.pdf El aislamiento llega a la empresa en dados o cubos de 2.000×1.000×1.100mm. UNEX25 Definición: Panel acústico absorbente autoportante de espuma de altas prestaciones

absorbente y acústicas. Se presenta en diferentes formatos (cuadrado, rectangular, alveolar, piramidal).


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Instalación: Instalación fácil y rápida, se ha de colocar el material en las superficies de los cerramientos. Recomendamos utilizar la cola Copopren profesional para realizar su adhesión en los soportes.

Características Técnicas: Densidad (ISO 845): 25 Kgr/m3 ±6% Resistencia a la compresión 40% (ISO 3386/1): > 3,3 kPa

Elongación (ISO 1798): ≥ 180% Resistencia a la tracción (ISO 1798): ≥ 100 kPa Deformación remanente 50% (ISO 1856/A): ≤10% Fuerza de Identación 40% (ISO 2439): > 140 N Factor SAG (ISO 2439): ≥ 2,4 Nº Poros (UNE 53201): TV 14 Combustibilidad (UNE 53127): Autoextinguible Combustibilidad (FMVSS): SENBR Resistencia a tracción (ISO 1798) > 90 kPa Colores Gris Oscuro

Frecuencia (Hz)

Coeficientes de absorción UNEX 25 de acuerdo ISO 354:2.003

Coeficientes de absorción UNEX 25 de acuerdo EN 10534-2

Piramidal 50/20 mm

Alveolar 30 mm

Alveolar 15mm

Liso 10 mm

Liso 19 mm

Liso 30 mm

250 0,32 0,19 0,08 0,03 0,06 0,09 500 0,58 0,36 0,21 0,04 0,10 0,22

1.000 0,69 0,46 0,26 0,06 0,24 0,74 2.000 0,76 0,56 0,40 0,13 0,65 0,87 NCR 0,58 0,40 0,23 0,06 0,26 0,48

Como se deduce de esta tabla, el Fono Aislante UNEX25, tiene mejores prestaciones en las

frecuencias altas que en las bajas, aumenta la absorción casi linealmente con el aumento del espesor y no mejora sus resultados con el acabado (piramidal y alveolar) a partir de 500 Hz. En las frecuencias bajas influye notablemente el acabado de la superficie, aumentando la absorción en acabados piramidales.

Aplicación: El aislamiento se pegará por la parte interior de las chapas con cola de contacto

a pistola. Como las longitudes de la parte doblada en el lateral de los paneles es de 47mm, y el aislante tiene un espesor de 80mm, este último sobresale del panel y se presiona contra el soporte consiguiendo que las chapas no estén en contacto entre sí y en medio se presione parte de este aislante “sobrante”.

5.4 VENTILACIÓN Ventiladores - Definiciones Básicas • CAUDAL Y PRESIÓN DEL VENTILADOR

El caudal de un ventilador, es la masa de aire que éste puede desplazar en una unidad de tiempo.

Se expresa en m3/h (1,7 m3/h = 1 CFM).


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La Presiçón Dinámica (Pd) es la fuerza por unidad de superficie provocada por el movimiento del aire y se

manifiesta en el mismo sentido que la dirección de éste. Dicha presión es siempre positiva.

La Presión Estática (Pe) es el valor de la fuerza que ejerce el aire sobre las paredes de las tuberías, en sentido

perpendicular a ellas. Esta presión es positiva cuando es mayor que la atmosférica. Si las paredes de la tubería fuesen

elásticas, veríamos como se dilatan. (Sobrepresión). Cuando es negativa, es decir, menor que la presión atmosférica, las

paredes se contraerían (depresión).

La Presión total (Pt) Es la suma de la presión estática y dinámica. Pt = Pe + Pd

La unidad de presión utilizada es mmH2O (milímetros columna de agua) siendo sus equivalencias:

1mmH2O = 9,80665 Pa = 1mm.Wg

1 Pa (Pascal) = 1 N/m2

• ENSAYO DE LOS VENTILADORES

El ensayo de los ventiladores tiene por objeto determinar el caudal y la presión que proporcionan, a fin de poder

establecer su curva característica de caudal/presión así como todos sus datos eléctricos y nivel sonoro.

Ensayo de caudal/presión

Los ensayos de caudal/presión de los ventiladores SODECA, se efectúan en el laboratorio de fluidos, de acuerdo

con las normas ANSI/AMCA STANDARD 210-85 y su equivalente UNE 100-212-90.

La curva característica de un ventilador, es la unión gráfica, en unos ejes de coordenadas de todos los valores

resultantes de los ensayos.

Esta curva representará la totalidad de posibles puntos de trabajo del ventilador.

Podremos observar como el Caudal Q, representado en el eje de abscisas, disminuye a medida que aumenta la

presión estática (Pe), en el eje de ordenadas siendo el caudal máximo cuando la presión estática es 0, lo que llamamos

caudal a descarga libre. De esta forma observamos que la curva del ventilador nos proporciona de forma gráfica los

caudales que puede desarrollar el ventilador en función de la presión que le exijamos.

Los datos facilitados en las curvas características corresponden a:

- Temperatura 20ºC.

- Densidad del aire 1,2046 Kg/m3.

- Presión atmosférica 760 mm.Hg.


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Ensayo de nivel sonoro

Debido al desplazamiento del aire y al movimiento de la hélice o turbina a una determinada velocidad, el ventilador

provoca un determinado ruido que se cuantifica en el laboratorio según normas, ISO-3744 e ISO-3745.

Los valores se determinan mediante medidas de nivel de presión y potencia sonora obtenidas en campo libre, y se

expresa en dB (A).

Los 72 dBA que produce este ventilador es despreciable frente a los 101 dBA que produce

la máquina SEM.12, ya que: 101 dBA + 72 dBA = 10 10,1 µW + 10 7,2 µW = 10 10,1 µW = 101,005 dBA

TABLA GENERAL DE LOS VENTILADORES HC


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5.5 MONTAJE El montaje está detallado en los planos del 17 al 19. Se realiza con dos operarios y un

destornillador y en menos de 15 minutos. Es importante resaltar que en el plano 18 (montaje) se describe los detalles 1 y 5 donde la

pestaña del panel lateral se introduce en el agujero correspondiente de la base. Así mismo el detalle 19 representa el apoyo lateral de los paneles que permiten el acceso al interior para la manipulación de la maquinaria, manómetros, válvulas y conexiones.


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5.6 MEDICIÓN ACÚSTICA Se realizan tres tandas de mediciones. En cada tanda se mide el registro sonoro en bandas

de octavas de frecuencias a un metro de distancia de cada una de los cuatro laterales de la máquina. Las mediciones se realizan con 15 minutos de separación tras el funcionamiento de la máquina a pleno rendimiento. Se desprecian las dos menores y trabajaremos con la medición más desfavorable (la mayor).


Nivel de Ruido Ponderado / Weighted noise level [L’pA] = 77 dBA Nivel de Ruido Ponderado Corregido / Corrected weightede noise level [LpA = L’pA-K1-K2] LpA = 77 dBA – 0 dBA – 5 dBA = 72 dBA Que no supera la curva ISO NR 85, como vemos en el gráfico siguente:


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6 CONCLUSIÓN

6.1 ATENUACIÓN CONSEGUIDA Veamos la superposición de la gráfica del Espectro de Frecuencias del ruido producido por

la máquina (101 dBA) y el de la máquina + cabina (77 dBA):

Vemos que la Atenuación conseguida es muy importante, y que supone una mejora

sustancial en las características de la máquina (SEM 12). El resultado se encuentra muy por debajo de la curva ISO NR85, con lo que se cumple con creces con el objetivo.

6.1.1.1 PICO EN 250 HZ En el gráfico correspondiente a la máquina + cabina (en azul), destaca un pico de 75 dBA

en la frecuencia de 250 Hz. El segundo valor más alto corresponde a los 70 dBA de 125 Hz, y los siguientes bajan hasta 67, 66 etc. Podemos afirmar que el ámbito de mejora de esta cabina se encuentra en la mejora del aislamiento para las frecuencias bajas (250 Hz). Como sabemos, es más fácil atenuar las altas frecuencias que las bajas (el resultado conseguido lo confirma), pero si consiguiéramos reducir el ruido correspondiente a la frecuencia de 250 Hz el resultado Total bajaría en la misma cantidad (al menos hasta los 74 dBA). Si sumamos los decibelos de las fercuencias de octava conseguidos obtenemos un total de:

54 dBA + 70 dBA + 75 dBA + 63 dBA + 66 dBA + 67 dBA + 62 dBA + 59 dBA = 10 5,4 µW + 10 7,0 µW + 10 7,5 µW + 10 6,3 µW + 10 6,6 µW + 10 6,7 µW + 10 6,2 µW + 10 5,9 µW =

10 7,7 µW = 77 dBA (son 50.118.723 µW)


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Y realizando la misma suma con la supuesta reducción a 72 dBA en 250 Hz, obtendríamos

un total de: 54 dBA + 70 dBA + 71 dBA + 63 dBA + 66 dBA + 67 dBA + 62 dBA + 59 dBA =

10 5,4 µW + 10 7,0 µW + 10 7,1 µW + 10 6,3 µW + 10 6,6 µW + 10 6,7 µW + 10 6,2 µW + 10 5,9 µW = 10 7,5 µW = 75 dBA (son 31.622.777 µW)

Como vemos en el resultado, bajar dos decibelios supone disminuir el ruido al 63%. Vemos, que la banda de frecuencia de 250 Hz es la Frecuencia Crítica para esta cabina.

6.1.1.2 FRENTE DE LA CABINA Veamos las mediciones obtenidas con la cabina en los diferentes laterales:


Podemos observar que el lado “Frente” tiene un aumento significativo del ruido, respecto a

los demás laterales de la cabina. Este lado, que hemos llamado “frente”, se corresponde con el lateral de la cabina por donde se da salida a la refrigeración de la máquina, y cuyo panel no llega hasta el suelo. Las mediciones nos confirman algo que parece lógico, puesto que el aislamiento acústico no existe en los 15 cm inferiores de este panel (para permitir la salida del aire). El valor máximo de todas las mediciones es 81 dBA medidos en esta cara.

Podemos afirmar, que la mejora del diseño de esta cabina deberá abordar el diseño acústico de este “frente”, y la base de la cabina, incluida la evacuación del aire de ventilación.

También se observa un nivel de ruido por encima de la media, en el lado “fondo” (por donde se encuentra la rejilla de entrada del aire).

6.2 PROPUESTAS Hemos visto que los posibles campos de mejora de esta cabina se encuentran en la

reducción del ruido en la banda de octava correspondiente a los 250 Hz, y en la mejora del aislamiento en la cara “frente”. A continuación se proponen algunos cambios en el equipo que podrían aportar alguna mejora acústica en estos dos aspectos.

1- ANTI VIBRADORES Como se ha descrito anteriormente, el antividrador que se coloca es el DSD de la casa

Aplicaciones Mecániocas del Caucho (AMCA). Esta empresa aconseja el Antivibrador DRD para aislar las bajas frecuencias, con lo que es de suponer que mejoraría la atenuación en la banda de frecuencia de 250 y de 125 Hz.

Este cambio no supone ninguna modificación en la fabricación ni en el proceso de montaje de la cabina, y afecta directamente al principal campo de mejora observado, sin reducir los demás aspectos, por lo que se estima Muy Interesante su aplicación.


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DSD - Actual DRD – Propuesto 2- LAMINA NEOPRENO EN LA BASE Si nos fijamos en la parte inferior de un fregadero de chapa de acero (colocados

habitualmente en las cocinas), veremos una lámina de neopreno pegada en la zona donde el chorro de agua golpea el fondo. Esta lámina disipa las vibraciones que produce el impacto y disminuye el ruido producido (evitando el efecto “tambor”). Se propone algo parecido en esta cabina acústica, donde la base no tiene aislamiento. Las soldaduras de las patas y su posicionamiento reducen, de alguna manera, este efecto “tambor”, pero se intuye que se podría mejorar pegando una lámina de neopreno entre las mismas, o incluso en la parte superior de la base. La colocación debe ser pegada en la totalidad de su superficie para conseguir el funcionamiento solidario de ambos materiales (chapa + neopreno).

Este cambio parece que reduciría algo el nivel de ruido, pero supone una pieza más en la cabina y, por tanto, un sobre coste, además del incremento de tiempo en su montaje. Valoraremos su instalación como Interesante.

3- SILENCIADOR EN LA ENTRADA Y SALIDA DE AIRE La entrada del aire se realiza por la rejilla situada

en la parte superior del panel de fondo, atraviesa el conducto formado por el deflector y tras realizar un giro de 90º y atravesando las perforaciones entra en la cabina.

El conducto en el interior del deflector, tiene una sección cuadrada de 38 x 53 cm y una

longitud de 90 cm, revestido con 2,5 cm de un material con un coeficiente de absorción de 0,09 en una frecuencia de 250 Hz (ver características de absorción del UNEX25 en el punto 5.1.3), producirá una atenuación de:

𝐴𝑡𝑒𝑛 = 1,05 . 0,09!,! .0,33 + 0,48 . 20,33 . 0,48 . 0,90

= 0,41 𝑑𝐵

Sin embargo (con una colisa interior), el mismo conducto con una pared central del mismo material a dos caras (reducirá la anchura libre en 5 cm y la separará en dos conductos) producirá una atenuación de:

𝐴𝑡𝑒𝑛 = 1,05 . 0,09!,! .0,14 + 0,48 . 2 .2 0,14 . 0,48 . 2 . 0,90

= 1,479 𝑑𝐵

Lo que supone un aumento en la atenuación de 1 dBA en 250 Hz..


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DEFLECTOR SIN COLISA DEFLECTOR CON COLISA CENTRAL Si el material de acondicionamiento acústico de la colisa se diseña con un acabado alveolar

o piramidal aumentaría notablemente la absorción de ruido en la banda de frecuencia de 250 Hz (pasaría de 0,09 a 0,14) y el resultado supondría un aumento en la atenuación de 2,3 dBA en la banda de octavas de 250 Hz.

En principio, la disminución de la sección útil provoca un aumento de la velocidad, que en este caso, no supondrá el aumento de ruido por no ser la sección crítica de la entrada del aire.

En cuanto a la salida del aire de refrigeración de la

máquina, forzada por el ventilador, se realiza a través de un conducto con diferentes secciones. Comienza en el plenum del ventilador, pasa verticalmente por los orificios de la base y la pata, gira a la horizontal y tras recorrer la parte inferior de la base (entre los estrechamientos de las patas) sale al exterior.

Este conducto de salida tiene varias posibilidades de mejora. En principio el interior del

plenum del ventilador tiene dos de sus caras revestida con aislamiento (el trasdós de los laterales de la cabina), lo que parece aceptable dado la pequeña superficie del resto. Pero el resto del recorrido no tiene ningún tipo de acondicionamiento acústico. En principio se propone la colocación de tres láminas de material fonoabsorbente colocado en vertical en un lateral de las patas que obligue al aire a realizar un recorrido sinuoso en su salida bajo la base. Este material debiera tener un acabado piramidal para intentar absorber las ondas de frecuencias próximas a los 250 Hz.

BASE SIN COLISA BASE CON COLISAS A TRESBOLILLO


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Estos cambios no tienen una evaluación numérica precisa, por lo que se deberá probar en

un prototipo. Suponen una pieza más en la cabina y, por tanto, un sobre coste, además del incremento de tiempo en su montaje. Valoraremos su efectividad como Dudosa.

4- ACABADO PIRAMIDAL DEL MATERIAL FONO ABSORBENTE En la tabla de coeficientes de absorción del material Fono Absorvente UNEX 25 (apartado

5.1.3), se observa que para un espesor de 30 mm, el UNEX25 tiene los siguientes coeficientes de absorción, según el acabado superficial:

UNEX25 Coef absorcion 250 500 1.000 2.000 Liso, e= 30 mm 0,09 0,22 0,74 0,87 Alveolar, e=30 mm 0,19 0,36 0,46 0,56 Como vemos, la absorción en la frecuencia crítica de la banda de octava de 250 Hz, es el

doble con el acabado alveolar, que el obtenido con la superficie lisa. Por tanto, sustituyendo el aislamiento liso colocado, por su equivalente con acabado alveolar, mejorará la atenuación de la cabina en dicha frecuencia. Y como hemos visto anteriormente, la mejora de esta frecuencia crítica, supondrá un incremento de la atenuación total de la cabina en casi la misma cantidad. Sin embargo, las frecuencias altas verán disminuida se atenuación (como se observa en los valores de la tabla) y es probable que se conviertan en las frecuencias críticas, con lo que no se conseguiría el efecto deseado.

Una solución mixta, en la que el aislante del interior de la cabina disponga de un acabado liso (como el actual), y el interior del deflector y de la parte baja de la base (conductos de entrada y salida de aire) se modifique a un acabado alveolar, parece la propuesta idónea para mejorar el aislamiento acústico. Parece lógico pensar, que la cabina necesita aislamiento, y los conductos precisan acondicionamiento.

Estos cambios suponen un mayor coste del aislamiento, debido al desperdicio de material al

cortar los alveolos, y un mayor coste de la mano de obra por su manipulación. Valoramos su efectividad como Leve.

5- RESONANCIAS EN EL INTERIOR DE LA CABINA Como se ha comentado en la teoría acústica no se debe confundir el Aislamiento con el

Acondicionamiento Acústico (apartado 3.1.12). Sin embargo parece evidente que se disminuye las reverberaciones interiores, se reducirá el ruido y por tanto la transmisión será menor. Con esta finalidad se proponen dos actuaciones.

La primera consiste en pintar la máquina es un acabado rugoso, que “rompa” las ondas sonoras al incidir en su superficie y reduzca la reflexión al interior de la cabina. Actualmente la máquina SEM.12 se pinta en acabado brillante y esta propuesta supone, un cambio estético importante (que habrá que evaluar su aceptación por el mercado), y un cambio de la superficie que afectará a la irradiación del calor producido por la máquina.


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La segunda consiste en evitar superficies paralelas que potencian la reverberación (y

puedan llegar a entrar en fase). Se propone que las paredes del deflector se realicen con un doblado con ángulo mayor de 90º evitando que su superficie inferior se encuentre paralela al suelo (ambas sin acabado aislante).

Deflector Paralelo a Base Deflector NO paralelo a Base Estos cambios no suponen un aumento del coste. Sin embargo su eficacia se valora como

Dudosa. 6- PROTOTIPO La siguiente fase consistiría en la creación de un prototipo de la cabina, que permita la

introducción de las diferentes modificaciones propuestas de forma independiente, para medir las atenuaciones conseguidas con las diferentes combinaciones posibles.

Estas propuestas, no deben enmascarar, el alto nivel de diseño y aislamiento, de que

dispone esta cabina, así como su gran aceptación en el mercado. Sólo deben considerarse como un ejercicio de introducción a la acústica, que nos señale unos posibles campos de mejora.


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7 BIBLIOGRAFÍA EMPRESA http://www.urdurimetal.com/ Maquinaria http://www.mapner.com/ Ventilador http://www.sodeca.com/ Aislamiento Fonoacústico http://www.isolplus.es/index.php/Unex-25/UNEX-ALVEOLAR-

1000x500x60/flypage.tpl.html http://www.isolplus.es/files/Testing%20data%20table%20bass%20traps.pdf Anti Vibrador http://www.amcsa.es/es/productos/suspensiones_caucho_metal_2.php Accesorios http://www.elesa-ganter.com/es/30/default/eg/ Control de Ruido de Federico Miyara 1.999 Universidad de Rosario. Acústica aplicada al interiorismo, libros de acústica.es, de Santiago Valero Granados 2.011 Contaminación Acústica, Centro de Formación Ambiental, Master 2.008 Acústica para la Industria, Iñigo Lopez Cebrián de Acústica Arquitectónica S.A. Manual de Acústica – Universidad Politécnica de Córdoba – 2.001, de Antonio Pérez Siles Salvador Escoda, S.A. Catálogo Técnico 2.010 Soler & Palau Apuntes de Fisica, Valentín Laconcha, 2.007 Acústica – Universidad Pública de Navarra de Emilio Aramendia y Ricardo Sanmartín Wikipedia, Free Encyclopedia 2.012, Acústica, Sonido, DeciBelio, Aislamiento, Absorción,

Reverberación, Anecoica, Silenciador, etc. Donostia - San Sebastián a 20 de Julio de 2.012 El Alumno: Diego Errandonea Gonzalez


PLANOS

PROYECTO FIN de CARRERA

INDUSTRIAS URDURI, S.L.

DIEGO ERRANDONEA

INGENIERÍA TÉCNICA MECÁNICA JULIO 2.012

Proyecto Fin de Carrera CABINA ACÚSTICA para MAQUINARIA PLANOS Escuela de Ingeniería Técnica Industrial – UPV DONOSTIA – SAN SEBASTIÁN

Diego Errandonea


PLANOS

1- CORTE y DOBLADO – BASE 1 2- CORTE y DOBLADO – BASE 2 3- CORTE y DOBLADO – BASE COMPLETA 4- CORTE y DOBLADO – LATERAL 1 5- CORTE y DOBLADO – LATERAL 2 6- CORTE y DOBLADO – LATERAL 3 7- CORTE y DOBLADO – LATERAL 4 8- CORTE y DOBLADO – TECHO 1 9- CORTE y DOBLADO – TECHO 2 10- CORTE y DOBLADO – FONDO 1 11- CORTE y DOBLADO – FONDO 2 12- CORTE y DOBLADO – FONDO 3 13- CORTE y DOBLADO – FRENTE 1 14- CORTE y DOBLADO – FRENTE 2 15- CORTE y DOBLADO – DEFLECTOR 16- CORTE y DOBLADO – VENTILADOR 17- COMPOSICIÓN de PANELES 18- MONTAJE de PANELES 19- SECCIONES

tfg cabina acústica para maquinaria

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