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Contaminación por ruido
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Tema :
Contaminación de origen Físico
Contaminación acústica
Ruido: Reduce la calidad de vida y supone una amenaza para la salud (efectos psicológicos y fisiológicos).
Ruido se define como un sonido no deseado. Es subjetivo y no permanece en el ambiente.
Principales diferencias con otros contaminantes:
• No deja residuos
• Su efecto no es acumulativo en el medio pero si en el ser humano
• Contaminante con un radio de acción limitado
• Necesita muy poca energía para ser transmitido
• Complejo de medir y cuantificar
Efectos sobre la salud aparecen a largo plazo Es dificil establecer la relación causa-efecto
Se valora como una de las molestias ambientales mas incómodas: Considerado como el segundo problema ambiental local mas grave.
Ligado al desarrollo
Contaminación acústica
Contaminación acústica
Fuentes
Principales fuentes
• Tráfico: Camiones > Motocicletas > Coches
• Equipos industriales
• Construcción
• Tráfico aéreo
• Actividades deportivas y multitudinarias
Temporalmente• Continuos (ininterrumpido - varía menos de 5 dB durante el periodo de observación)• Intermitente (mas de un segundo pero se interrumpe durante mas de un segundo)• Impulsivo (menos de un segundo)
Espacialmente
• Foco puntual
• Foco espacial
• Foco lineal
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Ruido: Ondas sonoras producidas por la vibración de un objeto sólido o como resultado de la circulación de un fluido alrededor o a través de objeto sólidos.
Ruido de caracteriza por su frecuencia (número de ciclos por segundo) y por su amplitud (presión máxima o mínima en relación a la presión atmosférica)
Sonido suaveSonido fuerte
P
Ruido se clasifica:
Presión
Amplitud
Longitud de onda ()
c
Frecuencia
Presión
Amplitud
Longitud de onda ()
c
Frecuencia
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Generalmente estas ondas sonoras varían en frecuencia y magnitud (presión) con el tiempo. Como valor ponderado durante un tiempo de monitorización “t” se utiliza “Raiz cuadrada media de la presion sonora” (prms)
21
t
0
22
12_
rms dt)t(pt
1pp
Tono graveTono agudo
P
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Potencia (W): velocidad a la que se transmite la energía por ondas sonoras; vatios
Intensidad (I): Potencia media por unidad de área normal a la dirección de propagación; vatios/m2
c
)p(I
S
WI
2rms
prms: raíz cuadrada media de la presión (Pa)
S: sección perpendicular a la dirección de la onda (m2)
: densidad media del medio de propagación (kg/m3; para aire 1,185 kg/m3 a 20 C)
c: velocidad del sonido (340 m/s)
S aumenta con la distancia Intensidad disminuye con la distancia
El intervalo de presiones que el oído humano detecta es muy amplio (2·10 -5 - 200 Pa).
El mecanismo auditivo responde de manera relativa mas que absoluta.
Escala elegida para la medición del ruido logarítmica:
2
rms
2rms
p
op
plog10L
Lp es el nivel de presión del sonido y prmso la raíz cuadrada media de la presión de referencia 2 10-5 Pa (umbral de audición)
SS SS
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Cuando dos fuentes de sonidos se combinan la potencia e intensidad del sonido resultante es la suma de cada una de las potencias y las intensidades individuales, respectivamente. Esto no ocurre así con los niveles de presión
Dos sonidos de 80 dB y 70 dB se combinan en uno solo. Calcular el nivel de presión del sonido resultante. Datos: Densidad del aire: 1.185 kg/m3; Velocidad del sonido 340 m/s
rmso
rms102
rms
2rms
10p p
plog20
p
plog10L
o
Ejemplo
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Niveles de ruido diurnos de 50 dB conllevan molestias poco o nada serias en la comunidad
140 Umbral de dolor
85 camión
45 Biblioteca
0 umbral auditivo
65 oficina
125 Despegue avión
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
El nivel de presión (Lp) es una medida objetiva de la intensidad del sonido pero no representa con precisión lo que las personas perciben (sonoridad)
Sonoridad: percepción personal de la magnitud de un sonido. Es una medida subjetiva.
Empíricamente se vio que la sensibilidad del oído depende de la frecuencia, influyendo en esa dependencia el nivel de presión
Frecuencia
Per
cep
ción
20 200 2000
Niveles de presión bajos
Niveles de presión altos
E j. Un sonido de 1000 Hz a 0 dB
es audible, en cambio uno de 100 Hz solo es audible a 37 dB
A frecuencias bajas necesitamos mas intensidad (presión) para oir
En 1933, Fletcher y Munson elaboraron un gráfico de líneas isofónicas (igual nivel de sonoridad)
A lo largo de la curva los sonidos son percibidos de igual manera
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Se pensó que utilizando una red de filtrado (ponderación) seria posible relacionar los niveles de presión con la sonoridad: Nacen así las escalas de ponderación
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Se introdujeron tres escalas ( y posteriormente una cuarta):
A: Compensación para bajos niveles de presión ( 40 dB)
B: Compensación para niveles medios de presión ( 70 dB)
C: Compensación para niveles altos de presión ( 100 dB)
D: Compensación para medir ruidos de aviones
Valores medidos con la escala A se expresan como dBA
Contaminación acústica
Naturaleza del ruido y medición
Aparatos de MediciónSonómetro
Relaciona el nivel de presión sonora con el tiempo de exposición y proporciona valores de “dosis de exposición”Micrófono
Unidad de Procesamiento
Ponderaciones A,B,C,D
Lectura
Diseñado para responder al sonido como el oído humano
Contaminación acústica
Índices de ruido
A)- Nivel continuo equivalente: La mayor parte de los ruidos fluctúan en el tiempo: Lp = f(t) se trabaja con parámetros promedio:
eequivalentcontinuoNivelL
medidadetiempot
eotantaninsruidodeNivel)t(L
t
10t
log10dt10t
1log10L
eq
p
i
10L
it
0
10)t(L
eq
pi
p
Nivel continuo equivalente es el nivel de ruido que de haber sido constante representaría la misma cantidad de energía.
Ejemplo
Calcular el nivel continuo equivalente del sonido producido por un ventilador de 75 dB que opera durante 5 min cada hora. El ruido de fondo es de 55 dB
Contaminación acústica
Índices de ruido
Existe diferencia entre la molestia producida por un nivel sonoro durante el día y durante la noche: Nivel equivalente día-noche (Ldn)
1010L
10L
dn
nd
109101524
1log10L
Se penalizan los ruidos de noche
B)- Parámetros estadísticos: Percentiles de nivel de ruido que tenemos durante ciertos periodos de tiempo:
• L10: nivel sonoro por encima del que nos encontramos el 10 % del tiempo. Representa “valores máximos”
• L90: nivel sonoro por encima del que nos encontramos el 90 % del tiempo. Representa “niveles de ruido de fondo”
C)- Nivel de contaminación sonora: Tiene en cuenta el nivel medio mas las fluctuaciones que ocurren
Lop = Leq + (L10 + L90)
D)- Índice de ruido de tráfico:
TNI = 4(L10 - L50) + L90 - 30
Contaminación acústica
Índices de ruido
Contaminación acústica
Efectos negativos del ruido
Dos tipos de efectos: Fisiológicos o psicológicos
A)-Fisiológicos
• A-1. Fisiológicos auditivos: Pérdidas de audición reversibles (exposición durante corto tiempo) o irreversible (exposición prolongada).
Pérdida auditiva en función del tiempo de exposición:
a- < 1 año
b- 1-5 años
c- 6-10 años
d- 11-20 años
e- 31-30 años
f- > 30 años
•A-2. Fisiológicos no auditivos (alteraciones del sistema nervioso, aumento de la presión arterial, ulceras, problemas en el riego cerebral.
B-Psicológicos
• Efectos sobre el sueño: Dificultad para conciliar el sueño; disminuye la profundidad del sueño Rendimiento
• Alteraciones en la conducta: Agresividad
• Efectos en la memoria: Menos rendimiento
• Estrés
• Efectos sobre el embarazo: Bebes mas sensibles al ruido y de menor tamaño
Contaminación acústica
Efectos negativos del ruido
Contaminación acústica
Ruido en la industria
Se genera ruido en:
• Funcionamiento de máquinas: Impactos, fricción en los engranajes, rodamientos
• Flujo de fluidos
• Equipos eléctrico
Ruidos inherentes al funcionamiento del equipo (difíciles de minimizar), otros se producen debido al mal funcionamiento (fáciles de minimizar).
Minimización de la producción de ruido en el diseño de planta: Difícil de establecer a priori
Contaminación acústica
Ruido en la industria
Equipos generadores de ruido:
• Ventiladores: Refrigeración de equipos o espacios. Dos tipos de ruido:
Ruido de banda ancha debido al flujo del fluido
Ruido debido al movimiento de aspas cuya f (velocidad de giro, número de aspas)
• Motores eléctricos: Fuerzas electromagnéticas entre el estator y el rotor y ruido debido a los ventiladores asociados
• Compresores: Variaciones de presión del fluido genera ruido.
• Válvulas de control: Variaciones de presión
• Emisiones o escapes de vapor: Ruido debido a la caída de presión
Contaminación acústica
Control del ruido
Actuación sobre los elementos implicados
FuenteTransmisión
receptor
A)- Fuente:
A1- Reducir o eliminar la intensidad del ruido:
• Sistemas amortiguadores de ruido
• Disminuir fricción en tuberías: Materiales de menor rugosidad, velocidad del fluido
• Modificaciones en el proceso: limitadas por producción
• Disminuir el tiempo de funcionamiento al mínimo
A2- Disminuir la frecuencia para minimizar efectos
• En ventiladores podemos disminuir el numero de aspas y la frecuencia de giro
A3- Directividad de la fuente.
• Dirigir la fuente hacia en otra dirección
Contaminación acústica
Control del ruido
B)- Transmisión de las ondas
B1- Separar el origen del sonido del receptor
• La intensidad del sonido depende inversamente de la distancia
• Se produce una atenuación del sonido en la atmósfera (f (distancia y frecuencia) como consecuencia de la disipación de energía en el aire. También se produce una atenuación por parte del terreno: superficies dura reflejan el sonido y las blandas lo atenúan
B2- Aislamiento sonoro de la fuente
B3- Barreras de ruido
Contaminación acústica
Control del ruido
EmisorReceptorSonido
Reflejado
Sonido Transmitido
Sonido Difractado
C)-Protección del receptor:
C1- Sistemas de protección individual
C2- Disminución del tiempo de exposición
Contaminación por radiación electromagnética
Radiaciones ionizantes: Radiación de frecuencias altas y potentes (fotones con energía suficiente para ionizar la materia con la que inciden). Se clasifican en:
• Rayos ultravioleta, Rayos X y rayos gamma. Causan quemaduras, nauseas, muerte.
Radiaciones no ionizantes: Radiación de frecuencias mas bajas y mas benignas
Niveles de exposición y emisión vienen recogidos en la “ley general de telecomunicaciones 11/98”
Bibliografía
Ingeniería ambiental: Fundamentos, entornos, tecnologías y sistemas de gestión. Gerard Kiely. 1999.McGraw-Hill.
www.defra.gov.uk
http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/