Simulación de exteriores – Unidad Hydrocraker

Para exteriores se va a realizar la sonorización de la unidad de procesado Hydrocracker. En este caso se va a tener en consideración la redundancia requerida para este sistema, distribuyendo los altavoces en dos diferentes bucles de alimentación. Cada bucle recibirá potencia de un amplificador distinto, por lo que será necesario un mínimo de dos perteneciendo a sendos subsistemas A y B.

Los altavoces empleados son de alta potencia para exteriores, por tanto de 25 W. Los amplificadores de audio tienen capacidad de suministrar 250 W a su salida. Teniendo en cuenta que la carga que lleven los amplificadores no puede ser superior al 80%, por imposición de los requisitos del sistema, pueden introducirse un máximo de 8 altavoces trabajando a máxima potencia en cada bucle.

Se partirá de esta base a la hora de distribuir las fuentes sonoras por la unidad. La localización definitiva de los altavoces está indicada en el plano ‘Unidad Hydrocracker. Sistema PA/GA. Distribución de altavoces’ incluido en el Anexo 2 y al final del presente apartado. Se instalarán sobre postes metálicos de 4,5 m de altura por medio de bridas. Modelo

Como en el caso de interiores, en primer lugar se procederá a crear el modelo en el módulo Edit Project Program – Room Edit de EASE.

Figura 29. Modelo en EASE de la unidad Hydrocracker (Véase versión en CAD en el Anexo 2).

Simplemente se modelará la superficie correspondiente al suelo, a la que se atribuye soil (tierra, absorción media; ver Figura 30) como material. Los edificios y maquinaría existente en la unidad no se definirán. Solamente aportarían reverberación a la

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sonorización y por tanto solo influyen en el campo total, que como se ha visto para interiores ofrece un resultado más uniforme respecto al nivel total.

Figura 30. Coeficientes de absorción, según frecuencias, correspondientes a la tierra.

Para los altavoces se ha optado por el modelo 25-EExmN(T) del fabricante DNH que cumple con todas las características eléctricas y acústicas requeridas para los altavoces de exteriores y de alta potencia. Su diagrama polar correspondiente está representado en la Figura 31. Se han instalado a una altura de 3,9 m suponiendo que la maquinaría existente no supere esta medida, lo que podrá confirmarse tras el site survey.

Las áreas de audiencia corresponden con la zonas de procesos, quedando excluidas aquéllas donde hay edificios (véase plano ‘Refinería: Unidad Hydrocraker’ en el Anexo 2 y al final del presente apartado).

Figura 31. Diagrama polar del altavoz de exterior empleado en la simulación de EASE.

Parámetros de la simulación

En el módulo Area Mapping se han hecho tres simulaciones Standard para comprobar el comportamiento de la sonorización en los distintos modos de funcionamiento del sistema:

- Todo el sistema de megafonía funcionando correctamente. Los 16 altavoces aportan campo acústico.

- Caída de uno de los dos subsistemas. Únicamente los 8 altavoces del bucle 1 están en funcionamiento.

- Fallo del otro subsistema al anterior. Únicamente los 8 altavoces del bucle 2 están en funcionamiento.

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Los parámetros empleados son los mismos que para interiores, con las siguientes excepciones:

- Al tratarse de exteriores la opción Room Open debe estar activada.

- Como mapa de ruido se ha tomado uno calculado en las zonas de procesos de una planta de gas en Bolivia [21]. Los niveles en dB están representados en la Figura 32.

- No se considerarán las reflexiones producidas por las fachadas de los edificios y maquinaria dado que su aportación al campo sonoro total es despreciable al existir únicamente dos edificios y no encontrarse dentro del área exterior a sonorizar. Por tanto, puede obviarse su aportación en los cálculos (Map with Shadow desactivado).

Figura 32. Nivel de ruido medido en exteriores en una refinería en Bolivia.

Resultados

El tiempo de reverberación carece de sentido para exteriores ya que es un parámetro definido para recintos en función del volumen y de la absorción de las superficies que lo componen.

El índice de transmisión del habla al depender del tiempo de reverberación tampoco es calculado para exteriores. Se considera que la sonorización ofrece una buena inteligibilidad si se cumple que en toda el área de audiencia el nivel de presión sonora supera en 20 dB al nivel de ruido.

Por consiguiente, la presentación de resultados se limita a los niveles SPL directo y total. En primer lugar los correspondientes al funcionamiento normal del sistema, es decir, los 16 altavoces operando; y posteriormente se exponen conjuntamente los resultados de cada bucle operando independientemente.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 _{1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000} 10000 N iv e l d e R u d io ( d B ) Frecuencia (Hz)

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Nivel de presión sonora directo:

Figura 33. Representación sobre planta del SPL Directo en la unidad Hydrocracker para ambos sistemas operando simultáneamente.

Figura 34. Distribución frecuencial del SPL Directo máximo (azul), mínimo (verde) y medio (marrón) en la unidad

Hydrocracker para ambos sistemas operando simultáneamente.

Figura 35. Porcentajes de área cubierta por los correspondientes niveles de SPL Directo en la unidad Hydrocracker

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Nivel de presión sonora total:

Figura 36. Representación sobre planta del SPL Total en la unidad Hydrocracker para ambos sistemas operando simultáneamente.

Figura 37. Porcentajes de área cubierta por los correspondientes niveles de SPL Total en la unidad Hydrocracker para ambos sistemas operando simultáneamente.

Prácticamente la totalidad de la superficie está cubierta con un nivel directo mayor a 80 dB(A) (ver Figura 33).

El ruido esperado a la frecuencia de 1 kHz es de 62,25 dB(A). En la Figura 37 se aprecia que en el 100% de la superficie se superan los 85 dB(A) de campo sonoro total, lo que garantiza una SNR mínima de 20 dB.

Ahora hay que comprobar que ante un fallo en uno de los dos subsistemas que suponga la caída de éste y por lo tanto únicamente haya un bucle en funcionamiento, se siga cumpliendo la premisa de una SNR mínima de 20 dB.

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Para ello, se presentan en la Figura 38 los valores de niveles de campo total obtenidos al simular cada grupo de ocho altavoces pertenecientes a la misma etapa de amplificación.

Figura 38. Nivel de presión sonora total a la frecuencia de 1000 Hz trabajando cada bucle independientemente.

Se comprueba que tanto el bucle 1 como el bucle 2 ofrecen una sonorización mínima de 82 dB a la frecuencia de 1000 Hz en toda el área de audiencia. Para disponer de un estudio más completo para este caso crítico, en el que sólo opera un grupo de altavoces, se representan todos los valores de SPL total en tercios de octava (ver Tabla 9).

Observamos que no para todas las frecuencias se cumple una SNR mínima de 20 dB. Los bajos valores dados a las frecuencias por debajo de los 500 Hz no se considerarán puesto que es debida a la respuesta propia de los altavoces que no operan a estas frecuencias. En el resto de tercios de octava se obtienen valores próximos a los 20 dB, siendo las bandas que sí que cumplen con la relación requerida las más importantes en la transmisión del habla. Por lo tanto no es recomendable incorporar más altavoces lo cual conllevaría a una nueva etapa de amplificación.

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Tabla 9. Relación SPL Total y niveles de ruido obtenidos trabajando cada bucle independientemente.

Frecuencia Bucle 1 Bucle 2

SPL Total Ruido SNR (dB) SPL Total Ruido SNR 100 Hz 14,2 68,2 -54,1 14,2 68,2 -54,1 125 Hz 17,2 68,2 -51,1 17,2 68,2 -51,1 160 Hz 29,6 67,6 -38,9 29,6 67,6 -38,9 200 Hz 42,0 66,9 -25,9 42,0 66,9 -25,9 250 Hz 54,4 66,2 -12,9 54,4 66,2 -12,9 315 Hz 62,9 65,6 -3,6 63,0 65,6 -3,6 400 Hz 71,4 64,9 7,5 71,5 64,9 7,5 500 Hz 79,8 64,2 16,6 79,8 64,2 16,6 630 Hz 81,3 63,6 18,7 81,4 63,6 18,8 800 Hz 82,9 62,9 20,0 83,0 62,9 20,1 1000 Hz 84,5 62,2 22,2 84,6 62,2 22,4 1250 Hz 82,4 61,2 21,2 82,7 61,2 21,4 1600 Hz 80,5 60,2 20,3 80,8 60,2 21,6 2000 Hz 78,7 59,2 19,4 79,0 59,2 20,7 2500 Hz 75,2 57,9 17,3 75,5 57,9 18,6 3150 Hz 71,5 56,7 15,9 71,9 56,7 15,2 4000 Hz 67,8 55,2 13,6 68,1 55,2 13,9 5000 Hz 64,3 51,6 13,7 64,5 51,6 13,0 6300 Hz 60,7 47,9 13,8 60,9 47,9 13,0 8000 Hz 56,7 44,2 13,5 56,8 44,2 13,6 10000 Hz 54,9 44,2 11,6 54,9 44,2 11,7

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