ANÁLISIS DEL PROBLEMA DE RUIDO AMBIENTAL DE UN …

ANÁLISIS DEL PROBLEMA DE RUIDO AMBIENTAL DE UN SECTOR DE LAURELES Y DISEÑO DE SOLUCIONES

Por:

Irene Ortega Pérez

Asesor:

Diego Mauricio Murillo

Ingeniería de sonido

Trabajo de grado

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

MEDELLIN

2011

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION ....................................................................................................................................... 3

1. CONOCIMIENTOS PREVIOS .............................................................................................................. 4

1.1. Conceptos básicos de sonido .................................................................................................... 4

1.2. Ruido ambiental y contaminación acústica ............................................................................... 4

1.3. Introducción a los mapas de ruido ............................................................................................ 5

1.4. Control de ruido ....................................................................................................................... 6

1.5. Legislación nacional ................................................................................................................. 7

2. DESCRIPCION DEL SECTOR BAJO ESTUDIO ...................................................................................... 10

2.1. Superficie y poblacion ............................................................................................................ 10

2.2. Usos del suelo ........................................................................................................................ 11

2.3. Fuentes de ruido ambiental.................................................................................................... 11

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................................. 12

3.1. Calculo de perdida por transmisión (TL) de un muro estándar ................................................ 12

3.2. Comparación de los resultados mostrados en el mapa de ruido con la normativa nacional..... 19

4. DESCRIPCION Y DISEÑO DE POSIBLES SOLUCIONES ........................................................................ 22

4.1. Soluciones constructivas: rediseño muros de fachada de viviendas ........................................ 22

4.1.1. Opción 1 ......................................................................................................................... 23

4.1.2. Opción 2 ......................................................................................................................... 25

4.1.3. Opción 3 ......................................................................................................................... 27

4.2. Soluciones constructivas: Barrera acústica ............................................................................. 29

5. CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 36

REFERENCIAS ......................................................................................................................................... 37

ANEXOS ................................................................................................................................................. 38

Anexo 1: Correcciones establecidas por la Resolución 0627. .............................................................. 38

INTRODUCCION

Desde hace algunos años se ha hecho evidente que el hombre está acabando con el planeta,

provocando daños irreversibles con consecuencias devastadoras a largo plazo. Se habla

entonces de contaminación y de la importancia de tomar medidas correctivas y preventivas.

Pero no solo es reciclar, cuidar el agua, lo que gastamos y consumimos, porque hoy también

estamos contaminando con ruido. Este tema es un poco más reciente que las demás

contaminaciones, no en cuanto a existencia sino a conocimiento.

Apenas ahora se están viendo los problemas que causa estar expuesto a altos niveles de ruido

por tiempos prolongados y es por esto que se concentran esfuerzos de desarrollo para

enfrentar este problema. Desarrollo tecnológico, científico y de conocimientos, poniendo a

nuestra disposición herramientas que permiten el estudio de un problema y el planteamiento

de soluciones.

El anterior es el propósito del presente documento. A partir de un mapa de ruido, construido

por medio de mediciones de ruido ambiental, se toma un sector del barrio Laureles, en la

ciudad de Medellín, como área de estudio y se analizan las características y magnitud del

problema de ruido, de acuerdo a las condiciones existentes en cuanto a usos del suelo,

distribuciones espaciales, población, características constructivas de las viviendas, entre otros.

Posteriormente se plantean algunas soluciones constructivas para obtener niveles adecuados

según las normativas nacionales, con el fin de disminuir el grado de afectación y molestia de las

personas expuestas a dicho ruido.

1. CONOCIMIENTOS PREVIOS

1.1. Conceptos básicos de sonido

El sonido es un fenómeno físico producido por una perturbación en un medio elástico, generalmente aire, que, al generar vibraciones, hace que la energía se propague transmitiéndose de una partícula a otra, en forma de ondas longitudinales. Para que sea posible oír dichas vibraciones o cambios de presión, el oído convierte esta información en ondas mecánicas que luego son interpretadas por el cerebro.

El sonido se mide en pascales, unidades de presión, y los humanamente audibles, abarcan un rango de 20 micropascales a 20 pascales. Por ser un rango tan amplio, y para facilidad de cálculo, se emplean los decibeles (dB) como unidad de medida, que son una representación en escala logarítmica de los pascales.

A lo largo del tiempo y por medio de estudios realizados se ha encontrado que el oído no tiene un comportamiento lineal y no percibe todas las frecuencias de igual forma, siendo menos sensibles a las bajas que a las altas. Por lo anterior, y con el fin de emular el funcionamiento del oído, se estableció el decibel A (dBA), medido con un filtro que amortigua las frecuencias bajas. Esta unidad es normalmente utilizada en acústica para establecer el grado de molestia que genera un sonido sobre el ser humano.

Como todo fenómeno ondulatorio, el sonido tiene características de amplitud, fase, longitud de onda, periodo y frecuencia que determinan cómo se comporta cada sonido. Este último, junto con la longitud de onda, es especialmente importante y determinante a la hora de caracterizar un sonido, por lo que, particularmente en el caso de la acústica, los análisis se hacen por bandas de frecuencias, al igual que el estudio y diseño de las soluciones.

1.2. Ruido ambiental y contaminación acústica

El ruido es, por definición, un sonido no deseado. Según la Organización Mundial de la Salud, es cualquier sonido que perturbe el bienestar, tanto físico como psicológico, de las personas.

Existen tres formas de ruido que nos interesan para el caso de estudio:

- Ruido de emisión: es el producido por una fuente puntual. - Ruido de inmisión: es el ruido que entra en un entorno cerrado con respecto a una fuente

emisora en el exterior del mismo. - Ruido ambiental: Es la suma del ruido producido por un conjunto de fuentes, como carros,

trenes, aeropuertos, industrias, colegios, construcciones, parques, entre otros.

El ruido ambiental hace referencia a sonidos provenientes del exterior producido por actividades humanas. [1]

Hoy en día se habla de la tercera contaminación, la contaminación acústica, y se ha convertido en un problema crítico, principalmente porque la gente se ha acostumbrado a ella y ha aprendido a vivir en medio de esta.

Adicionalmente, sus efectos a largo plazo sobre la salud no son aún muy conocidos. Dentro de lo que se sabe hoy en día, los efectos del ruido sobre la salud se clasifican en tres tipos [2]:

- Fisiopatológicos: ocurren cuando el ruido afecta las funciones del organismo. Algunos de estos efectos son arritmias cardiacas, cambios en el ritmo respiratorio, pérdida auditiva, cefaleas, aumento del umbral de audición, hipertensión, fatiga, etc.

- Psicológicos: entre estos se encuentran trastornos del sueño, disminución del rendimiento, la concentración, cambios de estados de ánimo, malestar, estrés, etc.

- Lesivos: ocurren cuando el ruido afecta directamente los órganos, principalmente en el oído. Cuando la exposición no es muy prolongada y los niveles no son muy altos, el oído se recupera después de un tiempo de reposo, de lo contrario las lesiones pueden ser irreparables. En este grupo se encuentra la perdida de la audición, parcial o total.

1.3. Introducción a los mapas de ruido

La estadística se ha convertido en una herramienta muy importante a la hora del análisis de datos y con el tiempo ha desarrollado metodologías adecuadas para temáticas específicas. De esta forma, la estadística le ha dado paso a una nueva rama: la estadística espacial, dedicada al análisis de datos georeferenciados (generalmente con coordenadas) y correlacionados entre ellos.

Una de las metodologías específicas, mencionadas anteriormente, se ha enmarcado en el contexto ambiental, debido a su importancia y relevancia en la actualidad mundial. Esto se ha logrado por medio de la geoestadística, una subrama de la estadística espacial que se dedica al análisis de datos y fenómenos espaciales, por medio de la estimación, predicción y simulación de información. Lo anterior es posible debido a la continuidad espacial, característica importante presente en algunos fenómenos naturales. Así, se pueden desarrollar modelos que muestren si hay dependencia entre puntos y, a partir de datos recolectados, obtener información sobre datos no muestreados (predicción de valores), obteniendo dicha continuidad [3].

Figura 1: Estadística y sus ramas.

Esta ciencia cuenta con un instrumento muy potente conocida como análisis geoespacial. Este término se refiere a operaciones como sobrelapamiento de mapas y buffering simple, usando la estadística descriptiva como herramienta, con elementos como media, varianza, máximos, mínimos, valores acumulados, frecuencias, entre otros. En general, el análisis geoespacial se ocupa de “que pasa donde”,

ESTADISTICA

Estadistica ambiental

Estadistica espacial

Geoestadistica

y hace uso de información geográfica para relacionar fenómenos y elementos presentes en la superficie de la Tierra con su ubicación [4].

Uno de los elementos que permiten este tipo de análisis son los sistemas de información geográfica (SIG), una tecnología de manejo de información geográfica que se apoya en el uso de equipos (hardware), programas computacionales (software) y datos o información espacial.

Son estos sistemas los que nos permiten la construcción de los mapas de ruido, que son representaciones graficas de los niveles de ruido existentes en una región determinada y posibilitan realizar un análisis, detectar zonas críticas, población expuesta, evaluar tendencias, permitir pronósticos, proveer información, generar planes de ordenamiento territorial o proponer soluciones a problemas encontrados, entre otros.

1.4. Control de ruido

El control de ruido es una herramienta de uso de la acústica (ciencia que estudia el comportamiento del sonido) que permite mitigar el ruido presente en un lugar.

En el momento de abordar un problema de control de ruido se pueden adoptar tres estrategias, de acuerdo a la naturaleza y comportamiento del ruido, para enfrentar el problema:

- Control de ruido en la fuente: aquí se encuentran soluciones como mantenimiento de maquinarias, control de ruido reverberante, aisladores de vibración, entre otros.

- Control de ruido en el camino de transmisión: forman parte de este grupo las pantallas acústicas, aislamiento de muros, silenciadores, exclusas, separación estructural, desadaptación de impedancias, montaje de paneles, de acuerdo al tipo de ruido que se presente.

- Control de ruido en el receptor: se refiere a cabinas, cerramientos, protección auditiva personal, etc.

Algunas de estas soluciones se plantean como aislamiento acústico, que es un fenómeno acústico, dependiente de la frecuencia, que se refiere a la pérdida de energía de una onda que pasa a través de una pared o separación. Trata y estudia la protección contra ruidos en recintos y la capacidad de una partición de aislar o contener la energía producida por dichos ruidos.

Para el caso del ruido aéreo (hace referencia al ruido que llega al local receptor a través del aire circundante), uno de los parámetros más importantes, que brinda información sobre que tan efectiva es una solución (en el caso de paneles y barreras) es la pérdida por transmisión (TL) que, matemáticamente, es la relación entre la energía sonora que llega a la pared y la que se transmite. En las particiones simples el valor de TL sería:

TL=20 log (mf)-48 (dB)

Donde:

M masa F frecuencia.

Las mencionadas pantallas o barreras acústicas son estructuras exteriores diseñadas para proteger un área determinada de la contaminación acústica producida a su alrededor. Es una técnica de control de ruido en el camino de transmisión, que interrumpe la línea de visión entre la fuente y el receptor, bloqueando el sonido directo y generando así una reducción de ruido. Parte del sonido pasa al lado opuesto de la barrera por difracción y otra parte por transmisión. La atenuación producida por la barrera depende de la distancia entre la fuente y el borde superior de la barrera, el receptor y el borde superior de la barrera, la distancia entre la fuente y el receptor y la frecuencia del sonido generado por la fuente.

Por otro lado, los paneles simples son separaciones cuyas caras externas están unidas y se comportan como un bloque, y los paneles dobles son separaciones construidas con dos tabiques paralelos separados por una cámara de aire con un panel absorbente intermedio.

Otro parámetro que caracteriza la efectividad de una solución es la Clase de Transmisión Sonora (STC). La pérdida por transmisión de un elemento separador o aislante de ruido aéreo es dependiente de la frecuencia, lo que puede hacer su manipulación o calculo más complejo debido a la cantidad de valores. Por lo anterior, se ha implementado un indicador que representa la perdida por transmisión como un valor “global” o único, que “compara las pérdidas por transmisión con un contorno de referencia relativo a la importancia del aislamiento exigido para varias frecuencias” [5]. Cuanto mayor es este número mayor es el aislamiento sonoro que aporta la construcción.

1.5. Legislación nacional

Actualmente, en Colombia se ha creado y comenzado a implementar una normativa que pretende regular las emisiones de ruido y el ruido ambiental

Resolución 0627:

Esta resolución habla sobre el procedimiento para realizar mediciones de ruido ambiental, los niveles máximos permisibles de acuerdo al sector y sobre la elaboración de mapas de ruido y su finalidad [6].

Tabla 1: Estándares máximos permisibles de niveles de ruido ambiental, por sectores y horario, según la Resolución

0627.

Resolución 8321:

Esta resolución hace referencia a la “protección y conservación de la audición, de la salud y el bienestar de las personas por causa de la producción y emisión de ruidos”. Así mismo dicta los estándares máximos permisibles de ruido de acuerdo al sector y en los lugares de trabajo (exposición, salud ocupacional, ruido laboral) [7].

Día Noche

Sector A.

Tranquilidad y

Silencio

Hospitales, bibliotecas, guarderías,

sanatorios, hogares geriátricos.55 50

Zonas residenciales o exclusivamente

destinadas para desarrollo habitacional,

hotelería y hospedajes.

Universidades, colegios, escuelas, centros de

estudio e investigación

Parques en zonas urbanas diferentes a los

parques mecánicos al aire l ibre

Zonas con usos permitidos industriales, como

industrias en general, zonas portuarias,

parques industriales, zonas francas.

75 75

Zonas con usos permitidos comerciales, como

centros comerciales, almacenes, locales o

instalaciones de tipo comercial, talleres de

mecánica automotriz e industrial, centros

deportivos y recreativos, gimnasios,

restaurantes, bares, tabernas, discotecas,

bingos, casinos.

70 60

Zonas con usos permitidos de oficinas.

Zonas con usos institucionales.

Zonas con otros usos relacionados, como

parques mecánicos al aire l ibre, áreas

destinadas a espectáculos públicos al aire

l ibre, vías troncales, autopistas, vías arterias,

vías principales.

80 75

Residencial suburbana.

Rural habitada destinada a explotación

agropecuaria.

Zonas de Recreación y descanso, como

parques naturales y reservas naturales.

Sector C. Ruído

Intermedio

Restringido

65 55

Sector D. Zona

Suburbana o Rural

de Tranquilidad y

Ruído Moderado

55 50

Sector Subsector

Estándares máximos

permisibles de niveles de

ruido ambiental en dB(A)

Sector B.

Tranquilidad y

Ruido Moderado

65 55

Tabla 2: Estándares máximos permisibles de niveles de ruido ambiental, por zonas y horario, según la Resolución

8321

Resolución 6918:

Esta resolución “establece la metodología de medición y fija los niveles de ruido al interior de las edificaciones (inmisión) generado por la incidencia de fuentes fijas de ruido” [8].

Tabla 3: Estándares máximos permisibles de niveles de ruido al interior de edificaciones, por tipo de edificación y

horario, según la Resolución 6918.

Periodo diurno Periodo nocturno

Zona I Residencial 65 45

Zona II Comercial 70 60

Zona III Industrial 75 75

Zona IV de tranquilidad 45 45

ZONA RECEPTORANIVEL DE PRESION SONORA EN dBA

Periodo diurno Periodo nocturno

Edificaciones de uso residencial 55 45

Edificaciones de uso institucional

(oficinas publicas y/o privadas)55 45

Edificaciones de usos dotacionales

contempladas en el POT55 45

Areas comunes en edificaciones

destinadas a actividades

comerciales

70 70

Edificacion Receptora uso del sueloNivel de presion sonora en dBA

2. DESCRIPCION DEL SECTOR BAJO ESTUDIO

El barrio Laureles se encuentra en centro-occidente de la ciudad de Medellín y hace parte de la comuna Laureles-Estadio, que limita al norte con Robledo, al oriente con La Candelaria, al sur con Belén y al occidente con La América.

Con los años el barrio se ha desarrollado, considerándose hoy en día como patrimonio urbano de la ciudad.

Para el estudio que se ha realizado en trabajos anteriores, así como en el presente, se tomó una zona perteneciente a este barrio, contando con 48 puntos de medición distribuidos uniformemente sobre toda la superficie, como se muestra en la figura 2. El sector elegido esta demarcado por la Carrera 81, la Calle San Juan, Avenida Nutibara, Carrera 74ª y Calle 35.

Figura 2: Puntos medidos en el barrio Laureles, Medellín.

2.1. Superficie y poblacion

La comuna Laureles-Estadio, en la ciudad de Medellín, cuenta con una densidad de población de 0.016 habitantes por metro cuadrado. El área que comprende el mapa de ruido realizado es de 517,447.08m2, aproximadamente, dentro de esta comuna, por lo que la población presente en dicha región es de 8,124 habitantes, aproximadamente [9].

2.2. Usos del suelo

Figura 3: Usos del suelo del sector de medición definidos en el plan de ordenamiento territorial (POT) [10]. Las

líneas azules demarcan el área de estudio.

Según lo establecido por la alcaldía de Medellín (figura 3) el uso del suelo en el sector bajo estudio es residencial en su mayoría, por los que los niveles permisibles serán relativamente bajos.

Por otro lado, a partir de lo observado en campo, más de la mitad de los puntos medidos pertenecen al Subsector B (tranquilidad y ruido moderado), algunos otros pertenecen al Subsector C (ruido intermedio restringido) y unos pocos pertenecen al Subsector A (tranquilidad y silencio).

Lo anterior pone en evidencia uno de los problemas a nivel de planeación de las ciudades en Colombia en general: la inconsistencia entre los usos del suelo establecidos en el POT y los usos que realmente se están dando. Debido a esto es común encontrar viviendas en zonas comerciales o industriales y viceversa, generando conflictos a la hora de una evaluación acústica.

2.3. Fuentes de ruido ambiental

En el sector de Laureles que se estudia es evidente que la principal fuente de ruido es el trafico automotor (fuentes móviles), debido a la presencia de vías principales de gran flujo vehicular entre las cuales se encuentra enmarcado (figura 3) y que permiten la comunicación intra e interzonal. Además cuenta con un sistema de transporte con numerosas rutas de buses y el metro, que posibilitan la conexión con el resto de la ciudad y el área metropolitana.

La presencia de motocicletas y buses es considerable en algunas vías, así como de otros vehículos livianos y pesados.

También se encuentran fuentes emisoras como bares, restaurantes, talleres, locales comerciales, parques, almacenes de cadena (fuentes estáticas).

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1. Calculo de perdida por transmisión (TL) de un muro estándar

Para tener un conocimiento aproximado de en qué condiciones se encuentran las viviendas ubicadas en la zona de estudio, en cuanto a niveles de inmisión, se toma un muro de construcción estándar como referencia para realizar los cálculos de perdida por transmisión y, a partir de este dato y los niveles de ruido ambiental encontrados en el exterior, poder conocer los niveles presentes en el interior.

La siguiente figura muestra las dimensiones y composición de dicho muro.

Figura 5: Características constructivas de un muro estándar de referencia.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

Rv (kg/m3) Cl (m/s) h (m) Rs (kg/m2) E fcr (Hz) S (m2)

LADRILLO 952,31 2500 0,12 114,2772 0,01 216,73 11,36

MADERA 600 3000 0,05 30 0,002 433,47 1,6

VIDRIO 2500 4900 0,004 10 0,01 3317,34 1,44

14,4

Tabla 1: Datos de los materiales que componen el muro.

CÁLCULOS DE FRECUENCIAS CRITICAS

LADRILLO

MADERA

VIDRIO

CÁLCULOS DE TL

Antes de la frecuencia critica

[ (

)

]

F = 63Hz

LADRILLO

[ (

)

]

MADERA

[ (

)

]

VIDRIO

[ (

)

]

F = 125Hz

LADRILLO

[ (

)

]

MADERA

[ (

)

]

VIDRIO

[ (

)

]

o TL total:

Después de la frecuencia critica

(

)

(

) ( )

TL materiales

Frecuencia (Hz) TL (dB) Ladrillo TL (dB) Madera TL (dB) Vidrio

63 29,94 18,34 8,95

125 35,89 24,28 14,77

250 30,23 10,12 3,14

500 37,75 17,64 10,67

1000 45,28 25,17 18,20

2000 52,81 32,69 25,72

4000 60,33 40,22 33,25

8000 67,86 47,74 40,77

16000 75,38 55,27 48,30

Tabla 2: TL de cada material en función de la frecuencia por bandas de octava.

Gráfica 1: TL de cada material en función de la frecuencia por bandas de octava.

Coeficientes de transmision

Frecuencia (Hz) t (ladrillo) t (madera) t (vidrio)

63 0,001014638 0,014659165 0,127214716

125 0,000257796 0,003736584 0,033314339

250 0,000948885 0,097358830 0,484803164

500 0,000167741 0,017210772 0,085701901

1000 0,000029653 0,003042463 0,015150099

2000 0,000005242 0,000537837 0,002678184

4000 0,000000927 0,000095077 0,000473441

8000 0,000000164 0,000016807 0,000083693

16000 0,000000029 0,000002971 0,000014795

Tabla 3: Coeficientes de transmisión de cada material en función de la frecuencia por bandas de octava.

Coeficiente medio de transmisión

Frecuencia (Hz) t medio

63 0,01515070

125 0,00394998

250 0,06004653

500 0,01061483

1000 0,00187645

2000 0,00033171

4000 0,00005864

8000 0,00001037

16000 0,00000183

Tabla 4: Coeficientes medios de transmisión en función de la frecuencia por bandas de octava.

0

20

40

60

80

100

1 10 100 1000 10000 100000

TL (

dB

)

Frecuencia (Hz)

TL MATERIALES MURO

TL (dB) Ladrillo

TL (dB) Madera

TL (dB) Vidrio

TL TOTAL

Frecuencia (Hz) TL

63 18,20

125 24,03

250 12,22

500 19,74

1000 27,27

2000 34,79

4000 42,32

8000 49,84

16000 57,37

Tabla 5: TL total en función de la frecuencia por bandas de octava.

Gráfica 2: TL total del muro en función de la frecuencia por bandas de octavas.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

1 10 100 1000 10000 100000

TL (

dB

)

Frecuencia (Hz)

TL TOTAL MURO

TL TOTAL

CALCULO DE STC

Para el cálculo del STC se usa la siguiente tabla:

Frecuencia (Hz)

Ajuste de curva STC

TL TL

ajustado STC a

probar Deficiencias

125 16 24,03 40,03 24 0,00

160 13 26,16 39,16 24 0,00

200 10 9,79 19,79 24 4,21

250 7 12,22 19,22 24 4,78

315 4 14,72 18,72 24 5,28

400 1 17,32 18,32 24 5,68

500 0 19,74 19,74 24 4,26

630 -1 22,25 21,25 24 2,75

800 -2 24,84 22,84 24 1,16

1000 -3 27,27 24,27 24 0,00

1125 -4 28,55 24,55 24 0,00

2000 -4 34,79 30,79 24 0,00

2350 -4 36,54 32,54 24 0,00

2500 -4 37,22 33,22 24 0,00

3150 -4 39,72 35,72 24 0,00

4000 -4 42,32 38,32 24 0,00

Total deficiencias 28 Tabla 5: Tabla para el cálculo de STC [11].

La tabla anterior aplica unos ajustes a los valores de TL calculados (los que se muestran en la tabla son los del muro estudiado).

Las deficiencias son la diferencia entre el TL ajustado y la curva STC que se desea robar. Si la diferencia es negativa se toma como cero (0).

Para que la curva probada sea la correcta debe cumplir con dos condiciones:

- Ninguna deficiencia debe ser mayor a 8. - La suma de las deficiencias no debe ser mayor a 32.

Por lo anterior, la STC del muro es 24.

3.2. Comparación de los resultados mostrados en el mapa de ruido con la normativa nacional

Convenciones: 75dBA – 80dBA 70dBA – 75dBA 65dBA – 70dBA 60dBA – 65dBA

Figura 4: Mapa de ruido barrio Laureles, Medellín.

Debido a que el mayor porcentaje de los puntos se encuentran en el Subsector B, y de acuerdo a los límites determinados por la Resolución 0627 para este subsector en horario diurno, casi todos los puntos medidos incumplen la norma. Esto se debe, muy probablemente, a que el ruido en la zona es mayormente automotor, puesto que las vías de mayor flujo vehicular presentan los mayores niveles de ruido y en las zonas interiores el nivel es menor.

Del mapa obtenido a partir de las mediciones se observa como las vías principales que enmarcan la zona de estudio presentan niveles de ruido dentro del mismo rango. Esto concuerda con lo esperado, puesto que estas vías tienen características similares: alto flujo vehicular, número de carriles similar, similar superficie asfáltica, poca semaforización, uso del suelo generalmente comercial, entre otros.

Los puntos 31, 32, 33, 38 y 43 son los puntos con niveles más bajos y se encuentran dentro de los límites permisibles establecidos en la Resolución 0627 para el ruido ambiental en horario diurno (65dBA). Estos puntos están ubicados en vías secundarias con flujo vehicular bajo y poco tráfico pesado. Por ejemplo, los puntos 31 y 32 se encuentran en calles cerradas inmersas en zonas residenciales. Los demás puntos medidos se encuentran por encima de este límite (66dBA – 80dBA), según lo que se puede observar en el mapa de ruido (figura 2).

Con el fin de identificar la magnitud del problema de ruido al interior de las viviendas en el sector de estudio, se toma el escenario más crítico: el punto 2 de medición, donde se obtuvieron los niveles de ruido ambiental más altos. A partir de esto, y con los cálculos de aislamiento realizados anteriormente, se obtiene el nivel de presión sonora que se tendría en el interior de una vivienda ubicada en este punto, para así determinar qué tipo de solución se requiere. Al comparar estos resultados (tabla 6) con los valores límites permisibles de inmisión según la Resolución 6918 (55dBA en edificaciones de uso residencial en horario diurno) se encuentra que, después de hacer las correcciones para tener una mejor aproximación de la molestia producida por el ruido sobre los habitantes (ver anexo 1), el nivel se encuentra por encima de lo reglamentado.

Niveles de inmisión con muro estándar

Frecuencia (Hz)

NPS en punto 2 (dBA)

TL (dB) NPS adentro (dBA)

20 10.8 9.34 1.5

25 17.9 10.88 7.0

31.5 25.4 12.59 12.8

40 32.5 14.46 18.0

50 40 16.27 23.7

63 44.7 18.20 26.5

80 46.8 20.21 26.6

100 51.2 22.12 29.1

125 54.6 24.03 30.6

160 51.8 26.16 25.6

200 53.8 8.36 45.4

250 55.7 10.79 44.9

315 56.8 13.30 43.5

400 57.5 15.89 41.6

500 58.3 18.31 40.0

630 59.5 20.82 38.7

800 60.9 23.42 37.5

1000 62.4 25.84 36.6

1125 62.8 27.12 35.7

1600 61.7 35.11 26.6

2000 60.7 33.36 27.3

2500 59.2 35.79 23.4

3150 56.6 38.30 18.3

4000 53.9 40.89 13.0

5000 50.6 43.31 7.3

6300 47.9 45.82 2.1

8000 45.1 48.42 -3.3

10000 42 50.84 -8.8

71 51

6dB por tonal 57

Tabla 6: Niveles de inmisión con muro estándar.

PUNTO

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

2

Latitud [18N]

Longitud [UTM]

Subsector

433378 690830 C

CONDICIONES METEOROLÓGICAS

Vel.Viento Dir.Viento Temp. Humedad Presión

0 m/s --- 23,8 ºC 65 % 1066 hPa

ESPECTRO [dB]

20Hz 25Hz 31,5Hz 40Hz 50Hz 63Hz 80Hz

A 10,80 17,90 25,40 32,50 40,00 44,70 46,80

C 55,10 58,20 61,80 65,10 68,90 70,10 68,80

Z 61,30 62,60 64,80 67,10 70,20 70,90 69,30

100Hz 125Hz 160Hz 200Hz 250Hz 315Hz 400Hz

A 51,20 54,60 51,80 53,80 55,70 56,80 57,50

C 70,00 70,50 65,10 64,70 64,30 63,40 62,30

Z 70,30 70,70 65,20 64,70 64,30 63,40 62,30

500Hz 630Hz 800Hz 1KHz 1,25KHz 1,6KHz 2KHz

A 58,30 59,50 60,90 62,40 62,80 61,70 60,70

C 61,50 61,40 61,70 62,40 62,20 60,60 59,30

Z 61,50 61,40 61,70 62,40 62,20 60,70 59,50

2,5KHz 3,15KHz 4KHz 5KHz 6,3KHz 8KHz 10KHz

A 59,20 56,60 53,90 50,60 47,90 45,10 42,00

C 57,60 54,90 52,10 48,80 46,00 43,20 40,10

Z 57,90 55,40 52,90 50,10 48,00 46,20 44,50

INDICADORES ACÚSTICOS

AJUSTES (0627)

LAeqS [dBA]

LAeqI [dBA]

LCeqS [dBC]

L90 [dBA] L10 [dBA]

Impulsivo FUERTE

71,2 78,5 78,9 67,2 74,2

Tonal NULA

LAmax [dBA]

LAmin [dBA]

SEL A [dBA]

LCeq-LAeq [dB]

CL [dB]

Frecuencia ---

80,2 65,1 103,75273 7,70 7

RESULTADO (0627)

FLUJO VEHICULAR

LRAeq [dBA] 77,2

Livianos Pesados Motos

LR90 [dBA] 73,2

659 91 573

Excede [dB] 7,2

Tabla 7: Resultados obtenidos en el punto de medición 2, que mostro ser el punto con niveles más elevados y por lo tanto el escenario más crítico.

4. DESCRIPCION Y DISEÑO DE POSIBLES SOLUCIONES

4.1. Soluciones constructivas: rediseño muros de fachada de viviendas

Una vez se conoce el nivel existente en el exterior se debe calcular el TL que se requiere para cumplir con los estándares máximos permitidos, para lo que es necesario contar con los niveles que se desea tener en el interior de la vivienda, por banda de frecuencia. Para esto se usan las curvas de criterio de ruido (NC) y en el caso de estudio se elige la curva NC-35, que resulta en un nivel equivalente de 49dBA. Esto se ajusta a lo que admite la norma en edificaciones de uso residencial (55dBA), calculado 6dB por debajo para contar con un margen de error aceptable y garantizar el cumplimiento y buen funcionamiento de las soluciones.

F (Hz) NPS afuera (dBA)

NPS adentro (dBA) - NC 35

TL (dB)

20 11 10 1

25 18 15 3

31.5 25 21 5

40 33 25 7

50 40 30 10

63 45 34 11

80 47 35 12

100 51 36 16

125 55 36 19

160 52 36 16

200 54 36 17

250 56 36 19

315 57 37 20

400 58 37 21

500 58 37 22

630 60 37 23

800 61 36 25

1000 62 36 26

1250 63 36 27

1600 62 36 26

2000 61 35 26

2500 59 35 24

3150 57 35 22

4000 54 34 20

5000 51 33 17

6300 48 32 16

8000 45 31 14

10000 42 30 13

71 49

Tabla 8: Niveles requeridos en el interior según curva NC 35 y TL requerido para obtenerlos

4.1.1. Opción 1

La primera opción que se presenta consiste en un muro de ladrillo de 12cm de espesor, una puerta de madera de 5cm de espesor y una ventana con doble vidrio, de 6mm y 4mm de espesor, cada elemento con las dimensiones indicadas en la figura 5.

Esta propuesta tiene las mismas características del muro estándar planteado anteriormente, exceptuando la composición de la ventana. En este caso va a ser reforzada con un vidrio adicional y una cámara de aire entre ellos de 5cm. Lo anterior hace que los niveles de TL aumenten pero se debe tener en cuenta, al momento de la implementación, ser muy cuidadosos en los sellamientos de estos vidrios, ya que hasta la más mínima filtración o ranura disminuye estos niveles considerablemente.

Si se decidiera implementar medidas de aislamiento actualmente en las viviendas, esta opción sería la más viable ya que no implica la construcción de un nuevo muro sino únicamente el reemplazo de la ventana, lo que representa beneficios económicos y prácticos.

Figura 5: Dimensiones y composición del muro presentado como opción 1.

F (Hz) NPS

afuera (dBA)

TL (dB) NPS

adentro (dBA)

20 11 14 -3

25 18 16 2

31.5 25 17 8

40 33 20 13

50 40 21 19

63 45 23 21

80 47 25 21

100 51 27 24

125 55 29 25

160 52 19 33

200 54 24 29

250 56 28 28

315 57 31 25

400 58 35 23

500 58 27 31

630 60 29 30

800 61 32 29

1000 62 34 28

1250 63 37 26

1600 62 40 22

2000 61 42 19

2500 59 44 15

3150 57 47 10

40

6dB por tonal 46

Tabla 9: TL total en función de la frecuencia por bandas de octava del muro 1 con corrección tonal.

Gráfica 3: TL total del muro en función de la frecuencia por bandas de octavas del muro 1.

4.1.2. Opción 2

La segunda opción presentada consiste en un muro en construcción liviana (drywall) de 12.5mm de espesor, una puerta de madera de 5cm y una ventana con doble vidrio, de 6mm y 4mm de espesor, cada elemento con las dimensiones indicadas en la figura 6.

Una de las ventajas de trabajar con construcción liviana es la fácil y rápida instalación de los elementos, lo que entre otras cosas contribuye en la disminución de costos. Adicionalmente es resistente al fuego y fácil de reparar y pintar.


0

10

20

30

40

50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

TL (

dB

)

Frecuencia (Hz)

TL OPCION 1

F (Hz) NPS

afuera (dBA)

TL (dB) NPS

adentro (dBA)

20 11 0 11

25 18 0 18

31.5 25 0 25

40 33 0 32

50 40 2 38

63 45 4 41

80 47 6 41

100 51 0 51

125 55 3 51

160 52 10 42

200 54 15 38

250 56 21 34

315 57 27 30

400 58 33 24

500 58 39 19

630 60 45 14

800 61 52 9

1000 62 57 5

1250 63 63 0

1600 62 70 -8

2000 61 21 40

2500 59 23 36

3150 57 26 31

55

6dB por tonal 61



4.1.3. Opción 3

Como tercera opción se propone un muro doble con dos láminas de drywall de 12.5mm de espesor, separadas entre sí por una cámara de aire de 5cm, una puerta de madera de 5cm de espesor y una ventana con doble vidrio, de 6mm y 4mm de espesor, cada elemento con las dimensiones indicadas en la figura 5.

Usar dos láminas de drywall, formando un panel doble, se logra amentar el TL de la partición. Además, se puede adicionar fibra de vidrio dentro de la cavidad de aire entre las láminas para evitar resonancias por ondas estacionarias y aumentar un poco el TL, sobretodo en frecuencias altas.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5000 10000 15000 20000 25000

TL (

dB

)

Frecuencia (Hz)

TL OPCION 2

F (Hz) NPS

afuera (dBA)

TL (dB) NPS

adentro (dBA)

20 11 1 9

25 18 4 13

31.5 25 5 20

40 33 5 28

50 40 4 36

63 45 5 40

80 47 5 42

100 51 5 46

125 55 5 50

160 52 19 33

200 54 25 29

250 56 30 26

315 57 35 21

400 58 40 17

500 58 27 31

630 60 30 30

800 61 32 29

1000 62 35 28

1250 63 37 26

1600 62 40 22

2000 61 42 18

2500 59 45 15

3150 57 47 9

52

6dB por tonal 58



Gráfica 6: Comparación de TL de los tres muros propuestos.

Antes de aplicar las correcciones los 3 diseños podrían entregar los resultados requeridos. Sin embargo, tras aplicarlas solo con la primera opción se obtiene un nivel de inmisión que cumple con lo establecido en la Resolución 6918, por lo que sería el adecuado para emplear en este caso, además de que ofrece algunas ventajas, como se expuso anteriormente.

4.2. Soluciones constructivas: Barrera acústica

Otra forma de enfrentar el problema de ruido ambiental es la construcción de barreras acústicas. Estas barreras atenúan el sonido por difracción, interrumpiendo la línea de visión entre el emisor y el receptor creando una sombra acústica, y además se comportan como paneles aislantes, atenuando el sonido que pasa a través de ellas.

La barrera se implementaría sobre la carrera 81, desde el Éxito hasta la glorieta (figura 8), cubriendo na extensión de aproximadamente 400m.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5000 10000 15000 20000 25000

TL (

dB

)

Frecuencia (Hz)

TL OPCION 3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1000 2000 3000 4000

TL

(dB

)

Frecuencia (Hz)

COMPARACION TL

TL 1

TL2

TL 3

Figura 8: ubicación barrera

Atenuación por difracción

Para calcular la atenuación por difracción, en el caso de barreras delgadas que son las más usadas, se debe calcular N:

( )( )

Donde:

d es la distancia entre la fuente y el receptor.

d1 es la distancia de la fuente al borde superior de la barrera.

d2 es la distancia del receptor al borde superior de la barrera.

Para el caso de estudio, la distancia de la fuente (calle 80) a la barrera (ubicada donde termina la acera) es de 6m; la de la barrera al receptor (viviendas sobre la vía) es de 4.5m y la altura elegida es de 4.2m. Con esta altura se obtiene un nivel equivalente, luego de la inserción de la barrera, de 58dBA, y tras aplicar la corrección correspondiente se tienen 64dBA, dando un pequeño margen por debajo de lo reglamentado en la Resolución 0627 (65dBA en horario diurno).

Con este N se calcula la perdida por inserción (IL), así:

√

√

Figura 9: distancias requeridas para calcular la altura de la barrera.

Altura barrera (m) 4.2

a 6.16

b 6.16

c 9.00

Tabla 11: dimensiones y distancias de la barrera

Figura 10: Distancias de la fuente a la barrera, de la barrera al receptor y altura de la barrera.

Frecuencia (Hz)

NPS en vía (dBA)

IL (dB)

NPS despues barrera (dBA)

63 54 13 41

80 56 14 42

100 60 15 45

125 63 16 48

160 61 17 44

200 63 17 45

250 65 18 46

315 66 19 46

400 66 20 46

500 67 21 46

630 68 22 46

800 70 23 46

1000 71 24 47

1250 72 25 46

1600 71 26 44

2000 70 27 42

2500 68 28 40

3150 65 29 36

4000 63 30 33

5000 59 31 28

6300 57 32 25

8000 54 33 21

10000 51 34 17

80

58

6dB por tonal 64

Tabla 12: IL por banda de frecuencia y nivel equivalente luego de la inserción de la barrera, con corrección.

Gráfica 7: IL total de la barrera en función de la frecuencia por bandas de octavas.

Atenuación por transmisión

Se pretende que la atenuación lograda por transmisión sea igual o mayor a la obtenida por difracción. La barrera se comporta como un panel simple por lo que se usan las mismas fórmulas de cálculo para el TL.

Como la barrera seria instalada a la intemperie se debe usar un material que sea muy resistente al ambiente, a la oxidación y corrosión. Por esto el acero inoxidable, aunque es más costoso que otros metales, es óptimo para estas situaciones y garantiza durabilidad a más largo plazo.

Material Calibre Rs Cl h Fcr Etha

Acero inoxidable

20 7.70 5000 0.001 13003.96 0.0001

Tabla 13: características del acero inoxidable.

0

10

20

30

40

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

IL (

dB

)

Frecencia (Hz)

Perdida por insercion

Frecuencia (Hz)

NPS en via (dBA)

TL (dB)

NPS despues barrera (dBA)

63 54 7 47

80 56 9 47

100 60 11 49

125 63 13 51

160 61 15 46

200 63 17 46

250 65 18 46

315 66 20 45

400 66 23 44

500 67 24 43

630 68 26 42

800 70 29 41

1000 71 31 41

1250 72 32 39

1600 71 35 36

2000 70 37 33

2500 68 38 30

3150 65 40 25

4000 63 43 20

5000 59 44 15

6300 57 46 10

8000 54 49 5

10000 51 51 0

80

57

6dB por tonal 63

Tabla 14: TL total en función de la frecuencia por bandas de octava de la barrera con corrección tonal.

Gráfica 8: TL total de la barrera en función de la frecuencia por bandas de octavas.

0

10

20

30

40

50

60

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

TL (

dB

)

Frecuencia (Hz)

Atenuacion por transmision

5. CONCLUSIONES

Es claro que el ruido es un problema y cada vez son más obvias las consecuencias negativas que este produce en la vida del ser humano. Por esta razón se hace necesario y primordial buscar soluciones viables según las características específicas de cada situación. Para esto, el estudio de la acústica, especialmente de la acústica ambiental, y otras ciencias afines, cuenta hoy en día con herramientas muy potentes que permiten no solo hacer análisis de situaciones y problemas, sino también plantear y diseñar soluciones efectivas teniendo en cuenta diferentes variables.

Según lo analizado durante el documento, se puede decir que cada solución es dependiente de las características específicas de cada problema, por lo que se debe entender con claridad lo que se quiere lograr para poder determinar cómo hacerlo. Para el caso estudiado, en situaciones donde el uso del suelo es principalmente residencial y la ubicación de las edificaciones lo permite, lo más indicado y efectivo es hacer uso de pantallas acústicas. Cuando se trata de casos aislados, algunas viviendas, es más apropiado hacer un tratamiento directamente en los receptores.

Otras posibles soluciones para abordar los problemas de ruido, además de las constructivas, son el uso de asfalto fonoabsorbente en las carreteras, las áreas arboladas como pantallas vegetales, medidas preventivas y correctivas para nuevos desarrollos urbanos. Esta última es la más rentable a largo plazo y es hacia lo que se busca llegar en un futuro, por medio de la utilización de los mapas de ruido y los métodos de predicción y simulación.

REFERENCIAS

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http://www.proyectosfindecarrera.com/definicion/ruido-ambiental.htm

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http://www.esmas.com/salud/enfermedades/ambientales/381086.html

[3] Henao, R. G. (n.d.). Introduccion a la geoestadistica: teoria y aplicacion. Bogota: Universidad Nacional

de Colombia.

[4] Michael, S. J., Michael, G. F., & Paul, L. A. (2007). Geospatial Analysis: A comprehensive guide to principles, techniques and software tools. Liecester: Troubador Publishing Ltd.

[5] Lopez, Manuel Recuero. Ingeniería Acústica. Magallanes : Editorial Paraninfo, 2000

[6] Ministerio de ambiente vivienda y desarrollo territorial. (2006, Abril 7). Resolucion 0627 . Por la cual

se establece la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental. Colombia.

[7] Ministerio de salud. (1983, Agosto 4). Resolucion 8321. Por la cual se establece la norma nacional de

emisión de ruido y ruido ambiental. Bogota, Cundinamarca, Colombia.

[8] Secretaria de ambiente. (2010, Octubre 19). Resolucion 6918. Por la cual se establece la metodologia

de medicion y se fijan los niveles de ruido al interior de las edificaciones (inmision) generados por

la incidencia de fuentes fijas de ruido. Bogota, Cundinamarca, Colombia.

[9] Wikipedia. (n.d.). Retrieved Octubre 2011, from http://es.wikipedia.org/wiki/Laureles_-

_Estadio#Demograf.C3.ADa

[10] Alcaldia de Medellin. (n.d.). SITE: Sistema de Informacion Territorial. Retrieved Octubre 2011, from

http://poseidon.medellin.gov.co/MapasProtocolizados/MapasProtocolizadosII.html

[11] Green Glue. (n.d.). Retrieved Octubre 2011, from

http://www.greengluecompany.com/understandingSTC.php

ANEXOS

Anexo 1: Correcciones establecidas por la Resolución 0627.

Las correcciones, en decibeles, se efectúan de acuerdo con la siguiente ecuación:

LR A(X),T = LA(X),T + (KI, KT, KR, KS)

Donde:

KI es un ajuste por impulsos (dB(A)) KT es un ajuste por tono y contenido de información (dB(A)) KR es un ajuste por la hora del día (dB(A)) KS es un ajuste (positivo o negativo) para ciertas fuentes y situaciones, por ejemplo bajas

frecuencias (dB(A)) (X) corresponde a cualquiera de los parámetros de medida de que trata el

El nivel de presión sonora continúo equivalente ponderado A, LAeq,T, solo se corrige por un solo factor K, el de mayor valor en dB(A).

Determinación de los valores de ajuste k

1. La corrección de nivel KS se aplica de la siguiente manera:

Si el ruido proviene de las instalaciones de ventilación y climatización, bajas frecuencias:

5 dB(A) en período diurno; 8 dB(A) en período nocturno.

2. La corrección de nivel KR por horarios se aplica de la siguiente manera:

Si se desea calcular el nivel equivalente corregido ponderado por frecuencia A para el día y la noche LRAeq, dn, se efectúa la medición nocturna de ruido de la fuente específica, si esta funciona durante la noche, para tener en cuenta el grado de molestia que pueda causar a las personas se hace una corrección por adición de 10 dB(A) para el período nocturno en el cual funcione la fuente específica.

3. La corrección de nivel KT toma en consideración los componentes tonales del ruido en el lugar

de la medición y durante el tiempo que estén presentes estos tonos.

Por percepción nula de componentes tonales: 0 dB(A). Por percepción neta de componentes tonales: 3 dB(A). Por percepción fuerte de componentes tonales: 6 dB(A).

4. La corrección de nivel KI toma en consideración los componentes impulsivos en el lugar de la

medición y durante el tiempo que estén presentes los respectivos impulsos.

Por percepción nula de componentes impulsivos: 0 dB(A). Por percepción neta de componentes impulsivos: 3 dB(A). Por percepción fuerte de componentes impulsivos: 6 dB(A).

5. La manera detallada de evaluar la presencia de componentes tonales se presenta a

continuación:

Se hace un análisis con resolución de 1/3 de octava.

Se calcula la diferencia:

L = Lt - Ls

Donde:

Lt es el nivel de presión sonora de la banda f que contiene el tono puro;

Ls es la media de los niveles de las dos bandas situadas inmediatamente por encima y por debajo de f.

Se determina la presencia o ausencia de componentes tonales, entre 20 a 125 Hz:

Si L < 8 dB(A), no hay componentes tonales. Si 8 dB(A) _ L _ 12 dB(A), hay componente tonal neto. Si L > 12 dB(A), hay componente tonal fuerte.

Se determina la presencia o ausencia de componentes tonales, entre 160 a 400 Hz:


Se determina la presencia o ausencia de componentes tonales a partir de 500 Hz:


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