Campo Sonoro En Espacios Abiertos

Capítulo 6: EL CAMPO SONORO EN ESPACIOS ABIERTOS

6.1 Introducción:

La propagación del sonido en exteriores a través de la atmósfera, depende fundamentalmente de la distancia de la fuente al receptor, de la presencia de superficies absorbentes o reflejantes y de la presencia de barreras, que en general producen disminuciones en el nivel sonoro que percibe el receptor y que denominaremos por tanto atenuaciones.

Con base en la información anterior y los respectivos cálculos para cada caso, se calcula la atenuación total y se realizan las curvas de igual sonoridad a distancias que dependen del tipo de situación posible del receptor.

El nivel de presión sonora en un punto (receptor) será:

Lp (receptor) = L p (fuente) - Atenuación Total en dB Fórmula 6.1

Donde:

Lp (receptor): Nivel de presión sonora en el punto escogido o sea en el sitio del receptor.

L p (fuente) : Nivel sonoro de la fuente en el punto Cero, es decir, el nivel de potencia sonora Lw en dB re 1 pico vatio.

Atenuación Total: la suma de todas las atenuaciones presentadas al sonido en el campo abierto entre la fuente y el punto del receptor.

Las atenuaciones son:

a) Por Distancia. Que dependen fundamentalmente de la distancia entre la fuente y el receptor, y que son:

- Atenuación por divergencia geométrica o expansión sonora

- Atenuación por absorción del aire

b) Por superficies reflejantes y/o absorbentes. Corresponden al efecto de interferencia sonora de la reflexión con la onda directa, y de la pérdida de intensidad por absorción, con todas las superficies presentes entre la fuente y el receptor, por ejemplo: Piso duro y piso blando, paredes laterales, pared posterior a la fuente.

c) Por barreras. Corresponden a los obstáculos significativos entre la fuente sonora y el receptor que interfieran el rayo sonoro directo.

6.2 Atenuación por divergencia Geométrica: Adiv en dB

Corresponde a la reducción del nivel de presión sonora debida a la expansión de la energía sonora radiada por una fuente puntual. La fórmula es:

Adiv = 20 log d + 10.9 en dB Fórmula 6.2

Donde:

Adiv : atenuación por divergencia en dB

d: Distancia de la fuente al receptor en metros

10.9 : valor constante.

Ejemplo 6.1: Calcular la atenuación por divergencia y el nivel sonoro en el receptor, si:

El nivel de potencia de la fuente sonora es de 105 dB re 1 pW y la distancia es de 30 metros.

Solución:

- Lw : 105 dB

- d= 30 m

- Adiv= 20 x log(30)+10.9 = 40.4 dB

- Lp(receptor) = 105 – 40.4 = 64.6 dB

6.3 Atenuación por Absorción del Aire: Aaire en dB

Es generada por la transformación de la vibración molecular del aire con el sonido transformando energía sonora en calor. La fórmula es:

Aaire = F x d /1000 en dB Fórmula 6.3a con d: distancia en metros

Aaire = F x D en dB Fórmula 6.3b con D: distancia en kilómetros

Para ambas fórmulas F : Valor en dB, de la tabla 6.1

Ejemplo 6.2: Calcular la pérdida por aire a 1000 Hz, para un Lw= 105 dB, a distancias de:

a) 30 metros

b) 4 kilómetros

Sabiendo que estamos a una temperatura de 20 ºC y humedad de 70%.

Solución:

- En la tabla, para 20 ºC y humedad de 70% en 1000 Hz, leemos F = 5,0

- a) d= 30m, utilizamos la 6.3a, o sea:

- Aaire = F x d /1000: 5.0 x 30 / 1000 = 0.15 dB

- b) D= 4 Kms, utilizamos la 6.3b, o sea:

- Aaire = F x D : 5.0 x 4 = 20 dB

De lo anterior podemos concluir que la atenuación por aire:

1) Es significativa para grandes distancias ( kilómetros)

2) De media importancia para distancias entre 100 m y el kilómetro

3) En distancias cortas, menores a 100 metros, se puede despreciar.

Tabla 6.1 Valores del coeficiente F de atenuación del aire en dB

Tomar para Medellín: 20°C y humedad entre 50 y 70%.

6.4 Atenuación por Suelo: Asuelo en dB

La atenuación por suelo es debida al fenómeno de interferencia sonora entre la onda directa (rayo directo) y la onda reflejada (rayo reflejado) y depende del tipo de suelo (duro, blando, muy blando o mixto); del ángulo de reflexión (ángulo de rozamiento) y de las distancias.

Dicha atenuación puede ser:

a) Positiva ( +) cuando reduce el nivel de sonido total

b) Negativa(-) cuando incrementa el nivel de sonido total

c) Cero (0) cuando no altera el nivel sonoro total.

Tipos de suelos:

a) Suelo duro: Pisos en concreto, asfalto, baldosa, tierra muy compactada y agua.

b) Suelo blando: tierra porosa, tierra sembrada, hierba, árboles y arbustos.

c) Suelo muy blando: superficies muy porosas como bosques de pino, nieve, arena suelta.

d) Suelo mixto: suelos que incluyen áreas duras y otras blandas.

Fig. 6.1 Rayo directo rd - Rayo reflejado rr - ángulo de reflexión o rozamiento Ψ

Altura de la fuente (sonido) hs - Altura del receptor hr

En las tablas 6.2 y 6.3 se encuentran los valores de atenuación de suelo para diferentes situaciones. Se debe recordar que atenuaciones (+) disminuyen el sonido, atenuaciones (-) lo incrementan.

Tabla 6.2 Valores de atenuación para cortas distancias: hasta 100 metros en suelos duros.

Tabla 6.3 Valores de atenuación de suelo para distancias menores a 100 metros en suelos blandos

Como método simplificado con buenos resultados y de fácil tabulación para cálculo en hoja electrónica tenemos:

A) Suelos Duros:

- Distancias inferiores a 10 metros

Frec. Hz 63 125 250 500 1 K 2 K 4 K 8 K

Atenuac.

dB -6 -6 -6 -6 -3 -3 -3 -3

- Distancias entre 10 y 100 metros

Frec. Hz 63 125 250 500 1 K 2 K 4 K 8 K

Aten. dB

Fuente sobre el suelo -3 -3 -3 0 +3 +6 +9 +9

Aten. dB

Fuente a 1 m del suelo. -3 -3 -3 0 +3 +3 0 -3

B) Suelos Blandos:

- Distancias inferiores a 10 metros

Frec. Hz 63 125 250 500 1 K 2 K 4 K 8 K

Aten. dB

Fuente sobre el suelo +6 +6 +9 +12 +18 +21 +21 +21

Aten. dB

Fuente a 1 m del suelo. 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -3

- Distancias entre 10 y 100 metros

Frec. Hz 63 125 250 500 1 K 2 K 4 K 8 K

Aten. dB

Fuente sobre el suelo +6 +6 +9 +12 +18 +21 +21 +21

Aten. dB

Fuente a 1 m del suelo. +6 +6 +9 +6 +0 -3 -3 -3

6.5 Atenuación por paredes: Apared en dB

Es la atenuación debida a la reflexión del sonido en paredes. En general dicha atenuación es negativa (-), es decir incrementa el nivel sonoro de la fuente al llegar al receptor.

Si se considera la figura 6.1 como una vista en planta, es decir, el piso como una pared, los valores de las tablas 6.2 y 6.3 o los del método simplificado, pueden ser utilizados para los cálculos.

En general se pueden tomar los siguientes valores con muy buena aproximación:

a) Pared Grande ( mayor a 2 x 3 m) a distancias entre 0 y 3 m :

Se puede tomar como – 3 dB para todas las frecuencias.

b) Pared grande ( mayor a 2 x 3 m) a distancias mayores a 3 m y 9 m:

Se puede tomar como – 2 dB para todas las frecuencias

c) Pared grande a distancias entre 9 y 17 m:

Se puede tomar como -1 dB para todas las frecuencias.

d) Pared pequeña ( menor a 2 x 3 m) a distancias entre 0 y 3 m:

-1 dB para frecuencias entre 63 y 250 Hz (Bajas frecuencias)

-2 dB para frecuencias entre 500 y 4000 Hz (Medias y altas)

e) Pared pequeña (menor a 2 x 3m) a distancia superior a 3m hasta 9 m:

0 dB para frecuencias entre 63 y 250 dB

-1 dB para frecuencias entre 500 y 4000 Hz.

Nota: Para distancias mayores a 17 m, la onda sonora viaja y regresa en un tiempo

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