INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO
¨CONTROL DE RUIDO CON BARRERAS
ACUSTICAS¨
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECRONICA
PRESENTAN:
JOSE NOEL RAU
L LOPEZ
JIMENEZ
JULIO TOMAS MORENO Y FUENTES
ASESORES:
Dr. GUILLERMO MANUEL URRIOLAGOITIA CALDERON
Dr. RAFAEL SANCHEZ LÓPEZ
CONTROL DE RUIDO CON
BARRERAS ACUSTICAS
UNA METODOLOGÍA PARA AYUDAR A LA PROTECCIÓN ECOLÓGICA DE LOS SONIDOS INDESEADOS QUE COMO TEMA DE TESIS PARA OBTENER EL GRADO DE:
INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA PRESENTAN
José Noel Raúl López Jiménez y Julio Tomas Moreno Y Fuentes
1 DEDICATORIA:
A MI MADRE SARA, A MI ABUELA TRINIDAD, A MIS HIJOS JULIO CESAR Y ANA MARGARITA A MIS HERMANAS ROCIO, SONIA, MÓNICA, SANDRA Y A MI ESPOSA CLAUDIA, QUIENES CON SU APOYO COMPRENSIÓN Y ESTIMULO, PUDE REALIZAR LOS ESTUDIOS CURRICULARES Y AHORA ESTOY PRESENTANDO ESTE TRABAJO, PARA COMPLETAR UN CICLO DE DESARROLLO PROFESIONAL.
AGRADECIMIENTOS
AL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Y A LA ESCUELA SUPERIOR DE
INGENIERÍA MECANICA Y ELECTRICA MI “ALMA MATER” POR HABERME
PROPORCIONADO LAS HERRAMIENTAS Y EL CONOCIMIENTO, PARA SERVIR A LA SOCIEDAD.
EN PARTICULAR AGRADEZCO A TODOS MIS MAESTROS, QUE DESDE LA PRIMARIA, LA PRE VOCACIONAL, LA VOCACIONAL Y EN LA ESIME GENEROSAMENTE PARTICIPARON EN LA FORMACIÓN DEL ESPÍRITU DE INVESTIGACIÓN Y PROGRESO, DENTRO DE LAS DISCIPLINAS DE LA FÍSICA Y LA MATEMÁTICA PARA PODER ENTENDER, DISEÑAR Y APLICAR LA INGENIERÍA EN DISPOSITIVOS E DISPOSITIVOS MECÁNICOS, ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS PARA SOLUCIONAR PROBLEMAS PARA EL BIEN COMUN.
EN PARTICULAR DESEO AGRADECER A LOS INGENIEROS: CRISÓFORO JOB GONZÁLEZ, JOAQUÍN DURAND SALDAÑA, ALBERTO CAMBEROS, LUIS LÓPEZ LIRA, TOMAS GUZMÁN CANTÚ, POR SUS VALIOSAS CLASES Y CONSEJOS. TAMBIÉN DESEO AGRADECER A LOS SIGUIENTES MAESTROS QUE TAMBIÉN FUERON PARTICIPES DE MI DESARROLLO, EL DR. MANUEL CERRILLO VALDIVIA Y EL DR. EUGENIO MENDEZ DOCURRO, CON QUIENES TOME CURSOS EXTRA CURRICULARES EN EL INSTITUTO NACIONAL DE LA COMUNICACIÓN, CUNA DEL CONACYT Y EL CINVESTAV, A TODOS ELLOS LES TENGO UN GRAN APRECIO Y AGRADECIMIENTO POR SU DESINTERESADA LABOR EN MI FORMACION, Y A TODOS MIS COMPAÑEROS QUE ME ACOMPAÑARON A LO LARGO DE MUCHOS AÑOS Y QUE TAMBIEN CON SU EJEMPLO, ESTIMULARON MI LABOR PARA SER UN INDIVIDUO DE BIEN, AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD.
ATENTAMENTE
3
DEDICATORIA:
Este trabajo es en memoria de mis Mamas María Guadalupe y Aurora, mi esposa Helen, mi amigo Francisco y mi Padrastro Rafael. Y, dedicado a mis Hijas, mi Hijo, mis Nietas y Nietos, Bisnietos y mi Esposa María Aurora así como a todos mis amigos presentes y ausentes. Con un recuerdo, a todas las hermanas y hermanos, seres humanos que a lo largo de mi vida han contribuido con sus sugerencias y ejemplos a mi superación como profesionista y ser humano.
AGRADECIMIENTOS:
Envío a donde se encuentren en otro plano de existencia o en éste mi agradecimiento a todos los buenos maestros que a lo largo de mi vida me ayudaron a la comprensión del conocimiento de las Matemáticas y Ciencias Físicas, base de las ingenierías. Recuerdo en especial a los magníficos maestros de la VOCACIONAL No, 2 “EVIME” en donde fui alumno de la última generación de esa maravillosa escuela, después, de terminar mis estudios de secundaría en la PREVOCACIONAL 3, que para mi fue la mejor y en donde recibí la enseñanza de verdaderos docentes enamorados de su labor de formación de las nuevas generaciones. Un recuerdo especial para mi Maestro Agustín de sexto año de Primaria y la maestra Sara de segundo y quinto. Y para todos aquellos que escapan de mi memoria.
Atentamente:
4
LOS AUTORES AGRADECEN AL DR. GUILLERMO URRIOLAGOITIA CALDERON, QUIEN CON SU DIRECCION Y CONSEJOS, AUXILIO EN EL DESARROLLO DE ESTE TRABAJO
Noel Lopez Jimenez Julio Tomas Moreno y Fuentes
5 A.-INTRODUCCION
El objetivo de esta tesis, es presentar soluciones a los problemas típicos que ocurren cuando en las instalaciones de tipo industrial o inmobiliario se hacen modificaciones o mejoras en el equipamiento de una unidad, sobre todo, como en los casos presentados que se encuentran inmersos en zonas donde existe una gran densidad poblacional, mismos que estarán expuestos a la contaminación acústica generada por las modificaciones que fueron propuestas.
La ingeniería no solamente es la búsqueda de soluciones a problemas teórico-prácticos que implican sólo la búsqueda operacional y/o la optimización del dispositivo a tratar, sino que, la solución debe darse en el ámbito social que busque en última instancia el bienestar del ser humano.
Primero se hace una descripción del equipo, que se va a instalar en varios puntos de la ciudad de México y uno más en el valle de Toluca. El equipo en cuestión son unos turbogeneradores de energía eléctrica alimentados con gas, describimos su origen, sus componentes básicos y su operación así como sus ventajas y desventajas. Hacemos una breve descripción del área en la que fueron instalados, evaluando el alcance de posibles daños potenciales que pueden causar a la población circundante. Dentro de las desventajas resalta la gran contaminación auditiva que generan.
Después revisamos un proyecto, para confinar el ruido que generan los equipos de aire acondicionado en un edificio y que están fuera de la norma, ruido que perturba a los vecinos. Se plantean las diferentes alternativas, una vez evaluado el nivel sonoro del ruido generado.
Reforzando el trabajo, se hace una revisión de los cinco sentidos del ser humano, lo cual sirve, para recordar su valía e importancia puntualizando lo fundamental que es el velar por la integridad del individuo. Revisamos el funcionamiento del oído y los daños que pueden generarse, cuando está expuesto a una fuente de ruido, con un alto nivel sonoro, que además es continuo, así como todos los problemas de tipo funcional y los de tipo psicológico con lo cual se evidencia, la necesidad de tomar medidas que contengan los altos niveles de emisión de ruido.
6
y que se encuentre dentro de los límites legales recomendados por los especialistas, para lograr el objetivo de proteger a la sociedad.
Se analizan las características del ruido, su definición, describiendo los niveles de la intensidad del ruido y de su unidad de medida, como se define una fuente de ruido y la directividad de la misma, lo que significa cada nivel en función de energía, y de las formas de medición del mismo, como y conque que se mide y como se interpretan esas mediciones. Una descripción de los aparatos utilizados, dando un espacio para discutir como se realizan las mediciones y el cuidado que debe tenerse siguiendo el método científico, para asegurar la calidad y la consistencia de las mediciones, como una evidencia real y valida.
Posteriormente revisamos el comportamiento de los materiales que tienen la capacidad de absorber el sonido, sus alcances y limitaciones, así como de los arreglos que permiten alcanzar rangos de atenuación mayores a los de un solo material. El arreglo principal en este caso es la barrera acústica, revisamos su operación, con sus ventajas y desventajas.
Finalmente procedemos a presentar la solución que se recomendó a la extinta CLYF misma que fue implementada en su momento, contiene, las mediciones de ruido ambiental existentes antes de la inserción de los turbogeneradores, las curvas isoacústicas de ruido que generarían los equipos, la determinación de los niveles de ruido a abatir y la solución propuesta, que materiales y cuales son las geometrías de encasillamiento, para obtener el nivel de ruido no molesto.
En este caso se propusieron barreras acústicas con disposiciones particulares.
B.- LA COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD CFE
7
Con ese abanico de posibilidades y a través de una red de suministro y conexión, puede suministrar esta energía en cualquier parte del país, además de redirigir las conexiones, para enfrentar sobredemandas y/o en situaciones de desastre, a este sistema le llaman RENACE.
Sin embargo en las zonas de alta concentración de la población, como es la zona conurbada del Distrito Federal, la propia CFE y la ahora extinta CLYFC, se enfrentaron a demandas de consumo eléctrico, que no podían ser atendidas por el sistema en ese tiempo, la búsqueda de soluciones, les llevo a decidir la
instalación en zonas críticas de unos “Generadores paquete de Energía Eléctrica,
de tipo Turbogenerador”, que podrían ser instalados en zonas de reserva territorial en lugares que tenían equipos en operación (subestaciones).
Una preocupación es que los lugares elegidos se encontraban en sitios con una densidad poblacional importante (causa del incremento de la demanda) por lo cual fue necesario que, los equipos seleccionados cubrían las necesidades: como tener la capacidad, para cubrir la demanda de consumo actual y capacidad, para demandas adicionales, aunque no generaban una contaminación al medio ambiente, ni otros daños colaterales, si se enfrentaban a la contaminación acústica que generan los turbogeneradores, estas máquinas operan a una alta frecuencia y emiten ruidos en niveles superiores a los 120 dBA.
El objeto de este estudio es presentar las soluciones que permitan la operación del turbogenerador, en condiciones óptimas sin provocar daños a los vecinos, los daños posibles podrían llegar a afectar la audición, que es una de las cinco capacidades de percepción de los seres humanos, herramientas que la naturaleza nos ha otorgado y la carencia de alguna de ellas hace al individuo un ser disminuido. Por esta responsabilidad social, se encargó la realización de un estudio y proyecto que provea la protección de los vecinos, como parte de las funciones y responsabilidades de la empresa.
B.1.- Estructura Básica de la generación eléctrica en la CFE
8
C.- LA SECRETARIA DE RELACIONES EXTERIORES.
La Secretaría de Relaciones Exteriores declara como su Misión:
Ampliar y profundizar las relaciones políticas, económicas, culturales y de cooperación con las distintas regiones del mundo a favor del desarrollo integral de todos los mexicanos. Preservar y fortalecer la soberanía e independencia de México y garantizar los intereses y la seguridad nacional con base en los principios constitucionales de política exterior. Asegurar la coordinación de las acciones y programas en el exterior de los tres niveles de gobierno y los distintos poderes que incidan en las relaciones de México con otros países. Vigorizar la expresión de la identidad cultural y la imagen de México".
Modo de Ge era ió Capa idad Efe tiva Por e taje
M WATTS %
TERMOELECTRICA . . HIDRO ELECTRICA . . CARBOELECTRICA , . GEO TERMOELECTRICA , . EOLOELECTRICA . . NUCLEO ELECTRICA , . . FOTO VOLTAICA . .
PRODUCTORES INDEPENDIENTES
TERMOELECTRICA , . . EOLOELECTRICA . .
TOTAL 5 ,5 . .
9
Visión
De la misma manera, se plantea en el tiempo alcanzar la Visión de:
México es un país que:
"Cuenta con un alto prestigio a escala internacional y que por medio de la difusión y defensa de los principios de no intervención y de autodeterminación de los pueblos preserva y fortalece la soberanía de México; promueve sus intereses a nivel internacional en un contexto de paz y respeto al derecho internacional, por medio de la colaboración entre el gobierno y los diversos actores sociales; asegura una vinculación profunda entre las comunidades de mexicanos y de origen mexicano en el exterior, con el país, sus desafíos y sus éxitos y con su cultura; defiende de manera eficaz y eficiente los derechos e intereses de mexicanos que residen en el extranjero; y enfrenta los retos y aprovecha los beneficios de la globalización para impulsar el desarrollo del país.
En ese marco de referencia se mudo a un nuevo complejo dejando sus instalaciones en Tlatelolco al centro de la ciudad de México en la avenida Juárez. Con todas las instalaciones necesarias, para atender sus funciones, contando con un edificio de estacionamiento de 8 niveles, para facilitar el acceso a sus Funcionarios, invitados y dignatarios extranjeros, además de sus colaboradores. Cuando se diseño este complejo los edificios colindantes tenían un máximo de cuatro pisos y la operación de los equipos, para el aire acondicionado, podían operar sin problemas.
Pero en la siempre creciente ciudad de México, esta fiebre llego a la antes tranquila zona y empezaron a proliferar edificios, para uso residencial, en la vecindad del complejo y en particular se construyo uno enfrente al edificio de estacionamiento, con más de diez pisos, quedando enfrente de las maquinas enfriadoras que generan ruidos del orden de 100 dB, creando conflicto con los vecinos, que se acercaron a las áreas administrativas ,de la SER, para solicitar la solución a este problema, razón por la cual se solicito este estudio.
11
Capítulo I
TURBINA
ALIMENTADA CON
GAS
E este apítulo, se ha e u a si opsis
so e la histo ia el desa ollo de los
tu oge e ado es elé t i os a gas,
des i ie do sus ele e tos ási os
o o la tu i a de gas, su ope a ió
las e tajas des e tajas de los
12
1.1.- La turbina a gas.
Muchos dispositivos empleados en la actualidad provienen de equipos desarrollados en tiempos pasados y se han ido adaptando a implementos útiles a la sociedad de acuerdo a los adelantos de tecnología de materiales y a los de control por medio de la computación y la electrónica avanzada.
El ejemplo más antiguo de la propulsión por gas puede ser encontrado en un egipcio llamado Hero en 150 A.C.
Hero inventó un juguete que rotaba en la parte superior de una olla hirviendo debido al efecto del aire o vapor caliente saliendo de un recipiente con salidas organizadas de manera radial en un sólo sentido.
En 1232, los chinos utilizaron cohetes para asustar a los soldados enemigos.
Alrededor de 1500 D.C., Leonardo Da Vinci dibujó un esquema de un dispositivo que rotaba debido al efecto de los gases calientes que subían por una chimenea. El dispositivo debería girar la carne que estaba asando.
En 1629 otro italiano desarrolló un dispositivo que uso el vapor para rotar una turbina que movía maquinaria. Esta fue la primera aplicación práctica de la turbina de vapor.
En 1678 un jesuita llamado Ferdinand Verbiest construyó un modelo de un vehículo automotor que usaba vapor de agua para movilizarse.
La primera patente para una turbina fue otorgada en 1791 a un inglés llamado John Barber. Incorporaba muchos de los elementos de una turbina de gas moderna, pero usaban un compresor alternativo. Hay muchos otros ejemplos de turbinas por varios inventores, pero no son consideradas verdaderas turbinas de gas porque utilizaban vapor en cierto punto del proceso.
En 1872, un hombre llamado Stolze diseñó la primera turbina de gas. Incorporando a estas varias etapas al igual que compresión en varios puntos con flujo axial, probó sus modelos funcionales en los años 1900.
En 1914 Charles Curtis aplicó para la primera patente en los Estados Unidos para una turbina de gas. Esta fue otorgada pero generó mucha controversia.
13
En los años 30, tanto británicos como alemanes diseñaron turbinas de gas para la propulsión de aviones. Los alemanes alcanzaron a diseñar aviones de propulsión a chorro y lograron utilizarlos en la 2° guerra mundial.
1.2.- Conceptos básicos.
Una turbina de gas simple está compuesta de tres secciones principales: un compresor, un quemador y una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base en el principio del ciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajo condiciones de presión constante. Al gas caliente producido por la combustión se le permite expandirse a través de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo. En una turbina de gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo producido se usa comprimiendo el aire. El otro 1/3 está disponible para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecánico, etc.
Una variación del sistema de turbina simple (Brayton) es el de añadir un regenerador. El regenerador es un intercambiador de calor que aprovecha la energía de los gases calientes de escape al precalentar el aire que entra a la cámara de combustión. Este ciclo normalmente es utilizado en turbinas que trabajan con bajas presiones. Ejemplos de turbinas que usan este ciclo son: la Solar Centaur de 3500 hp hasta la General Electric Frame 5 de 35,000 hp.
Las turbinas de gas con altas presiones de trabajo pueden utilizar un interenfriador para enfriar el aire ente las etapas de compresión, permitiendo quemar más combustible y generar más potencia. El factor limitante para la cantidad de combustible utilizado es la temperatura de los gases calientes creados por la combustión, debido a que existen restricciones a las temperaturas que pueden soportar los alabes de la turbina y otras partes de la misma. Con los avances en la Ingeniería de materiales, estos límites siempre van aumentando. Una turbina de este tipo es la General Electric LM1600 versión marina.
Existen también turbinas de gas con varias etapas de combustión y expansión y otras con interenfriador y regenerador en el mismo ciclo. Estos ciclos los podemos ver a continuación:
1.3.- Descripción de una Turbina de Gas
Las turbinas de gas, tienen tres partes principales:
a. El compresor de aire
14
1.3.1.- PRINCIPIO DE OPERACIÓN:
El aire se comprime (constriñéndolo) a una alta presión por un dispositivo parecido a un ventilador denominado el compresor.
Después este aire comprimido se mezcla con el combustible en una cámara de compresión y se prende, se desprenden gases calientes, los cuales hacen girar las turbinas. La mayoría de la potencia mueve al compresor. Otra parte mueve al tren generador.
1.3.2.1- El Compresor de Aire
El compresor de aire y de la turbina se montan en los extremos de un eje horizontal común, con la cámara de combustión entre ellos.
Las turbinas de gas no son de inicio automático. Un motor de arranque mueve el compresor hasta que la primera combustión del combustible tiene lugar, más tarde, una porción de la potencia de la turbina mueve el compresor.
El compresor de aire succiona el aire, incrementando su presión
Las turbinas de gas queman combustibles, como petróleo, gas natural y carbón pulverizado.
[image:17.605.129.491.489.698.2]En lugar de utilizar el calor para producir vapor, como en las turbinas de vapor, las turbinas de gas emplean directamente los gases calientes para mover las aspas de las turbinas
FIGURA 1
15
El compresor y la turbina, están montados en los extremos en un eje horizontal común (flecha) con la cámara de combustión entre ellos.
Las turbinas no son de arranque automático, se requiere de un motor que del impulso inicial, que mueva al compresor, hasta la primera combustión del combustible, después parte de la potencia de la turbina mueve al compresor.
El compresor de aire succiona el aire y lo comprime incrementando su presión.
1.3.2.2.-La turbina de gas
En la cámara de combustión, el aire comprimido se combina con el combustible y la mezcla resultante se quema.
A mayor presión del aire, la mezcla aire combustible se quema mejor.
Las turbinas modernas por lo general emplean combustible líquido, pero también pueden emplear combustible gaseoso, gas natural, o gas producido artificialmente, por la gasificación de un combustible sólido.
Nota: La combinación del aire del compresor y la cámara de combustión se le llama gas generador.
Los gases en combustión se expanden rápidamente y se introducen a la turbina, lo cual provoca el giro de las ruedas de la turbina.
Los gases calientes se mueven a través de una turbina múltiple.
Como en una turbina de vapor, también tiene hojas fijas (estacionarias) y hojas rotatorias o móviles.
Las hojas estacionarias guían a los gases en movimiento hacia las hojas rotativas y ajustan su velocidad.
El eje de la turbina, esta acoplado a una maquina generadora, para impulsarla.
1.4.-Aplicaciones de las turbina de gas
Las turbinas se pueden emplear, para impulsar bombas, compresores y vehículos de gran velocidad, en aviones, en barcos por su gran propulsión, no son recomendables para automóviles, por desarrollar muy altas velocidades.
En la generación eléctrica, se emplea para las cargas en horas pico y como unidades de reserva en espera.
Modo de Ge e a ió Capa idad Efe ti a Po e taje
M WATT“ %
TERMOELECTRICA . . HIDRO ELECTRICA . . CARBOELECTRICA , . GEO TERMOELECTRICA , . EOLOELECTRICA . . NUCLEO ELECTRICA , . . FOTO VOLTAICA . .
PRODUCTORES INDEPENDIENTES
TERMOELECTRICA , . . EOLOELECTRICA . .
TOTAL 5 ,5 . .
16
Nota: Las Turbinas de Gas operan a temperaturas mayores que las turbinas de vapor y pueden alcanzar temperaturas tan elevadas, como 1100 a 1260 grados
centígrados.
La eficiencia térmica de las turbinas hechas de partes metálicas no excede del 36 %.
Investigaciones en proceso, buscan componentes cerámicos, en la entrada de la turbina, para operar a 1350 centígrados y poder alcanzar eficiencias superiores al 40%, en una unidad de 300kW.
A continuación se, presenta el corte de una turbina de gas en ciclo abierto, para una planta generadora.
COMBUSTIBLE
EEEE
COMBUSTIBLE COMPRESOR
DE AIRE
CÁMARA DE COMBUSTION
TURBINA
BUJIA
EJE ENTRADA
DE AIRE
ESCAPE DE AIRE HOJAS
MÓVILES
HOJAS FIJAS MOTOR DE
17
[image:20.605.73.507.149.439.2]La siguiente figura nos muestra las componentes de un Turbogenerador, con su diagrama de operación, seguido con la descripción de las componentes y su función dentro del sistema.FF
FIGURA 2
1.4.1.- El motor de arranque, como se dijo las turbinas no tienen auto arranque
y requieren de un motor de marcha para que la turbina alcance una velocidad mínima llamada la de impulso.
1.4.2.- Compresor de baja presión CBP El propósito de este es comprimir el aire tomado de la atmosfera, que es llevado al CBP y comprimido.
1.4.3.- El enfriador Después que el aire se ha comprimido en el CBP, está caliente, y es enfriado por un inter-enfriador, el cual esta alimentado con agua refrigerante.
1.4.4.- El compresor de alta presión CAP El aire del interenfriador entra al CAP, en donde después es comprimido a una alta presión. El aire comprimido, pasa a través de un regenerador.
1.4.5.- Regenerador o intercambiador de calor El aire entra a la cámara de combustión CC para que se tenga combustión, debe de estar caliente: el calor de los gases de escape es tomado por el aire entrante a la cámara de combustión.
Motor de Arranque
Acoplamiento
Aire de la Atmosfera
Agua Enfriadora
Chimenea Intercambiador De calor
Escape de gases Aire
Inyector de Combustible
Gas
Inyector de Combustible
Generador
18
1.4.6.- La cámara de combustión CC El combustible (gas natural, carbón
pulverizado, petróleo o gasolina) se inyecta en la cámara de combustión. El combustible se inflama por el aire comprimido, en ocasiones esto se realiza con una bujía.
1.4.7.- La turbina de alta presión TAP Al inicio del ciclo el motor de arranque mueve el eje del compresor. Los gases calientes (producto de la combustión) se expanden a través la turbina de alta presión. Es importante señalar que cuando el eje de la TAP gira, en ese momento, está moviendo el eje del compresor al cual esta acoplado. A partir de ese momento, la turbina TAP hace girar al compresor y el motor de marcha se detiene.
1.5.- BENEFICIOS DE UNA PLANTA TURBOGENERADORA
El almacenamiento del combustible requiere menos área y su manejo es
sencillo.
El costo de mantenimiento es bajo.
Es de construcción sencilla, no necesita recipientes, condensadores ni de otros accesorios, como las plantas termoeléctricas de vapor.
Se puede emplear petróleo diáfano, parafina, benzina y carbón en polvo, que son más baratos que el petróleo y el diésel.
Las plantas turbo generadoras, pueden emplearse en zonas áridas, con
escasez de agua.
Conviene usarlas, cuando menos contaminación y agua se requieran.
1.6.- DESVENTAJAS DE LOS TURBOGENERADORES
El 66% de la energía se emplea, solo para mover el compresor. Por lo que
la turbina a gas tiene una eficiencia térmica baja.
La velocidad de operación de un turbogenerador está en el rango de 40,000
a 100,000 rpm y la temperatura de operación llega a ser de 1100 a 1260 centígrados. Por esta razón metales y aleaciones especiales, deben de emplearse en varias componentes de la turbina.
EL RUIDO GENERADO POR EL COMPRESOR ESTA EN LA
19
Capítulo II
EL RUIDO
20
2.1.- El RUIDO
El ruido se define como un sonido no deseado. Esta definición implica un fuerte elemento subjetivo en cualquier evaluación de los efectos del ruido, pues lo que puede ser tolerado por unos, para otros es intolerable. Aunque el ruido no es para nada un fenómeno reciente y es solamente con la rápida industrialización del siglo pasado, y el acelerado desarrollo de las poderosas máquinas de alta velocidad, que lo convierte en una fuente contaminante de gran preocupación. Los efectos de la exposición al ruido en los seres humanos van de la incomodidad o molestia a la sordera temporal o a la sordera irreversible. El control del ruido industrial, se enfoca convencionalmente a evitar las condiciones que conducen a la sordera.
Los ordenamientos y regulaciones Federales regulan las emisiones, en beneficio de los ciudadanos y de los obreros. Estas normas son las aplicables al control del ruido industrial ver tabla.
Tabla 1
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE EXPOSICION EN ÁREAS DE TRABAJO. NORMA OFICIAL MEXICANA 011
90 dB(A) 8 HORAS 93 dB(A) 4 HORAS 96 dB(A) 2 HORAS 99 dB(A) 1 HORA
Los límites máximos permisibles del nivel sonoro en ponderación "A" emitido por fuentes fijas, son los establecidos en la Tabla 1. De la NORMA OFICIAL MEXICANA 081
Tabla 2
HORARIO LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES
de 6:00 a 22:00 68 dB(A)
de 22:00 a 6:00 65 dB(A)
21
TABLA 3
HORARIO LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES
de 6:00 a 20:00 65 dB(A)
de 20:00 a 6:00 62 dB(A)
Normalmente 90 dBA es el nivel continuo de ruido máximo permitido en una jornada de 8 horas, con niveles mayores se deben otorgar descansos, estos estándares están en continua revisión, y muchos trabajadores están en riesgo de presentar alguna pérdida auditiva. Un aspecto poco considerado en detalle es el de los efectos de los niveles de ruido afuera de las fuentes de empleo, que afectan a la comunidad. En la ciudad de México, existen reglamentos (Norma Oficial Mexicana 081) para limitar el ruido en el día 65 dB y en la noche 60, Sin embargo las emisiones de ruido principales en las industrias de la construcción, transportación, los motores, las máquinas, los equipos eléctricos y electrónicos en el comercio que deben ser regulados y desarrollar estándares de protección, por medio de dispositivos controladores, del ruido, como las protecciones a los oídos, aislamientos y barreras.
El ruido es uno de los capítulos del sonido y todas las leyes de la acústica se aplican al ruido, Definimos al sonido como un disturbio mecánico en una onda que se propaga a través de un medio elástico, Cuando el sonido es detectado por el oído humano la presencia de ondas sonoras es por lo general descrito, por medio de atributos de volumen esta cualidad es usualmente cuantificada por un promedio sobre un grupo de personas.
El volumen está relacionado con la amplitud del movimiento en el medio transmisor cercano al tímpano. El sonido, puede ser evaluado después de la medición de cualidades físicas apropiadas que varían alrededor de una posición de equilibrio, cuando la onda o vibración pasa el punto de medición. La presión del sonido es la cantidad macroscópica física de mayor interés en los fluidos y gases .Y depende de amplitud del disturbio en un material, que represente muy adecuadamente el efecto de las ondas acústicas en la respuesta humana.
2.2.- LOS CINCO SENTIDOS
22
En 1760, el filósofo Immanuel Kant propuso que nuestro conocimiento del mundo exterior depende de nuestras formas de percepción. Para definir lo que es "extrasensorial" necesitamos definir lo que es "sensorial". Tradicionalmente, hay cinco sentidos: vista, olfato, gusto, tacto, y audición.
Cada uno de los sentidos consiste de células especializadas que tienen receptores que reaccionan a estímulos específicos. Estas células están conectadas por medio del sistema nervioso al cerebro. Las sensaciones se detectan en forma primitiva en las células y se integran como sensaciones en el sistema nervioso. La vista es probablemente el sentido más desarrollado de los seres humanos, seguido inmediatamente por la audición.
2-2-1.- Sentido de la vista o de la visión
El ojo es el órgano de visión. El ojo tiene una estructura compleja que consiste de un lente que enfoca la luz en la retina. La retina está cubierta por dos tipos de células foto receptoras con formas de bastones y conos. Las células en forma de cono son sensitivas al color de la luz y están situadas en la parte de la retina llamada la fóvea, donde el lente enfoca la luz. Las células en forma de bastón no son sensitivas al color, pero tienen elevada sensibilidad a la luz. Los bastones están situados alrededor de la fóvea y son responsables por la visión periférica y la visión nocturna. El ojo está conectado al cerebro a través del nervio óptico. El punto de esta conexión se llama papila o "punto ciego" porque es insensible a la luz. Experimentos científicos han demostrado que la parte posterior del cerebro corresponde con la percepción visual en la retina.
23
prismas han demostrado que los sujetos pasan por un período inicial de gran confusión, pero eventualmente perciben las imágenes de forma correcta.
La sensibilidad del ojo humano es fenomenal. En la obscuridad, los bastones secretan un foto pigmento llamado rodesiana que aumenta la foto recepción y hace posible detectar niveles muy bajos de luz. En luz intensa, el iris se contrae reduciendo el tamaño de la abertura que admite luz al ojo y una sustancia obscura reduce la exposición y protege a las células de la retina. El ojo tiene sensibilidad al espectro de la luz desde el rojo hasta el violeta. Las frecuencias electromagnéticas más bajas en el infrarrojo se detectan como calor, pero no se pueden ver. Frecuencias más altas en el ultravioleta y más allá tampoco se pueden ver, pero se pueden detectar como comezón en la piel o en los ojos dependiendo de la frecuencia. El ojo humano no es sensible a la polarización de la luz, es decir, a la luz formada por fotones cuyos vectores de campo eléctrico están alineados en la misma dirección. Mientras tanto, las abejas son sensibles a la luz polarizada, y tienen una gama visual que se extiende hasta la luz ultravioleta. Algunas clases de serpientes tienen sensores infrarrojos que les permiten cazar en oscuridad absoluta usando solamente la radiación emitida por el calor de sus presas. Los pájaros tienen una mayor densidad de células foto receptoras que los seres humanos en sus retinas, y por eso poseen mejor agudeza visual.
El daltonismo o discromatopsia es un defecto genético que hace imposible distinguir los colores correctamente. Personas con ciertos tipos de daltonismo confundan el verde y el rojo. Esto puede ser una desventaja para ciertos tipos de ocupaciones. Para una persona daltónica, una persona con visión normal puede parecer tener percepción extrasensorial, pero este término tiene que reservarse para habilidades más allá de la gama normal
2.2.2.-Sentido del gusto o de sabor
24
de la faringe. Las papilas gustativas pueden detectar cuatro gustos básicos: salado, dulce, amargo, y agrio. La lengua también puede detectar un sabor llamado "umami" por receptores sensibles a los aminoácidos. Generalmente, las papilas gustativas en la punta de la lengua son sensibles a los gustos dulces, mientras que las papilas en la parte posterior de la lengua son sensibles a los gustos amargos. Las papilas gustativas en la parte superior y a los lados de la lengua son sensibles a los gustos salados y ácidos. En la base de cada papila hay un nervio que envía las sensaciones al cerebro. El sentido del gusto funciona en coordinación con el sentido del olfato. El número de papilas varía de una persona a otra, pero mayores números de papilas aumentan la sensibilidad a los sabores. Las mujeres, generalmente tienen un mayor número de papilas gustativas que los hombres. Como en el caso de daltonismo, algunas personas son insensibles a ciertos sabores.
2.2.3.-Sentido del olfato o del olor
La nariz es el órgano responsable por el sentido del olfato. La cavidad de la nariz esta forrada por membranas mucosas que tienen receptores olfatorios conectados al nervio olfativo. Los olores consisten de vapores de diversas sustancias. Los receptores del olor reaccionan con las moléculas de estos vapores y transmiten las sensaciones al cerebro. La nariz también aloja una estructura llamada el órgano vomeronasal cuya función no se ha determinado, pero se sospecha que es sensible a las feromonas que influencian el ciclo reproductivo. Los receptores del olor son sensibles a siete tipos de olores primarios que se puedan caracterizar como alcanfor, almizcle, flores, menta, éter, acre (avinagrado) y podrido. El sentido del olfato se pierde a veces temporalmente cuando una persona esta resfriada y la membrana mucosa se inflama. Los perros tienen un sentido de olfato que es muchas veces más sensible que el del hombre.
25
El sentido del tacto está distribuido por todo el cuerpo. Los nervios en la piel y otras partes del cuerpo transmiten sensaciones al cerebro. Algunas partes del cuerpo tienen un mayor número de receptores nerviosos y, por lo tanto, son más sensibles. Se pueden identificar cuatro clases de sensaciones de tacto: frío, calor, contacto, y dolor. Los pelos en la piel magnifican la sensibilidad y actúan como un sistema de alerta rápida para el cuerpo. Las yemas de los dedos y los órganos sexuales tienen la concentración más grande de receptores nerviosos. Los órganos sexuales tienen "zonas erógenas" que al estimularse generan una serie de reacciones endocrinas y mecánicas que resultan en un orgasmo.
2.2.5.- Otros sentidos
Además de la vista, olfato, gusto, tacto, y audición, los seres humanos también tienen un sentido de equilibrio, de la presión, de la temperatura, del dolor, y del movimiento que hacen uso coordinado de múltiples órganos sensoriales. El sentido de equilibrio se mantiene por una interacción compleja de la vista, de los sensores propioceptivos (que son afectados por la gravedad y estiran los sensores en los músculos, la piel, y las articulaciones), del sistema vestibular del oído interno, y del sistema nervioso central. Cualquier trastorno en el sistema de equilibrio o de su integración con el cerebro puede causar la sensación de vértigo o inestabilidad.
La cinestesia es la habilidad de sentir las posiciones y los movimientos de los músculos y articulaciones de nuestro cuerpo. Esta habilidad nos permite coordinar nuestros movimientos para caminar, hablar, y usar nuestras manos. El sentido de cinestesia hace posible tocarse la punta de la nariz con los ojos cerrados o saber qué parte del cuerpo debemos rascar cuando tenemos comezón
26
El oído es el órgano de la audición. La oreja forma el oído externo que sobresale de la cabeza en forma de copa para dirigir los sonidos hacia la membrana timpánica. Las vibraciones se transmiten al oído interno a través de varios huesos pequeños situados en el oído medio llamado martillo, yunque y estribo. El oído interno, o cóclea, es una cámara en forma de espiral cuyo interior está cubierto por fibras que reaccionan a las vibraciones y transmiten impulsos al cerebro vía el nervio auditivo. El cerebro combina las señales de ambos oídos para determinar la dirección y la distancia de los sonidos.
2.2.6.1.- ANATOMIA DEL OIDO
La Oreja
Es la parte del oído visible desde el exterior. Está formada por un sólo cartílago y piel adiposa. Su misión principal es encauzar las ondas sonoras hasta el conducto auditivo y ofrecer protección física al resto del oído.
Canales Semicirculares
27
sensoriales y las células receptoras convierten la presión en señales eléctricas que se envían al cerebro en forma de impulsos nerviosos.
El Caracol
En el oído interno y dentro del laberinto óseo se encuentra el vestíbulo que se prolonga hacia abajo por un conducto óseo torcido y en espiral denominado por ello caracol que constituye fundamentalmente el órgano de la audición. Un corte transversal revela que en el interior de este tubo hay tres túneles superpuestos: El central es la región coclear que corresponde al caracol membranoso, el superior es la vestibular y el inferior es la timpánica separadas ambas de la primera por dos membranas llamadas vestibular y basilar. Las vibraciones que llegan al oído interno se transmiten a través del líquido de los canales
El Martillo
Es uno de los huesos del oído medio, está conectado con los otros dos huesecillos
La Membrana Timpánica
Es una membrana que sirve de separación entre el conducto auditivo externo y la cavidad timpánica o caja del tímpano (lugar donde se encuentra la cadena de huesecillos). La porción mayor, parte tensa, se encuentra adherida por medio de un anillo fibrocartilaginoso contra la lámina timpánica del hueso temporal; la porción triangular, mucho más pequeña, llamada parte fláccida, se encuentra situada en una ubicación anterosuperior entre los pliegues del martillo. Su misión es transmitir las vibraciones sonoras que llegan a través del aire al interior del oído medio, transformándolas en ondas mecánicas.
El Yunque
28
El Estribo
Es uno de los huesos del oído medio, está conectado con los otros dos huesecillos (martillo y yunque) formando una cadena articulada que se encarga de transmitir al oído interno las vibraciones sonoras que llegan por el aire. Actúan también como niveladores mecánicos de las mismas, transformando las ondas sonoras en vibraciones mecánicas. Las ondas sonoras hacen que el tímpano vibre, y estas vibraciones mueven el martillo, que también desplaza al yunque y al estribo que está conectado a la membrana oval y que por lo tanto recibe estás vibraciones aumentadas en 5 decibeles.
El Lenticular
Muchos autores lo consideran como una prolongación articulada del yunque y lo denominan proceso lenticular. Otros lo consideran como uno más de los huesos del oído medio. El caso es que forma la articulación entre el yunque y el estribo formando parte de la cadena articulada que se encarga de transmitir al oído interno las vibraciones sonoras que llegan por el aire. Actúan también como niveladores mecánicos de las mismas, transformando las ondas sonoras en vibraciones mecánicas. Las ondas sonoras hacen que el tímpano vibre, y estas vibraciones mueven el martillo, que también desplaza al yunque y al estribo que está conectado a la membrana oval y que por lo tanto recibe estás vibraciones aumentadas en 5 decibeles.
El Conducto Auditivo Externo
Se encuentra en la parte externa y visible del oído. Es una cavidad llena de aire que mide unos 2,5 cm. y que finaliza en la membrana timpánica. En su parte más externa tiene unas formaciones pilosas que protegen al oído de la entrada de objetos extraños. También existen unas glándulas cutáneas ceruminosas que segregan el cerumen, encargado también de proteger al oído de agresiones externas.
El Nervio Auditivo
29
del ángulo cerebelopontino entre la protuberancia anular del encéfalo y el bulbo raquídeo.
El Músculo Temporal
Es un músculo plano con forma de abanico situado en la sien. Su origen está en la fosa y fascia del hueso temporal y se inserta en las apófisis coronoides del maxilar inferior y en el borde delantero de la rama de la mandíbula. Tiene como misión abrir y cerrar las mandíbulas. Es un músculo importante para poder masticar y hablar.
El Hueso Temporal
Son dos pares de huesos de forma irregular, que forman los laterales inferiores del cráneo y parte de la base craneana. Protegen los órganos del oído y del equilibrio. Un canal atraviesa la parte inferior de los temporales y forma el conducto auditivo externo. Los temporales presentan una protuberancia que se une al pómulo (Malar) y forma el arco cigomático. La parte delantera se une al esfenoides para formar las sienes.
La Trompa de Eustaquio
Es un conducto osteofibromembranoso de unos 4 cm. de longitud revestido por mucosa, que establece comunicación entre la parte anterior y superior del tímpano y la superior de la faringe. Su misión es ajustar la presión del aire de la cavidad timpánica con la del exterior.
El Cartílago de la Oreja
Es la parte del oído que se proyecta al exterior. Está constituida por una lámina fibrocartilaginosa cubierta de piel que forma numerosos repliegues donde son reflejadas las ondas sonoras hasta que entran en el conducto auditivo externo.
Las Glándulas Parótidas
Se encuentran situadas detrás del ángulo maxilar, por debajo de la oreja. Es una de los tres pares de glándulas que segregan la saliva (producto que interviene en la ingestión y digestión de los alimentos).
El Lóbulo de la Oreja
30
El Músculo Periestafilino
Nombre de dos pequeños músculos que intervienen en la constitución del velo del paladar. El Interno es elevador del velo mientras que el Externo es tensor del mismo. Ambos actúan también como dilatadores de la Trompa de Eustaquio.
La Arteria Carótida Interna
Es una rama de la carótida común que se encarga de suministrar la sangre al oído medio, al cerebro anterior, a los ojos, a la órbita y a los senos. Esta que estamos viendo es la rama caroticotimpánica.
La Vena Yugular
Vena que se inicia en la glándula parótida, detrás del ángulo del maxilar inferior, por unión de las venas que vienen del temporomaxilar y del pabellón de la oreja, se extiende por el cuello y desemboca en las venas subclavias o en el tronco venoso braquiocefálico.
El Nervio Facial
Séptimo nervio craneal, constituido por dos raíces, una motora que inerva los músculos de la expresión facial y una raíz más pequeña denominada nervio de Wrisbeerg del que salen diversas ramas, una de las cuales comunica con el plexo timpánico.
2.2.6.2.-El oído interno
Este, tiene un sistema vestibular con tres conductos semicirculares que son responsables de la sensación de equilibrio y la orientación espacial. El oído interno tiene cavidades con un líquido viscoso (endolinfa) y pequeñas partículas (estatolitos) que consisten principalmente de carbonato de calcio. El movimiento de estas partículas sobre las células ciliadas del oído interno envía señales al cerebro que se interpretan como movimiento y aceleración.
31
2.3.- Sinestesia.
Algunas personas sufren una condición llamada sinestesia que ocurre cuando el estímulo de un sentido evoca la sensación de otro sentido. Por ejemplo, un sonido puede resultar en la visualización de un color, o la percepción de un diseño se puede detectar como un olor. La sinestesia es hereditaria y se estima que una persona por millar tiene esta condición. Las formas más comunes de sinestesia asocian los números o las letras con los colores.
2.4.- Conclusión
Como hemos visto estos cinco dones, son imprescindibles y la perdida de uno de ellos resulta en gran daño al individuo afectado en este caso la prevención que la empresa tuvo al buscar una solución es muy importante, pues la exposición a altos niveles de ruido puede causar graves daños.
2.5.- EL RUIDO ES SONIDO NO DESEADO.
"Ruido" viene del latín, "rugitus", rugido.
El ruido experimentado por personas que no lo producen se denomina "ruido ajeno". De la misma forma que el humo de un cigarrillo ajeno, el ruido ajeno puede tener un impacto negativo sobre las personas sin su consentimiento.
El ruido confirmamos es sonido no deseado, y en la actualidad se encuentra entre los contaminantes más invasivos. El ruido del tránsito, de aviones, de camiones de recolección de residuos, de equipos y maquinarias de la construcción, de los procesos industriales de fabricación, de cortadoras de césped, de equipos de sonido fijos o montados en automóviles, por mencionar sólo unos pocos, se encuentran entre los sonidos no deseados que se emiten a la atmósfera en forma rutinaria.
El problema con el ruido no es únicamente que sea no deseado, sino también que afecta negativamente la salud y el bienestar humanos. Algunos de los inconvenientes producidos por el ruido son la pérdida auditiva, el estrés, la alta presión sanguínea, la pérdida de sueño, la distracción y la pérdida de productividad, así como una reducción general de la calidad de vida y la tranquilidad.
32
cabello. También hay oportunidades en las que sufrimos el ruido generado por otras personas, al igual que sucede con el humo del cigarrillo. Aunque en ambos casos el ruido es igualmente perjudicial, el ruido ajeno es más problemático porque tiene un impacto negativo sin nuestro consentimiento.
El aire en el cual se emite y propaga el ruido ajeno es un bien público, de uso común. No pertenece a nadie en particular sino a la sociedad en su conjunto. Por consiguiente, ni la gente ni las empresas ni las organizaciones tienen derecho ilimitado a propalar sus ruidos a discreción, como si esos ruidos se limitaran solamente a su propiedad privada. Por el contrario, tienen la obligación de usar dicho bien común en forma compatible con otros usos.
Las personas, empresas y organizaciones que no asumen esta responsabilidad de no interferir en el uso y disfrute del aire común y en cambio crean contaminación por ruido, actúan en forma similar a un matón en el patio de la escuela. Aunque quizás sin proponérselo, ignoran los derechos de los demás y reclaman para sí derechos que no les corresponden.
La exposición al ruido es causa de daños al sistema auditivo o trauma acústico, que puede ser causado por un sonido poderoso que se presenta repentinamente , como una explosión, dicha explosión a menudo lleva a un daño en el tímpano y en consecuencia a la perdida de la audición.
Muchas personas experimentan un lapso de reducción en la audición después de estar expuestos a fuertes, sonidos por ejemplo después de un concierto de rock pesado o de una visita a la discoteca, o después de haber trabajado con equipos ruidosos.
Este tipo de disminución auditiva es por lo general transitorio. Después de poco de tiempo el trauma desaparece (corrimiento temporal de umbral CTU)
2.5.1.- Trauma acústico permanente
Si el trauma persiste, este desarrollara una disminución auditiva dentro de una frecuencia estrecha cercana a los 4 kHz. En otras palabras la persona con trauma acústico, estará incapacitada, para escuchar un rango de frecuencias altas. (Corrimiento permanente de umbral CPU)
33
Los síntomas de la pérdida auditiva debidos al trauma acústico incluyen: a Tinitas (un zumbido en el oído), plenitud auditiva, recrudecimiento (dolor con ruidos graves), dificultad en localizar sonidos y dificultad de escuchar en un medio ruidoso.
Como dijimos los casos de CTU, se resuelven en días, los pacientes con CPU no mejoran en los días próximos ni semanas. No existe la suficiente práctica, para predecir cuales pacientes con CTU, pueden convertirse en CPU. Adicionalmente algunos de estos últimos pacientes, pueden tener perforada la membrana del tímpano; sin embargo, dependiendo del daño, las perforaciones pequeñas, pueden cerrarse espontáneamente.
Se pueden presentar mareos después de un trauma acústico por daño asociado al cerebro que no es otológico, por naturaleza
El vértigo es una sensación causada por el movimiento y debe ser diferenciado de los mareos por lo general el paciente lo describe como un giro o el sentirse en un barco.
2.5.2.- Evaluación y tratamiento
Todos los pacientes que se han visto expuestos a un fuerte pulso Ruidoso, como pueden ser: Explosivos Caseros, Cohetes, Armas de Fuego, etc., se les debe de preguntar sobre pérdida auditiva, además de evaluación de daño cerebral traumático deben ser someterlos a la curación de heridas y hemorragias
Se deberá remover todo tipo de astillas del canal auditivo externo, y visualizar este, sin irrigarlo, pues puede causar dolor y vértigo.
Una pérdida auditiva, que persiste por más de 72 horas, después del trauma acústico, obliga a un examen de capacidad auditiva
Mientras persista la pérdida auditiva, la persona debe estar alejada de los ambientes con ruidos peligrosos
2.5.3.- Interferencia en la comunicación oral
34
está entre 500 y 2,500 Hz. La interferencia en la comunicación oral durante las actividades laborales puede provocar accidentes causados por la incapacidad de oír llamados de advertencia u otras indicaciones. En oficinas como en escuelas y hogares, la interferencia en la conversación constituye una importante fuente de molestias.
2.5.4.- Efectos no auditivos
La contaminación acústica, además de afectar al oído puede provocar efectos psicológicos negativos y otros efectos fisiopatológicos. Por supuesto, el ruido y sus efectos negativos no auditivos sobre el comportamiento y la salud mental y
física dependen de las características personales, al parecer el estrés generado por
el ruido se modula en función de cada individuo y de cada situación.
2.6.-
Efectos psicopatológicos.
1. A más de 60 dBA.
1. Dilatación de las pupilas y parpadeo acelerado.
2. Agitación respiratoria, aceleración del pulso y taquicardias.
3. Aumento de la presión arterial y dolor de cabeza.
4. Menor irrigación sanguínea y mayor actividad muscular. Los
músculos se ponen tensos y dolorosos, sobre todo los del cuello y espalda.
2. A más de 85 dBA
5. Disminución de la secreción gástrica. Gastritis o colitis.
6. Aumento del colesterol y de los triglicéridos, con el consiguiente Riesgo cardiovascular. En enfermos con problemas
cardiovasculares arterioesclerosis o problemas coronarios, los ruidos fuertes y súbitos pueden llegar a causar hasta u infarto.
7. Aumenta la glucosa en sangre. En los enfermos de diabetes, la elevación de la glucemia de manera continuada puede ocasionar complicaciones médicas a largo plazo.
2.7.- Efectos psicológicos
1. Insomnio y dificultad para conciliar el sueño.
2. Fatiga.
3. Estrés (por el aumento de las hormonas relacionadas con el estrés como la
Adrenalina, Depresión y Ansiedad. 4. Irritabilidad y agresividad.
35
6. Aislamiento social.
7. Falta de deseo sexual o inhibición sexual.
Todos los efectos psicológicos están íntimamente relacionados, por ejemplo:
El aislamiento conduce a la depresión
El insomnio produce fatiga. La fatiga, falta de concentración. La falta de
concentración a la poca productividad y la falta de productividad al estrés. Entre otros efectos no auditivos tenemos:
2.8.- Efectos sobre el sueño
El ruido produce dificultades para conciliar el sueño y despierta a quienes están dormidos. El sueño es una actividad que ocupa un tercio de nuestras vidas y nos permite descansar, ordenar y proyectar nuestro consciente. El sueño está constituido por dos tipos: el sueño clásico profundo(No REM (etapa de sueño profundo), el que a su vez se divide en cuatro fases distintas), y por otro lado está el sueño paradójico (REM) Se ha demostrado que sonidos del orden de aproximadamente 60 dBA, reducen la profundidad del sueño, acrecentándose dicha disminución a medida que crece la amplitud de la banda de frecuencias, las cuales pueden despertar al individuo, dependiendo de la fase del sueño en que se encuentre y de la naturaleza del ruido. Es importante tener en cuenta que estímulos débiles sorpresivos también pueden perturbar el sueño.
2.9.- Efectos sobre la conducta
El ruido produce alteraciones en la conducta momentáneas, las cuales consisten en agresividad o mostrar un individuo con un mayor grado de desinterés o irritabilidad. Estas alteraciones, que generalmente son pasajeras se producen a consecuencia de un ruido que provoca inquietud, inseguridad o miedo en algunos casos.
2.10.- Efectos en la memoria
36
Por supuesto que todos los efectos, son directamente proporcionales al tiempo de exposición de la persona.
2.11.- Efectos en la atención
El ruido hace que la atención no se localice en una actividad específica, haciendo que esta se pierda en otros. Perdiendo así la concentración de la actividad.
2.12.- Efectos en el embarazo
Se ha observado que las mujeres embarazadas que han estado desde comienzos del embarazo en zonas muy ruidosas, tienen niños que no sufren alteraciones, pero si la exposición ocurre después de los 5 meses de gestación, después del nacimiento, los niños no soportan el ruido, lloran cuando lo sienten, y nacen con un tamaño inferior al normal.
2.13.-
Efectos sobre los niños
El ruido repercute negativamente sobre el aprendizaje y la salud de los niños. Cuando los niños son educados en ambientes ruidosos, éstos pierden su capacidad de atender señales acústicas, sufren perturbaciones en su capacidad de escuchar, así como un retraso en el aprendizaje de la lectura y la comunicación verbal. Todos estos factores favorecen el aislamiento del niño, haciéndolo poco sociable.
En la siguiente tabla, se presenta un resumen de las diferentes afecciones, problemas y trastornos que el ruido puede causar
39
Capítulo III
ACUSTICA
E este apítulo ha e os u a e isió
a los o eptos físi os de la a ústi a,
así o o de la a e a e ue es
pe i ido po el oído, la i te sidad el
to o, las olestias la p opaga ió , la
a so ió , la efle ió , los tipos de
40
3.-
ACÚSTICA Y RUIDOCONCEPTOS FUNDAMENTALES
3.1-Sonido
Una definición simple es: sonido a una variación de la presión ambiental, que se propaga en forma de ondas.
Se puede definir de una manera más científica de la siguiente manera: El sonido es un fenómeno vibratorio que a partir de una perturbación inicial de un medio elástico donde se produce, se propaga en ese medio bajo la forma de una variación periódica de presión.
3.2.- Presión acústica
No toda variación periódica de la presión ambiental es perceptible como sonido. Posteriormente veremos dentro de qué límites se encuentra esta percepción.
Esta variación de la presión ambiental es lo que se denomina presión acústica (p). Normalmente, esta variación es débil. Para su medida se utilizan magnitudes más cómodas que el kg/cm2 o «bar» .Se usa generalmente el micro bar (µbar), que es la millonésima parte del bar (1µbar=10-6bar), o el Pascal
(Pa) (1Pa= 1N/m²=10 µbar
3.3.- Periodo y frecuencia
Si representamos gráficamente una oscilación cualquiera (ver figura), se llama período (T) al tiempo que se tarda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s).
La frecuencia (f) es el número de ciclos que se realizan en un segundo. Es, por tanto, la inversa del período:
f = 1/T
Se mide en ciclos por segundo (cps), que se denomina normalmente Hertz (Hz).
f
T
41
La velocidad de propagación (C) del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras. Tiene la dirección perpendicular a la superficie vibrante bajo la forma de ondas. Dentro de unos grandes limites, esta velocidad es independiente de la magnitud de la presión acústica de propagación (c) del sonido es la velocidad con que se desplazan las ondas sonoras. Tiene la dirección perpendicular a la superficie vibrante bajo forma de ondas. Dentro de unos grandes límites, esta velocidad es independiente de la magnitud de la presión acústica.
Depende de las condiciones ambientales (presión y temperatura) y, fundamentalmente, del medio donde se propaga, llamado «campo acústico».
Para un ambiente normal (P=1atmT=20°C), damos, a título de ejemplo, la tabla siguiente para algunos elementos:
CAUCHO 40 a 150 m/seg
AIRE 340 m/seg
MADERA 1,460 m/seg
CEMENTO 1,000 a 5,000 m/seg
ACERO-HIERRO 4,700 a 5,100 m/seg
VIDRIO 5,000 a 6,000 m/seg
PLOMO 1,320 m/seg
3.5.- Longitud de onda.
La distancia que recorre una onda sonora en el tiempo de un período es lo que se llama longitud de onda ( ). Por tanto, esta longitud de onda dependerá de la velocidad de propagación (c) y del período (T), o su inversa la frecuencia (f)
C = f. = c T = c / f se mide en metros
3.6.- Impedancia acústica
Cada medio, sólido, líquido o gaseoso, ofrece una facilidad más o menos grande para la propagación del sonido. Por analogía con la corriente eléctrica, se dice que el medio posee una impedancia acústica (Z).
La impedancia se define como el cociente entre la presión acústica (P) y la velocidad propia del movimiento vibratorio definida antes como velocidad del sonido (c). Es decir:
42
Que para el caso de ondas planas se puede expresar también por:
Z = ϴ .c
Siendo ϴ la masa volumétrica (densidad) y c la velocidad de propagación, se
mide en ohms acústicos, g/ (s.cm²) o en Rayls (Pa.s)/m
SUSTANCIA
IMPEDANCIACARACTERÍSTICA g/(s·cm2) (Pa.s)/m
SÓLIDOS Hierro fundido Hierro forjado Cinc Acero Granito Mármol LÍQUIDOS Agua(13°C) Agua salada GASES Airea0°CAirea20 °CVapordeagua
270·104
400·104
240·104
390·104
162·104
99·104
144·103
155·103
42,7 41,4 23,5
270·105
400·105
240·105
390·105
162·105
99·105
144·104
155·104
427 414 235
IMPEDANCIAS ACÚSTICAS
3.7.- Percepción y nivel sonoro.
3.7.1.- Audición
El oído percibe las variaciones de presión en forma de sonido cuando su periodicidad está entre las 16 y 16.000 variaciones por segundo (de 20 a 20,000 según otras teorías); es decir, cuando su frecuencia está entre 16 y 16,000Hz (o 20 a 20, 000Hz).
Esta banda de frecuencias audibles se descompone generalmente en tres regiones: frecuencias graves, medias y agudas.
43
El modo en que el oído percibe el sonido, se muestra en la siguiente figura.
HUESECILLOSDEL
OÍDOMEDIO VENTANAOVAL LABERINTO
NERVIOAUDITIVO
ESQUEMA DELOÍDO
CONDUCTO AUDITIVO EXTERNO
TÍMPANO
VENTANA REDONDA
TROMPADEEUSTAQUIO
OÍDOEXTERNO
OÍDO
MEDIO OÍDOINTERNO
44
El oído externo, que fundamentalmente tiene una misión de conducción, pero
escasa de percepción.
El oído medio, que arranca en la membrana del tímpano, que es la que recoge
las variaciones de presión.
Éstas son transmitidas por un sistema de huesecillos (martillo, yunque y
estribo) que actúan como una sucesión de palancas y que constituyen un amplificador
(de 55 a 60 veces).
El oído interno, con apariencia de caracol, está relleno de un líquido (líquido
linfático), que es el que transmite finalmente las variaciones de presión al auténtico órgano receptor que es la membrana basal.
En la membrana basal están las células nerviosas (unas25.000), son de distinta
longitud (similitud con las cuerdas del piano), y según las zonas, recogen los distintos tonos.
También y debido al gran número de células, se hace un análisis de la
intensidad, aunque el análisis más fino se realiza, ya, en el cerebro, al que llega esta señal mediante el nervio acústico.
3.8.-Intensidad.
Las dos sensaciones fundamentales que nos da el oído, como hemos visto, son el tono y la intensidad. El tono se puede determinar fácil y objetivamente midiendo la frecuencia.
La intensidad es una magnitud, en parte, subjetiva. Está relacionada con la presión sonora, que es objetivamente medible; sin embargo, dos sonidos de igual presión sonora y de distinta frecuencia no producen la misma sensación de intensidad. Esta se define como la energía por unidad de superficie y se mide en W/m2.
Para que el oído comience a percibir un sonido, la presión acústica debe ser, al
menos, de2·10-4 mbar. Esto es lo que se denomina Umbral Auditivo.
Cuando la presión acústica supera los 103 mbar, el oído puede sufrir lesiones irreversibles. Esto es lo que se denomina Umbral Doloroso.
En la escala de intensidades, el umbral auditivo es 10-12 W/m2 y el umbral doloroso es 25W/m2.
45
Para simplificar los cálculos y por lo dicho en el párrafo anterior, se recurre a un proceso matemático donde representamos las medidas acústicas en escala logarítmica.
La forma de establecer la medida del nivel sonoro producido por una presión acústica P, se realiza mediante la fórmula:
L =P/P₀ dB
Siendo P₀ = 10⁻ µbar presión acústica del umbral auditivo
L=Nivel sonoro en dB
Obsérvese que la unidad B (Bel) es adimensional, y no tiene sentido físico. Por otra parte, como las intensidades sonoras son proporcionales al cuadrado de las presiones, la fórmula anterior puede escribirse:
L = 10 log I/ I₀ dB
El umbral auditivo, como se ve en la expresión anterior, es el nivel de cero (0) decibeles. Veamos cuántos decibeles se tienen para el umbral doloroso (p=103mbar).
L = 20 log P /P₀=20 log10/2x10⁻ =20 log 10³x10 =20 log 10 /2
=20(log107 –log2)=20(7–0,3)=20·6,7=134dB
Si un instrumento musical produce 70db, dos instrumentos iguales no producirán el doble de decibeles, aunque se produzca el doble de intensidad. Veámoslo:
70= 20 log I / I₀ = 1o log 1/10⁻¹² = 10 log (1-10log 10⁻¹² 7=log 1+12; Log 1=-5 = 10⁻ w/m² un instrumento
Dos instrumentos
I = 10 log 2x10⁻ w/m²;
L = 10 log 2x10 /10⁻¹² =10 log (2 x 10⁻ x10⁻¹²)=10 log (2x10 )= 10 log 2+log 10
=10 (0.3+7)= 73 db Se ve que una duplicidad en la intensidad produce un aumento de 3db en el nivel acústico
3.9.-El tono o altura
46 3.10.- El timbre, o -La tesitura
Es el rango de notas en la que una voz canta más cómodamente, una voz de tesitura aguda tiene un timbre delgado o claro, mientras que una de tesitura grave tendrá un timbre grueso u oscuro.
Las voces claras se refieren a las voces de mujer y de niño, y las voces oscuras a las voces de hombre.
EL TIMBRE.
Es la característica especial que distingue una voz de otra.
El espectro de armónicos se llama timbre y es individual en cada persona. La clasificación general de las voces humanas refiere a:
Voces claras: soprano, mezzo-soprano, contralto. Voces oscuras: tenor, barítono, bajo.
En el caso de los coros, sólo se utilizan cuatro voces: soprano, contralto, tenor y
bajo. El sonido vocal se produce en una acción física combinada. Las partes son el apoyo, la función combinada de mucosidad, cuerdas y músculos vocales (messa di
voce) y de la resonancia y supresión de los armónicos del sonido emitido de la laringe al tracto vocal (boca, cabeza).
En función del registro de octavas alcanzadas, se efectúa su clasificación.
Soprano Desde el Do 4 (el do central del piano) hasta el do6
Mezzosoprano Desde el La 3 hasta el la5.
Contralto Desde el Sol 3 hasta el fa5.
Tenor Desde el Re3 hasta el la4.
Barítono Desde el Sol 2 hasta el mi4.
47
El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y altura. Podemos así distinguir si una nota ha sido tocada por una trompeta o un violín. Esto se debe a que todo sonido musical es un sonido complejo que puede ser considerado como una superposición de sonidos simples.
3.11.- Sonoridad.
Sensibilidad auditiva
