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:

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