ISO 9613 - Atenuación del sonido en su propagación

Acústica Ambiental, Unidad 1

IntroducciónEsta serie de estándares especifica métodos para describir situaciones de ruido en exteriores, en el ámbito comunitario.

Su propósito es predecir niveles de ruido de fuentes sonoras conocidas en el ámbito comunitario.

Este estándar es general: puede aplicarse a diversas fuentes y cubre la mayor parte de los mecanismos de atenuación.

Ámbito de la normaSe especifica un método de ingeniería para calcular la atenuación en la propagación del sonido al aire libre.

De esta forma se puede predecir los niveles de ruido ambiental a una cierta distancia, para una serie de fuentes sonoras

El método predice un nivel continuo equivalente ponderado en A, para condiciones meteorológicas favorables

Ámbito de la norma

El método consiste en algoritmos para calcular la atenuación de sonido en bandas de octava (entre 63 Hz y 8 kHz), sonido originado a partir de una fuente puntual, o un conjunto de fuentes puntuales

Dichas fuentes pueden ser estacionarias o móviles

Ámbito de la norma

Aplicable en: Ruido de tránsito, industrial, construcciones, en general fuentes terrestres.

El método NO se puede aplicar a ruido de aviones en vuelo, ondas de impacto producidas por explosiones (minería, militar, etc).

DefinicionesNivel de Presión sonora continuo equivalente ponderado en A

Donde: • PA(t): Presión ponderada en A, en pascales • Po: Presión de referencia: 2·10-5 pascales • T: Intervalo de tiempo especificado, en segundos

LAT = 10 log

1T PA(t)( )2 dt0

T

∫(Po )

2

⎧

⎨⎪⎪

⎩⎪⎪

⎫

⎬⎪⎪

⎭⎪⎪

dB[ ]

DefinicionesNivel de Presión sonora continuo equivalente a favor del viento

Donde: • Pf(t): Presión instantánea a favor del viento en

banda de octava, en pascales • f es la frecuencia central de la correspondiente

banda de octava

LfT (DW ) = 10 log

1T Pf (t)( )2 dt0

T

∫(Po )

2

⎧

⎨⎪⎪

⎩⎪⎪

⎫

⎬⎪⎪

⎭⎪⎪

dB[ ]

DefinicionesPérdida por inserción (De una barrera)

Diferencia en decibeles entre los niveles de presión en un receptor en una posición especificada bajo dos condiciones:

• Sin la barrera • Con la barrera presente

No debe haber otros cambios que afecten la propagación del sonido

Descripción de la fuenteLas ecuaciones a utilizar serán válidas para fuentes puntuales.

Para fuentes extendidas (carreteras, rieles, sitios industriales que puedan incluir varias plantas y su propio flujo vehicular) pueden representarse por un set de secciones (celdas), cada una con su potencia sonora y directividad propia

En tal caso, un punto representativo de una celda representará el comportamiento de la celda completa

Descripción de la fuenteEs posible describir un grupo de fuentes puntuales como una única fuente puntual situada en el medio el grupo, si se cumplen las condiciones: • Las fuentes sonoras tienen aprox. la misma

intensidad y altura sobre el plano del suelo • Las condiciones de propagación desde cada

fuente al punto de recepción son similares • La distancia d desde el punto equivalente central

hasta el receptor es más que el doble de la dimensión máxima de las fuentes ( d > 2 Hmax )

Condiciones meteorológicasLa propagación sonora a favor del viento para poder utilizar este método debe cumplir con:

• La dirección del viento no debe ser mayor a 45º con respecto a la dirección desde el centro de la fuente sonora dominante y el centro de la región receptora, con viento desde la fuente al receptor.

• La velocidad del viento debe estar entre 1 m/s y 5 m/s medida a una altura de entre 3 y 11 metros por sobre el suelo

Condiciones meteorológicasLas fórmulas entregadas calculan el promedio sobre un intervalo de tiempo corto (definido para el cálculo del LAT) para condiciones meteorológicas dentro de los límites mencionados

Estas ecuaciones también son válidas para propagación en caso de inversión de temperatura basada en el suelo, como sucede en noches despejadas y calmas.

Ecuaciones BásicasEl nivel de ruido continuo equivalente a favor del viento debe ser calculado para cada fuente puntual, por cada banda de octava entre 63 Hz y 8 kHz de la forma: LfT(DW) = Lw + Dc - A

Donde: • Lw es el nivel de potencia en banda de octava

con referencia 10-12 watts acústicos • Dc es la corrección de directividad, en dB • A es la atenuación en bandas de octava en dB,

que ocurre por la propagación de fuente a receptor

Ecuaciones BásicasCon respecto a la corrección de directividad:

Describe el grado por el cual el nivel continuo equivalente desde la fuente puntual se desvía en una dirección específica del nivel de una fuente omnidireccional puntual que produce un nivel de potencia Lw: Dc = DI + DΩ

Donde: DI es el factor de directividad de la fuente puntual DΩ da cuenta de la propagación sonora en ángulos sonidos menores a 4π stereorradianes. Para una fuente omnidireccional que irradia en campo libre: Dc = 0

Ecuaciones BásicasCon respecto a la Atenuación en banda de octava:

A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc

Donde: • Adiv: Atenuación por divergencia geométrica • Aatm: Atenuación por absorción atmosférica • Agr: Atenuación debido a efecto de suelo • Abar: Atenuación debido a la barrera • Amisc: Atenuación debido a otros efectos

Cálculo de las Atenuaciones

Adiv: Atenuación por divergencia geométrica Da cuenta de la propagación esférica en campo libre

Donde: • d es la distancia de la fuente al receptor en metros • do es la distancia de referencia (1 metro)

Adiv = 20log(ddo)+11 dB⎡⎣ ⎤⎦

Cálculo de las AtenuacionesAatm: Atenuación por absorción atmosférica

Donde: • α es el coeficiente de atenuación atmosférico,

medido en dB/km para cada banda de frecuencia en su frecuencia central

• d es la distancia de propagación del sonido

Adiv =α·d1000

dB⎡⎣ ⎤⎦

Cálculo de las AtenuacionesAatm: Atenuación por absorción atmosférica

Tempe-ratura

ºC

Humedad Relativa

%

Coeficiente de Atenuación Atmosférico, α, en dB/km

Bandas de frecuencia nominales, en Hz

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

10 70 0,1 0,4 1,0 1,9 3,7 9,7 32,8 117

20 70 0,1 0,3 1,1 2,8 5,0 9,0 22,9 76,6

30 70 0,1 0,3 1,0 3,1 7,4 12,7 23,1 59,3

15 20 0,3 0,6 1,2 2,7 8,2 28,2 88,8 202

15 50 0,1 0,5 1,2 2,2 4,2 10,8 36,2 129

15 80 0,1 0,3 1,1 2,4 4,1 8,3 23,7 82,8

Para valores de α no considerados en la tabla, referirse a la norma 9613, parte 1

Cálculo de las AtenuacionesAgr: Atenuación debida a efecto de suelo

Este tipo de atenuación es el resultado de reflexión del sonido por la superficie del suelo, interfiriendo con el sonido directo. Está determinada principalmente por las superficies del suelo cerca de la fuente y del receptor El método para calcular Agr es válido solo para suelos aproximadamente planos, ya sean horizontales o con alguna inclinación

Cálculo de las AtenuacionesSe definen 3 regiones de atenuación:

Región de la fuente. hs es la altura de la fuente y dp es la distancia fuente-receptor paralela al suelo Región del receptor. hr es la altura del receptor Región media, justo entre ambas regiones anteriores

Cálculo de las Atenuaciones

Agr: Atenuación debida a efecto de suelo De acuerdo con el esquema anterior, la atenuación por efecto de suelo no es proporcional al tamaño de la región media, sino que depende más de las otras regiones. Las propiedades acústicas de cada región se toman en cuenta a través del factor de suelo G, como se especifica inmediatamente

Cálculo de las AtenuacionesG: Factor de suelo

Suelo duro (Pavimento, agua, hielo, concreto y toda otra superficie de suelo con poca porosidad) En este tipo de suelo G = 0. Suelo poroso (pasto, árboles u otra vegetación, cualquier suelo apto para sembrar) G = 1 Suelo mixto. Si la superficie consta de suelo poroso y duro, G tendrá un valor entre 0 y 1, que consiste en la fracción del suelo que sea poroso.

Cálculo de las AtenuacionesAgr: Atenuación debida a efecto de suelo

Para calcular Agr para una banda específica, debe calcularse los componentes As, Ar y Am para cada una de las regiones, considerando el factor G respectivo de cada región, de la siguiente forma:

Agr = As + Ar + Am

Para estimar los valores de As, Ar y Am debe usarse la siguiente tabla.

Frecuencia central (Hz) As ó Ar (dB) Am (dB)63 -1,5 -3q125 -1,5 + G· a’(h)

-3q·(1-Gm)

250 -1,5 + G· b’(h)500 -1,5 + G· c’(h)

1000 -1,5 + G· d’(h)2000 -1,5· (1 - G )4000 -1,5· (1 - G )8000 -1,5· (1 - G )

Para calcular As (fuente) y Ar (receptor): Considere G y h como los valores relativos a la fuente o receptor según corresponda

Si entonces q = 0

Si entonces

a '(h) = 1,5 + 3e−0,12(h−5)2

(1− e−dp /50 )+ 5,7e−0,09h2

(1− e−2,8·10−6 ·dp

2

)

b '(h) = 1,5 + 8,6e−0,09h2

(1− e−dp /50 ) c '(h) = 1,5 +14e−0,46h2

(1− e−dp /50 )

d '(h) = 1,5 + 5e−0,9h2

(1− e−dp /50 )

dp ≤ 30(hs + hr )

dp > 30(hs + hr ) q = 1− 30(hs + hr )dp

Cálculo de las AtenuacionesAbar: Atenuación debida a la barrera Un obstáculo puede ser considerado “barrera” si cumple con las siguientes condiciones:

Su densidad superficial es al menos 10 kg/m2

El obstáculo tiene una superficie cerrada sin grietas o agujeros grandes La dimensión horizontal normal al rayo sonoro fuente-receptor debe ser mayor que la longitud de onda de la frecuencia central de la banda: ll + lr > λ

Cálculo de las Atenuaciones

Abar: Atenuación debida a la barrera Si el obstáculo cumple con los requisitos, debe ser representado por una barrera con bordes verticales.

Abar = Dz - Agr Donde

Dz es la atenuación por banda de octava Agr es la atenuación por efecto del suelo en ausencia de la barrera.

Resumen

Este estándar define el cálculo teórico del nivel de presión sonora continuo equivalente en un receptor, al aire libre, asumiendo que el viento corre en forma aproximadamente paralela a la dirección de propagación. El texto de la norma en cuestión puede ser encontrado en esta dirección web. Otro enlace de Interés: • Evaluación de pérdida por inserción