Metodología para la modelación del impacto en ruido por la implementación del SITP en la ciudad de Bogotá

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(1)METODOLOGIA PARA LA MODELACION DEL IMPACTO EN RUIDO POR LA IMPLEMENTACION DEL SITP EN LA CIUDAD DE BOGOTA. MIGUEL ANGEL ORTIZ ARRIETA Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Ambiental. Asesor EDUARDO BEHRENTZ Profesor Asociado Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de los Andes. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. 2010.

(2) IAMB 201020 22. Tabla de contenido 1.. INTRODUCCIÓN...................................................................................................................... 3. 2.. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 4. 3.. MARCO TEÓRICO.................................................................................................................... 4 3.1.. 3.1.1.. CARACTERISTICAS GENERALES DEL SONIDO ............................................................ 5. 3.1.2.. PRESION SONORA ................................................................................................... 6. 3.1.3.. PONDERACION FRECUENCIAL ................................................................................. 7. 3.1.4.. OCTAVAS Y ESPECTRO DE FRECUENCIAS ................................................................. 7. 3.1.5.. PROPAGACIÓN DEL SONIDO .................................................................................... 8. 3.1.6.. DESCRIPTORES DEL SONIDO .................................................................................. 12. 3.2.. 4.. TEORÍA DEL SONIDO ....................................................................................................... 4. MODELOS DE PREDICCIÓN DE RUIDO ........................................................................... 13. 3.2.1.. MODELO CoRTN .................................................................................................... 16. 3.2.2.. MODELO RLS 90 .................................................................................................... 16. 3.2.3.. MODELO FHWA TNM ............................................................................................ 16. METODOLOGÍA .................................................................................................................... 24 4.1.. MEDICIÓN DE FACTORES DE EMISIÓN ........................................................................... 24. 4.2.. CARACTERIZACIÓN DE RUIDO EN CORREDORES DE BOGOTÁ ........................................ 28. 5.. RESULTADOS ESPERADOS ..................................................................................................... 30. 6.. CONCLUSIONES .................................................................................................................... 31. 7.. REFERENCIAS ....................................................................................................................... 32.

(3) IAMB 201020 22. 1. INTRODUCCIÓN El ruido es reconocido en la sociedad actual como una consecuencia de la urbanización, crecimiento económico y el tráfico motorizado (Murphy et al., 2008; Bies y Hansen., 2003). En este sentido, ha sido documentado que para la población habitante de un centro urbano el ruido generado por el tráfico vehicular es la principal causa de molestia (Calixto et al., 2003; OMS., 1999; Öhrstrom et al., 2006; Martin et al., 2006). Aunque existen varios estudios relacionados que han determinado que en la ciudad de Bogotá se presentan problemas de contaminación auditiva, pocos de estos buscan caracterizar las principales fuentes de ruido que causan el problema. En el 2006 se llevó a cabo una investigación conjunta entre universidades de Buenos Aires, La Plata y Bogotá para la medición de ruido asociado al Tráfico en estas tres ciudades. Como resultado de esta investigación se comprobó que para los 3 estudios, uno de los mayores contribuyentes identificados en la contaminación auditiva es el transporte público de pasajeros. La Universidad de Los Andes realizó una investigación en el 2009 cuyo propósito se centró en caracterizar los niveles de ruido generado en Bogotá. Como conclusión de este estudio, se señaló que Bogotá enfrenta un problema de contaminación auditiva en distintos sectores de la capital. Los resultados de esta investigación, coinciden con el estudio realizado en el 2006, en donde se confirma que uno de los mayores promotores de ruido, corresponde a los buses pertenecientes al sistema de transporte público. Sin embargo es relevante resaltar que esta última investigación también concluye que los niveles de ruido y la molestia generada a la población, es función no solo de la cantidad de vehículos en la vía, sino también de la velocidad de circulación y de la uniformidad del flujo vehicular, es decir que el número de vehículos en diferentes corredores viales no puede ser relacionado con los niveles de contaminación auditiva y se requiere de un análisis más detallado (Pacheco, 2009). Las investigaciones arriba mencionadas muestran que Bogotá sufre un serio problema de contaminación auditiva. Está claro que las fuentes vehiculares, en especial los buses de transporte público, son responsables de gran parte del problema de ruido que enfrenta la ciudad. Es decir que los vehículos pesados (Buses y Camiones) generan mayor ruido que el resto de la flota vehicular. El Sistema Integrado de Transporte Publico (SITP) busca reducir de 16000 buses que prestan servicio actualmente, a 12000 buses de primera calidad y menos contaminantes. La implementación de este nuevo esquema de servicio traerá sin duda beneficios tanto sociales como ambientales a la ciudad. Sin embargo es necesario realizar una investigación rigurosa con el objetivo de cuantificar los posibles beneficios que el SITP puede traer a Bogotá. Se espera encontrar beneficios significativos en la contaminación auditiva asociados a la implementación de este nuevo esquema de transporte que puedan ser cuantificables. De esta manera se espera que los resultados de la caracterización de ruido para los corredores viales que van a ser afectados por el SITP, muestren altos niveles de presión sonora asociados principalmente.

(4) IAMB 201020 22 a la gran cantidad y al modo caótico con el cual operan estos buses pertenecientes al sistema de transporte publico actual. Este trabajo se enfoca específicamente proponer una metodología con la cual se puedan cuantificar los niveles de ruido asociados al Sistema de Transporte Publico actual e identificar una posible reducción en las emisiones de ruido que puede traer la implementación del SITP, mediante un modelo de predicción de ruido. Con el fin de determinar los impactos sobre la contaminación auditiva a causa de la implementación de un sistema integrado de transporte público colectivo en Bogotá, se ha propuesto adaptar el modelo de predicción de ruido desarrollado por la FHWA (Federal Highway Administration) de los Estados Unidos.. 2. OBJETIVOS   . Presentar elementos básicos de la teoría del sonido y del ruido producido por el tráfico. Revisar distintos modelos de predicción de ruido y escoger uno para el desarrollo de la metodología. Proponer una campaña de campo para poder realizar una modelación de ruido en la ciudad de Bogotá.. 3. MARCO TEÓRICO 3.1.TEORÍA DEL SONIDO Esta sección pretende introducir términos básicos que son fundamentales para el entendimiento del documento. En esta se explican términos técnicos que serán utilizados a lo largo de todo el proyecto. El Sonido es una perturbación vibratoria creada por una fuente vibratoria o en movimiento, a través de un medio líquido, gaseoso o solido que puede ser detectada por los órganos auditivos. En nuestro caso, el medio más importante a considerar será el aire (California Department of Transportation, 1998). La propagación de estas ondas se basa en el principio de la interacción entre las partículas presentes en el medio. Es decir, si se genera una perturbación en una partícula perteneciente al medio, ésta golpeará a la siguiente y así sucesivamente. Es importante enfatizar que las partículas no se desplazan en sí, sino la energía de la perturbación es la que se transmite (Singal, 2005). El movimiento de la superficie de un objeto, comprime capas de aire a su alrededor lo que resulta en una serie de ondas de presión. Estas ondas se alejan de la fuente a la velocidad del sonido. La velocidad del sonido es igual a 343 m/s para un aire con temperatura de 20°C o puede ser calculada con la siguiente ecuación:.

(5) IAMB 201020 22. √ Dónde: c = La velocidad del sonido a una temperatura dada P = Presión del aire (. ). El Ruido por su parte, está definido como un sonido desagradable, inesperado o indeseado y por consiguiente puede ser considerado como un grupo de sonidos. El sonido y el ruido es un proceso que consiste de tres componentes: 1) La fuente del sonido 2) El camino del sonido y 3) El receptor del sonido. Estos 3 componentes deben estar presentes para que exista el sonido. La Acústica es el campo de la ciencia que trata con la producción, propagación, recepción, efectos y el control del sonido (California Department of Transportation, 1998). 3.1.1. CARACTERISTICAS GENERALES DEL SONIDO En su forma más básica, un sonido puede describirse por su frecuencia y su amplitud. Las ondas de presión del sonido se caracterizan por tener un comportamiento periódico sinuoidal como se muestra en la Ilustración 1. Esta grafica muestra como la presión de la onda del sonido varia por encima y por debajo de la presión atmosférica. La distancia entre la cresta de 2 curvas está definida como la longitud de onda (λ) del sonido.. Ilustración 1 Presión de Sonido y Longitud de Onda1. Por otro lado, la frecuencia de la onda se refiere al número de veces por segundo que una onda se demora en un ciclo completo, es decir desde que la onda empieza en la cresta superior hasta que esta retorna a este mismo punto. La frecuencia se expresa en ciclos por segundo o Hertz (Hz), donde un Hertz equivale a un ciclo por segundo. Una manera análoga de hablar de la frecuencia es el periodo, se refiere a tiempo que demora la onda en realizar un ciclo entero. La frecuencia es un análisis vital en el análisis de ruido, ya que el rango de frecuencias que puede ser percibido por el oído humano se encuentra entre 16 Hz a 20000 Hz. Sonidos con frecuencias 1. Tomada de (California Department of Transportation, 1998)..

(6) IAMB 201020 22 por debajo de los 16 Hz está definido como infrasonido, y por encima de los 20000 Hz es conocido como ultrasonido (California Department of Transportation, 1998). 3.1.2. PRESION SONORA Como se puede ver en la Ilustración 1, la presión de las ondas sonoras cambia constantemente con el tiempo y con la distancia dentro de un rango específico. Este rango específico dentro del cual se dan las fluctuaciones de presión se conoce como la amplitud de la onda. Las dos formas más comunes para describir la amplitud es en términos de nivel pico de presión sonora (SPL) y la otra forma es por “root mean square” (r.m.s). El pico SPL usa simplemente la amplitud pico o máxima para el cálculo de la presión sonora. De esta manera el pico SPL solo usa un valor de una amplitud que está cambiando continuamente. Por otro lado el valor r.m.s. utiliza todas las amplitudes instantáneas, tanto positivas como negativas, no solo el pico para el cálculo de la presión sonora. La presión sonora expresada en r.m.s es proporcional al contenido de energía de las ondas por lo que es el más importante y el más utilizado para medir amplitud. La amplitud determina entonces la presión sonora y que tan duro “suena” un sonido específico. Se mide en unidades de. o. y puede variar entre 20. y 200000000. .. El umbral de audición se define como el nivel de presión sonora mínimo que puede generar una sensación auditiva en las personas. Debido a que fisiológicamente todas las personas son diferentes, no existe un límite preciso sino que se ha definido en términos de una probabilidad del 50% de que el sonido sea audible. La literatura científica ha asignado al valor correspondiente al umbral de audición con una presión de 2 x 10−5 Pascales ( (Harris, 1995) El oído humano está en capacidad de tolerar presiones 1 millón de veces más altas que el umbral de audición (Harris, 1995), por lo que las variaciones en la presión sonora pueden ser bastante grandes. Usualmente esta variable se describe mediante una unidad logarítmica en la cual se compara la presión sonora con una presión de referencia. Esta unidad logarítmica de referencia es conocida como Bel, aun así, esta escala sigue siendo amplia y se ha preferido emplear el decibel dB (una décima parte de un bel). Debido a que el oído humano responde logarítmicamente a los cambios en la intensidad sonora, estos se definen matemáticamente como muestra la siguiente ecuación:. Dónde:. Se utiliza el valor de como referencia ya que este se definió anteriormente como el umbral de audición para los humanos. 0 dB no significan entonces que no exista algún sonido, sino un sonido muy bajo que solo oídos muy sensitivos pueden percibir (California Department of Transportation, 1998)..

(7) IAMB 201020 22 3.1.3. PONDERACION FRECUENCIAL La presión sonora debe ser acompañara de otros indicadores para ser un indicador del ruido, ya que la frecuencia o el tono tienen un efecto importante en la respuesta humana ante un sonido o ruido. La presión sonora corresponde a un valor físico cuantificable de un sonido, mientras que el volumen o la respuesta humana dependen de las características de cada oído. El oído humano puede percibir de manera distinta sonidos con diferentes frecuencias, en general los humanos son muy sensibles a sonidos entre 1000 Hz y 5000 Hz y puede percibir sonidos de alta y baja frecuencia con la misma magnitud, con distinta intensidad. Para poder aproximar la respuesta del oído humano a las frecuencias, una serie de ajustes en la presión sonora son realizados a las mediciones realizadas en campo. La ponderación-A aproxima la respuesta a las frecuencias para un oído joven promedio cuando este se expone a sonidos cotidianos, es decir que la ponderación frecuencial aproxima la medición de ruido a lo que realmente se escucha. Esta escala fue desarrollada a partir de estadísticas de diferentes tests psico-acusticos que involucraron grandes grupos de personas entre 18 y 25 años y hace menos énfasis en las frecuencias más bajas (inferiores a 500 Hz) y proporciona mayor importancia a las frecuencias potencialmente más peligrosas (500 -4,000 Hz) (Chamber, 2005). Esta escala es utilizada internacionalmente como un estándar para la presentación de estudios de ruido y polución auditiva (California Department of Transportation, 1998). 3.1.4. OCTAVAS Y ESPECTRO DE FRECUENCIAS Muy pocos sonidos son tonos puros, que consisten de una sola frecuencia. Para representar de manera apropiada las características del sonido es necesario romper el sonido total en las frecuencias que lo componen. Esto significa determinar cuánto del sonido (presión sonora) corresponde a cada una de las múltiples frecuencias que componen un sonido. Esta representación de frecuencia vs. Nivel de Presión Sonora es conocido como el espectro de frecuencias..

(8) IAMB 201020 22. Ilustración 2 Espectro de Frecuencias de Bandas de Octava Típico2. El espectro de frecuencias se compone usualmente de 8 a 10 bandas de octava. La Organización Internacional de Estándares (ISO) definió el término de octava como el ancho de banda para analizar frecuencias (Bies & Harsen, 2003). Al igual que en un piano, las octavas representan el intervalo de frecuencia entre una frecuencia dada y el doble de esta frecuencia. Como el rango de bandas de octava puede ser muy amplio se ha optado por subdividir estas bandas en tercios para crear así las bandas de 1/3 de octava. La teoría de espectros de frecuencia es muy importante, ya que en teoría una cantidad infinita de espectros de frecuencia pueden reproducir el mismo nivel de ruido. Este concepto puede ayudar a entender la complejidad de la percepción al ruido. Por ejemplo, evidencias muestra que cambios en frecuencias son muchas veces percibidos como cambios en niveles del ruido, aun cuando el nivel de ruido total en la escala-A no cambia significativamente (California Department of Transportation, 1998). 3.1.5. PROPAGACIÓN DEL SONIDO Desde la fuente de sonido hasta el receptor, hay un cambio tanto de nivel como del espectro de frecuencia. La manera en que el ruido se reduce a medida que se aumenta la distancia depende de los siguientes factores (California Department of Transportation, 1998):    . 2. Propagación geométrica desde la fuente. Absorción del suelo Efectos atmosféricos y refracción Obstrucción por características naturales o provocadas por el hombre, difracciones y reflexiones.. Tomada de (California Department of Transportation, 1998)..

(9) IAMB 201020 22 3.1.5.1. Propagación geométrica desde la fuente. El sonido de una fuente localizada se propaga de manera uniforme hacia afuera de la fuente, siguiendo un patrón esférico. El nivel del sonido se atenúa en una tasa de 6 dBA para el doble de la distancia. Esto ocurre gracias una propagación geométrica de la energía frente a un área creciente, esto se conoce como la ley del cuadrado inverso. Es decir que para una fuente puntual la energía por unidad de área es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Esto se conoce como la tasa de atenuación de una fuente puntual para una propagación geométrica y puede ser calculado con la siguiente ecuación: (. ). Dónde:. Sin embargo el ruido producido por el tráfico no corresponde a una sola fuente estacionaria y puntual de sonido, sino que el movimiento de los vehículos hace que el sonido pareciera producido por una línea (fuente lineal) en un intervalo de tiempo. Este concepto resulta en una propagación cilíndrica del sonido en vez de esférica, por lo que el cambio en el nivel del sonido es igual a 3 dBA al doblar la distancia. El cambio en el nivel de sonido de una fuente lineal en dos distancias distintas es representado por la siguiente ecuación:. Dónde:. 3.1.5.2. Absorción del suelo Usualmente el camino que recorre el ruido desde la fuente hasta el receptor se encuentra muy cercano al suelo. La suma de la atenuación por propagación geométrica y el exceso de atenuación por efectos del suelo es conocida como la tasa de atenuación. La cantidad de atenuación en exceso por el suelo depende de la altura del camino que sigue el ruido y las características del suelo. En la práctica este exceso de atenuación por el suelo puede variar entre 0 y 8-10 dBA al doblar la distancia. Sin embargo es necesario señalar que solo los más sofisticados modelos de computador, pueden reportar correctamente la interacción entre las ondas de sonido cercanas al suelo. Para efectos de simplificación, actualmente se utilizan 2 tipos de suelo son utilizados en modelos de ruido de tráfico:.

(10) IAMB 201020 22 1. Sitios Duros – Estos son sitios con una superficie reflectora entre la fuente de sonido y el receptor. Por ejemplo parqueaderos o cuerpos de agua. Para estos sitios no se tiene en cuenta el exceso de atenuación por el suelo sino que la atenuación se da simplemente por la propagación geométrica de una fuente lineal. 2. Sitios Blandos – Estos sitios cuentan con una superficie absorbente entre la fuente de sonido y el receptor tales como tierra, pasto o aboles. En este caso se asume un valor de 1.5 dBA/DD para el exceso de atenuación por el suelo. Esto sumado a la atenuación por la propagación geométrica, resulta en una atenuación total igual a 4.5 dBA/DD para una fuente lineal. De esta manera la atenuación combinada de ruido regida por la propagación geométrica y la absorción del suelo puede ser generalizada por la siguiente ecuación:. Dónde: es un parámetro asociado al sitio y toma valor de 0 para un sitio duros y 0.5 para sitios blandos. Es necesario aclarar que la ecuación es una aproximación por lo que es precisa dentro de un rango de 30 metros. 3.1.5.3. Efectos Atmosféricos y Refracción Las condiciones atmosféricas pueden tener un efecto en los niveles de ruido dentro de un rango de 60 metros. El viento se ha observado como uno de los factores meteorológicos más importante para un rango de 150 metros, mientras que los gradientes verticales de temperatura son más importantes a distancias más grandes. Factores como la temperatura del aire, la humedad y la turbulencia también tienen efectos notorios en los niveles de ruido. Viento El efecto del viento sobre el ruido se da cerca al suelo. Esto ocurre ya que el viento se vuelve más lento cuando viaja cerca del suelo debido a la fricción creando un gradiente de velocidad. Este gradiente de velocidad tiende a doblar las ondas sonoras perturbando el sonido que viaja. A no ser que sea especificado, los niveles de ruido siempre son asumidos con viento igual a cero. El viento puede tener otro efecto a la hora de medir ruido. La fricción que se produce en entre el aire y el micrófono pueden afectar las mediciones de manera importante. Por esta razón se recomienda no realizar mediciones de ruido cuando la velocidad del viento es mayor a 5.4 m/s. Gradientes de Temperatura La temperatura del aire decrece con la altura, como la velocidad del sonido decrece a medida que la temperatura disminuye, el gradiente de temperatura crea un gradiente en la velocidad del sonido. Bajo algunas condiciones atmosférica, el gradiente de temperatura puede estar invertido, es decir que la temperatura aumenta con la altura. Esta inversión tiene como efecto una velocidad del sonido que aumenta con la altura..

(11) IAMB 201020 22 Temperatura y Humedad La absorción molecular en el aire reduce los niveles de ruido con la distancia. La temperatura del aire y la humedad pueden afectar esta absorción molecular, dependiendo del espectro de frecuencias y puede variar de manera importante en distancias grandes. Lluvia El pavimento mojado aumenta el ruido que producen las llantas con el suelo. Por otro lado, durante la lluvia, el tráfico es más lento lo que disminuye los niveles de ruido. Además cuando llueve la interacción entre las llantas y el suelo cambia, lo que hace muy difícil predecir los niveles de ruido durante la lluvia. Obstrucción por características naturales o provocadas por el hombre, difracciones y reflexiones. Un objeto lo suficientemente grande que ese encuentre localizado entre una fuente y el receptor puede atenuar significativamente el nivel de ruido en el receptor. La cantidad de atenuación producida por el objeto depende de su tamaño y de las frecuencias que compongan el ruido. Árboles y Vegetación Una línea de árboles con una altura de por lo menos 5 metros por encima de la línea de visión entre la fuente y el receptor, con un ancho de por lo menos 30 metros y lo suficientemente densa como para obstruir completamente la visual hacia el receptor, puede atenuar el ruido del tráfico hasta 5 dBA. Entre más ancha sea la línea de árboles mayor será la atenuación, sin embargo el límite de atenuación para cualquier tipo de vegetación es de 10 dBA. Este límite se da ya que las ondas que pasan por encima de los árboles son generalmente refractadas de vuelta a la superficie debido al viento, gradientes de temperatura y turbulencia del viento. Jardinería Investigaciones han mostrado que la jardinería típica que se utiliza a lo largo de las autopistas puede causar hasta 1 dBA de atenuación en el ruido del tráfico. Sin embargo existen evidencias de un efecto psico-social que tiene la vegetación en la percepción del ruido, y es que existe un incremento en el ruido percibido al eliminar la vegetación a lo largo de las autopistas por el hecho de que se tiene visibilidad de la fuente de ruido. Edificios La atenuación que se produce por lo edificios depende del tamaño de los edificios o de las casa, el espaciamiento entre estos y la geometría del sitio. Usualmente para una área residencial promedio donde las casas cubren por lo menos el 40% del área (espaciamiento menor al 60%), la reducción por la primera fila de casa es igual a 3 dBA, y 1.5 dBA para cada fila adicional a esta. Por ejemplo detrás de la primera fila de casas se tiene una atenuación de 3 dBA, detrás de la segunda fila se tiene 4.5 dBA de atenuación, tercera fila 6 dBA, etc. Para casas con menos espaciamiento entre ellas (10-35%) la primera fila representa una reducción en ruido de 5 dBA, mientras que para cada fila adicional se mantiene 1.5 dBA de reducción. Para que estos valores sean semejantes a la realidad, la primera fila de casa debe ser de igual altura a la segunda, la cual a su vez debe ser de la misma altura a la tercera, etc..

(12) IAMB 201020 22 3.1.6. DESCRIPTORES DEL SONIDO En el ambiente diario, el ruido varía notablemente a través del tiempo. Para poder describir el ruido de manera acertada se debe escoger el descriptor de ruido apropiado al caso en estudio. Para poder escoger este descriptor de ruido, debemos conocer la naturaleza de la fuente del ruido y saber también cómo queremos describir este ruido. El descriptor apropiado de ruido para una situación específica depende de la distribución espacial de la fuente del ruido, la duración, las fluctuaciones y el patrón que sigue el ruido en el tiempo (California Department of Transportation, 1998). La palabra “Level”, abreviada como L, es frecuentemente usada cuando el sonido es expresado en decibeles con relación a una presión de referencia. Los estudios de ruido en autopistas deberían realizarse de acuerdo a la hora con mayor ruido (Leq(h)). 3.1.6.1. Lmax (Nivel de Ruido Máximo) Este descriptor se refiere al máximo nivel instantáneo de ruido durante un periodo de tiempo específico. Este descriptor se conoce también como el nivel pico de ruido, sin embargo este término debería usarse ya que al referirse al nivel “pico” este puede interpretarse como una señal de ruido que no es expresada como r.m.s. 3.1.6.2. Lx (Descriptor Estadístico) Se refiere al nivel de ruido que es excedido X porcentaje de un periodo de tiempo específico. El valor más común de X es 10, sin embargo también se utiliza valores de 50 y 90. Por ejemplo: L10. L50, L90. 3.1.6.3. Leq (Nivel de Ruido Equivalente) Este descriptor es una manera especial de promediar el nivel de ruido, en vez de promediar los decibeles, este promedia los valores de energía. Para llegar a este descriptor se debe primero convertir todos los valores de dBA a valores de energía relativa. Una vez se tienen las energías relativas estas se suman y el total de divide por el número de valores sumados. Esto da como resultado el promedio de la energía relativa, por lo que el último paso es convertir esta energía de nuevo a decibeles. 3.1.6.4. Ldn (Nivel de Ruido para el Día o la Noche) Este descriptor es básicamente un Leq de 24 horas, con la diferencia que las horas correspondientes a la noche (22:00 a 06:00) son calculadas con una penalización de 10 dBA. Este debido a que el ruido en la noche es potencialmente más molesto que durante el día. Para calcular este descriptor se debe tener 24 Leqs horarios sucesivos que representen un día típico. 3.1.6.5. CNEL (Nivel de Ruido Equivalente para Comunidades) Es similar al Ldn, con la diferencia que también se castiga las horas correspondientes a las tarde (19:00-22:00). La penalización para estas horas es de 5 dBA y el cálculo del descriptor se realiza de manera similar al del Ldn. El resultado de este descriptor esta normalmente 0.5 dBA por encima del Ldn calculado con los mismos datos..

(13) IAMB 201020 22 3.1.6.6. SEL (Nivel de un Evento Aislado) Este descriptor sirve para comparar la energía acústica de diferentes eventos que implican diferentes características de las fuentes. Este descriptor permite la comparación de eventos ya que combina los efectos de tiempo y nivel. La energía de los eventos es comprimida para un periodo de 1 segundo de duración expresado en decibeles.. 3.2.MODELOS DE PREDICCIÓN DE RUIDO Con el fin de determinar los impactos sobre la contaminación auditiva a causa de la implementación de un sistema integrado de transporte público colectivo en Bogotá, es necesario el uso de un modelo de predicción de ruido. A continuación se presenta una revisión realizada por Campbell (2000)..

(14) IAMB 201020 22. Tabla 1 Revisión Modelos de Predicción de Ruido. Países Usuarios. 3. FHWA. FHWA TNM versión 1.0. MITHRA. CoRTN. RLS 90. STL-86. ASI1993. USA, Canadá, y México. N/A. Francia, Bélgica. UK, Australia, New Zealand. Alemania. Suiza. Japón. Autopistas (cuasi L10), Corriente simple de trafico. Autopistas y parqueaderos (Leq), Buena Propagación, Corriente simple de trafico. Autopistas y Trams (Leq), Corriente simple de trafico. Barreras en Autopistas. No. Si. Si. No. Velocidad Constante. Velocidad Constante. Tipo Trafico, Flujo, Condiciones amb. y de la vía,. Tipo Trafico, Flujo, velocidad Condiciones amb. y de la vía y geometría de. Aplicaciones. Autopistas (Leq), Redes Vehiculares. Autopistas (Leq), Redes Vehiculares. Autopistas y Carrileras (Leq), Buena Propagación. Predice Tráfico?. No. No. Si. Condiciones de Trafico. Velocidad Constante. Velocidad Constante, Aceleración y flujo interrumpido. Datos Input. Velocidad Trafico, Flujo, Condiciones amb. y de la vía,. Tipo Trafico y velocidad, Flujo, si está interrumpido, Condiciones amb. y de la vía,. 3. Tomado de (Campbell, 2000).. Velocidad Constante. Velocidad Constante. Tipo Trafico, Flujo, Condiciones amb. y de la vía,. Heavy-Light Ratio, Flujo Velocidad Condiciones amb. y de la vía. Velocidad Constante, cuasi intersecciones y flujo interrumpido Tipo Trafico, Flujo, Condiciones amb. y de la vía o del.

(15) IAMB 201020 22. Características locales. Características locales. Descriptor Ruido. Leq, Cuasi L10. Leq. Leq. Cuasi L10. Leq. Leq. Leq. Fuente. Corriente Simple. Corriente Simple. Corriente Simple. Corriente Simple. Corriente Simple. Corriente Simple. Tipos de Vehículo. Automóviles/ Camiones medianos/ Camiones pesados. Espectro opcional para automóviles/ Camiones medianos/ Camiones pesados/ buses/motocicletas. Vehículos ligeros, vehículos pesados y trenes.. Vehículos ligeros, vehículos pesados,. Vehículos ligeros, vehículos pesados,. Corriente Simple Vehículos ligeros, vehículos medianos y vehículos pesados,. Desventajas. Conclusión. No Ln, no flujo interrumpido. Obsoleto. parqueadero. No Ln, solo intersecciones simples. No Ln, no interrupciones, no características locales. Solo Leq; permite categorías de vehículos locales. Accurate.. Utilizado para edificaciones complejas y para flujos de tráfico desconocidos. la barrera. Vehículos ligeros, vehículos pesados, trams y trenes en autopistas.. No Leq, L10 no riguroso, no interrupciones, solo corrientes de tráfico simple, no características locales. No Ln; solo interrupciones simples, no características locales. No Ln; solo interrupciones simples, no características locales. No Ln restringido a un quasi L50, no interrupciones, solo barreras largas a lo largo de la vía.. Obsoleto. Utilizado para parqueaderos y para flujos de tráfico desconocidos.. Utilizado para trams, trenes ligeros y para flujos de tráfico desconocidos. Utilizado para flujo libre en autopistas con barreras largas a lo largo de la vía..

(16) IAMB 201020 22 Para la selección del modelo a implementar en este proyecto, se realizó una evaluación de tres modelos existentes. A continuación se realizará una breve descripción de cada uno de ellos. 3.2.1. MODELO CoRTN Desarrollado por el Departamento de Medio Ambiente del Reino Unido. Se utiliza como una ayuda para diseño de carreteras, y también para la determinación de la insonorización de viviendas particulares. Supone un segmento de vía recto y velocidad constante de vehículos. Principalmente predice los niveles percentiles L90 y L10 y trabaja para condiciones de trafico de velocidad constante. Este modelo tiene aplicabilidad para una larga serie de tráfico a flujo libre en hora pico o para los trenes a una distancia significativa del observador. Es menos adecuado cuando la distancia no es grande en relación con el espaciamiento entre vehículos, o cuando el espaciamiento es muy uniforme o desigual (Campbell, 2000). Fue descartado ya que dentro de sus categorías solo considera vehículos pesados y vehículos livianos, además porque utiliza como descriptor de ruido final el L10, el cual no es suficiente para el nivel de análisis requerido. De acuerdo a Campbell (2000) este modelo es obsoleto para la predicción de ruido de tráfico. 3.2.2. MODELO RLS 90 Desarrollado por el Gobierno Alemán. Se diferencia de los demás modelos por ser una herramienta para predecir los niveles de ruido en parqueaderos. Supone un flujo vehicular a velocidad constante. Fue descartado por no incluir entre sus categorías vehiculares a las motocicletas y según Campbell (2000) el modelo es utilizado en parqueaderos y para flujos desconocidos. 3.2.3. MODELO FHWA TNM El modelo seleccionado para ser ajustado corresponde al desarrollado por la FHWA Federal Highway Administration de los Estados Unidos. Se escogió este modelo para el desarrollo de la investigación ya que dentro del modelo, se encuentran metodologías para calcular los factores de emisión de ruido para cada categoría vehicular y a cierta velocidad definida que pueden ser utilizados para representar las características del tráfico vehicular en la ciudad de Bogotá. Este documento se encuentra fundamentado en los documentos a continuación relacionados que son de carácter público.  Fleming Greg., Rapoza Amanda., Lee Cynthia. Developement of National Reference Energy Mean Emission Levels for the FHWA Traffic Noise Model (FHWA TNM) Version 1.0. U.S. Department of Transportation.1995.  Bowlby W., Wayson R., Chiguluri S., Martin M., Hermnan L. Interrupted Flow. Reference Energy Mean Emission Levels for the FHWA Traffic Noise Model. U.S. Department of Transportation. 1997. El FHWA TNM (Federal Highway Administration´s Traffic Noise Model), de aquí en adelante denominado como TNM, fue desarrollado en 1998 por la Agencia Federal de Autopistas de Estados Unidos como su nombre lo indica..

(17) IAMB 201020 22 Este modelo calcula ruido proveniente del tráfico para receptores que se encuentren cerca de la vía. El TNM es capaz de predecir ruido bajo geometrías especificadas por el usuario, realizando una serie de ajustes a un ruido de referencia. Los ajustes realizados por el modelo son regidos por la siguiente ecuación: (1) Dónde: = Nivel de ruido emitido por la categoría vehicular i en dB(A) (REMEL) = Representa el ajuste por flujo, volumen y velocidad de cada categoría vehicular i. = Representa el ajuste por distancia desde el centro de la vía al observador y por la longitud de la vía. = Representa el ajuste por absorción del entorno y efecto del suelo entre la vía y el receptor. A continuación se explica de manera más detallada el algoritmo que sigue el modelo para calcular el nivel de ruido, así como cada una de las variables con las cuales se ajusta el nivel de ruido. 3.2.3.1. Energía del sonido del tráfico en condiciones de referencia (Receptor Hipotético) En el primer paso del algoritmo, el modelo convierte el espectro de emisión del vehículo a un valor de energía de tráfico. La palabra “referencia” indica un escenario teórico donde un receptor ficticio se encuentra a 15 metros de una vía infinitamente larga. El modelo empieza con esta condición de referencia y gradualmente procede a incluir las características y la geometría real de la locación a estudiar. Para convertir las emisiones de ruido a energía de sonido bajo las condiciones de “referencia”, TNM utiliza la siguiente ecuación: (. ). (. ). (2). Dónde: (. ) = Energía equivalente para la categoría i, bajo condiciones de. referencia [Pa] = Máxima energía sonora de un vehículo en su centro de frecuencia a 1/3 de octava de banda (REMEL) [Pa] = Volumen vehicular horario equivalente para la categoría i [veh/h] = Velocidad de la categoría vehicular i [Km/h] En este punto se utiliza la velocidad de toda la categoría i. Aunque el modelo es capaz de calcular la velocidad de un vehículo cuando el flujo se afecta por elevaciones en la vía o por equipos para el control del tráfico, en este caso, no hay que hacer ajustes por aceleración o por flujo interrumpido ya que la idea es modelar el ruido bajo una condición de flujo constante, es decir sin paradas de ningún tipo. Por esta razón la velocidad va ser especificada por el usuario y no calculada por el modelo..

(18) IAMB 201020 22 Adicionalmente las letras ff (Free Field), indican que no existe atenuación por objetos como barreras, arboles, edificios o incluso el terreno. Más adelante en el modelo se incluyen todas estas características. En este primer paso se calculó la contribución de cada vehículo de la categoría i a una energía de sonido equivalente. Esta conversión, como se puede observar en la Ilustración 1, se realizó para una locación de referencia ubicada a 15 metros de una vía de longitud infinita, sin la influencia del suelo u objetos entre el receptor y la fuente (Free Field). (. ) representa en resumen, la energía total de sonido que produce la. categoría i al circular por la vía.. Ilustración 3 Esquema de las condiciones de referencia del modelo TNM. 3.2.3.2. Energía del sonido del tráfico en el receptor real (Free Field) Una vez se tiene la energía del ruido del tráfico bajo condiciones de referencia, el modelo procede a calcula la energía para el receptor real, todavía asumiendo condiciones de propagación libre (Free Field). Si la distancia perpendicular entre la vía y el receptor real es mayor a 0.2 y el ángulo tendido entre 2 líneas desde los extremos del segmento de la vía hacia el receptor es mayor a 20 grados, se utiliza la siguiente ecuación para calcular la energía que llega al receptor: (. ). (. )( ). (3). Después de realizar este cálculo se tiene entonces, la energía del sonido del tráfico para un receptor real ubicado a una distancia d perpendicular a la vía, bajo condiciones de propagación libre (Free Field). Este ajuste es igual para todas las categorías vehiculares y para todas las frecuencias..

(19) IAMB 201020 22. Ilustración 4 Esquema con Receptor Real con propagación libre para una vía de longitud H. 𝛼. Ilustración 5 Esquema del ángulo α para una vía de longitud H. 3.2.3.3. Energía del sonido del tráfico en el receptor real (Atenuada) Para calcular la atenuación que sufre la energía por los objetos que se encuentran entre el receptor y la fuente, el modelo divide la geometría de la vía en triángulos elementales. Para determinar el efecto de atenuación de los objetos presentes entre la vía y el receptor, el modelo evalúa la geometría vertical en cada uno de los triangulo y devuelve factores de atenuación para cada una de las altura (sub heights) y para cada frecuencia. Triángulos Elementales Antes de calcular la geometría vertical del problema, el modelo parte la geometría general en triángulos, cada uno definido por el receptor y 2 puntos en la vía. Los triangulo elementales son la unidad de la vía más pequeña que el modelo evalúa. Varios elementos pueden estar dentro del triángulo como barreas, edificios o árboles. El modelo asegurar suficiente precisión si el ángulo de los triángulos no es mayor a 10 grados. La atenuación se calcula individualmente para cada lado del triángulo, y la atenuación del triángulo entero es el promedio de la atenuación en los lados del triángulo..

(20) IAMB 201020 22. Ilustración 6 Diagrama de Triángulos Elementales. Atenuación La ecuación que se utiliza para calcular la atenuación de la energía es la siguiente: (. ) (. (4). ). (5). La atenuación final para una geometría vertical As es calculada con referencia a la presión del sonido con propagación libre (Free Field) con la siguiente ecuación: |. |. (6). Dónde: = Presión de sonido en condiciones de propagación libre [Pa] = Presión de ruido total [Pa] La presión de ruido total para una geometría vertical dada, es calculada como la suma de la presión en todos los caminos de propagación (Propagation Path) posibles para esa geometría. La siguiente ecuación sirve para calcular la presión total para una geometría vertical de N caminos de propagación: ∑. (7). Camino de Propagación Un camino está definido como cualquier camino que empiece en la fuente y termine en el receptor. Para cada geometría dada, existen múltiples caminos de propagación posibles. Todos los caminos de propagación asociados a una geometría vertical son sumados en el receptor para calcular la presión de sonido y la atenuación resultante en referencia a la propagación libre. Un camino de propagación está formado por segmentos de propagación. Los segmentos de propagación empiezan y terminan con puntos en el camino. Un punto en el camino puede ser una.

(21) IAMB 201020 22 fuente, un punto de difracción o un receptor. Solo las fuentes pueden empezar un camino de propagación y estas solo pueden estar situadas en el segmento inicial. Del mismo modo, un camino de propagación solo puede terminar en un receptor y estos se encuentran únicamente en el segmento final de propagación. Para que un punto de difracción se tenga en cuenta debe cumplir 2 condiciones: 1) el siguiente punto en el camino debe estar dentro de la Zona Fresnel de la geometría formada por este mismo, el punto de difracción y el punto de camino inmediatamente antes del punto de difracción; 2) el siguiente punto debe estar en la sombra del punto de difracción en cuestión y del punto de camino inmediatamente antes del punto de difracción. En esta investigación no se tendrá en cuenta la atenuación causada por barreras o por objetos entre la fuente y el receptor, ya que la idea es modelar espacios libre donde el único efecto que afecta la atenuación es el suelo y por ende los cambios en el tipo de suelo. Difracción La difracción es usada en el modelo TNM para modelar áreas de caminos de propagación que pasan por un punto de la geometría vertical. Un punto de la geometría vertical puede ser el punto más alto de una barrera, así como un pinto en el suelo donde 2 segmentos de suelo se encuentran. Entonces para camino de propagación que contiene una difracción sencilla en una discontinuidad de impedancia (cambio en el tipo de suelo), se utiliza la siguiente ecuación: (8) Dónde: Q = Coeficiente de Reflexión D = Coeficiente de Difracción Para el cálculo de la presión de sonido en condiciones de propagación libre, que representa el primer término de en la ecuación 8, se utiliza la siguiente ecuación: (9) Donde el número de onda, k, está definido como: (10) Dónde: f = Frecuencia [Hertz] c = Velocidad del Sonido (345 m/s) R = Distancia en línea recta entre la fuente y el receptor en propagación libre[m].

(22) IAMB 201020 22 Para el segundo término de la ecuación 8, que se refiere al coeficiente de reflexión (Q), se utiliza el modelo definido por C.I. Chessell. El modelo utiliza la siguiente ecuación: (11) Donde Rp es el término de la onda incidente y se define como: (12) Dónde: Angulo de incidencia del camino de propagación en el segmento reflejado. Impedancia acústica de la superficie reflectora y esta definida como:. [. ( ). ( ). ]. (13). Dónde: [MKS Rayls], estos valores se toman de la siguiente tabla: Tabla 2 Tipo de Suelo y la Resistividad Efectiva del Flujo4. Para el segundo término de la ecuación 11, que se refiere a la función de la onda en el piso, se utiliza la siguiente ecuación: [. 4. √ ∑. ∑. | | | |. ]. Tomado de (FHWA, FHWA. Traffic Noise Model®, Version 1.0 Technical Manual, 1993).. (14).

(23) IAMB 201020 22. Donde la distancia numérica está definida como: (. ). (15). Dónde: K = Numero de la Onda r = Distancia Total entre la fuente y el receptor a través del medio. Para el último término de la ecuación 8 se debe calcular D, que corresponde al término de difracción que está definido como: (16). √. Dónde: r = Longitud del punto de difracción al receptor = Longitud del punto de difracción a la fuente Donde F(x) está definido como la integral de Fresnel. Esta es una función utilizada para calcular el coeficiente de difracción. ∫. dt. 3.2.3.4. Nivel del sonido del tráfico (LAeq1h) para receptor real (Atenuado) Para poder calcular todas las atenuaciones producidas por las perturbaciones en la vía, el modelo utiliza la energía en vez de niveles de ruido. Por esta razón el último paso del modelo es sumar todas estas energías a una energía total en el receptor y posteriormente convertir esta energía de sonido total a un nivel de sonido ( ).. (∑. (∑. [∑. (∑. [. ])])). (18).

(24) IAMB 201020 22. 4. METODOLOGÍA 4.1.MEDICIÓN DE FACTORES DE EMISIÓN El modelo FHWA TNM escogido para la predicción de ruido en este proyecto, permite el uso de espectros de frecuencia para categorías vehiculares locales escogidas por el usuario. Es decir que se puede medir el nivel de presión sonora de cualquier carro que el usuario escoja para incluirlo en el modelo. Para esto es básico escoger las categorías vehiculares que se quieren estudiar y asegurarse de que estas sean representativas del patio vehicular de la ciudad o del lugar de estudio. 4.1.1. Categorías Vehiculares La selección de las categorías se realizó tomando una base de datos de la Secretaría de Movilidad de Bogotá en donde se agruparon por categorías todos los vehículos de la ciudad como se muestra en la Ilustración 6.. Ilustración 7 Distribución Flota Vehicular para Bogotá. Las categorías vehiculares que se usarán para la toma de datos cubre el 99.3% del total de vehículos en la ciudad, estas se expresan a continuación:.

(25) IAMB 201020 22.        . Automóvil Camioneta5 Motocicleta Camión Microbús Buseta Bus Transmilenio. Se espera evaluar 6 vehículos en cada una de las categorías para tener menos incertidumbre en la muestra y poder representar de manera más acertada la realidad de cada categoría. 4.1.2. Equipos Para el análisis en campo se utilizarán los siguientes equipos.  Equipos de medición de frecuencias de ruido Sonómetro Tipo 1  Equipos de medición de variables meteorológicas Estación meteorológica que permitirá evaluar, temperatura, humedad, velocidad y dirección del viento. 4.1.3. Características del punto de muestreo El lugar geográfico donde se realizará el muestro debe estar libre, en un radio de 30 m, de objetos reflectantes tomando como centro de la circunferencia el vehículo a caracterizar y el sonómetro, es decir, se debe entender como dos circunferencias con radio de 30 m cada una, y distanciadas entre sí por 15 m. La vía debe estar libre de materiales extraños como piedras o gravas. El sitio debe estar alejado de fuentes importantes de ruido como aeropuertos, construcciones, líneas de tren o vías muy transitadas. Además se debe asegurar un ruido de ambiente lo suficientemente bajo como para no afectar la medición de los niveles de ruido cuando los vehículos pasen, por esta razón lo mejor es realizar las mediciones en la noche donde el ruido de ambiente es mucho menor debido a menor actividad en la ciudad. Sin embargo es necesario tener registro de la temperatura a la cual se realizaron las mediciones por si es necesario realizar alguna corrección por temperatura (FHWA, 1995). 4.1.4. Variables a Registrar Las variables que se deben registrar en cada una de las mediciones son:  LA,eq = Nivel de presión sonora continuo equivalente.  LA, MAX Nivel máximo de presión sonora.  L90 = Percentil 90, ruido de fondo.  L10 Percentil 10, ruido de fuente.  Espectro de frecuencias 5. La categoría camperos fue incluida en la categoría de camionetas para términos prácticos a la hora de realizar las mediciones..

(26) IAMB 201020 22. Otras Variables  Velocidad del viento  Temperatura  Humedad Todas las variables acústicas se deben medir con ponderación temporal rápida (Fast) y ponderación frecuencial A (FHWA, 1995). 4.1.5. Protocolo de Campo En una longitud de 60 m, se conducirá un vehículo con una velocidad constante cuyos valores cambian en múltiplos de 10, teniendo como velocidad inicial 10 km/h. La velocidad tope en la que se realizarán mediciones será de 60 km por hora. La Ilustración 7 muestra la ubicación del equipo durante las mediciones en campo, la altura a la cual se instalará el sonómetro es de 1.5 metros por encima del suelo, a una distancia de 15 metros de la vía, sin embargo es necesario tener el valor del ruido a una altura de 3.66 metros por encima del suelo, por lo que es necesario utilizar 2 sonómetros para realizar mediciones simultaneas a 1.5 metros y a 3.66 metros. Si no se cuenta con 2 sonómetros, se debe buscar en la literatura un factor de conversión que permita pasar del valor del ruido a 1.5 metros a un valor en ruido a 3.66 metros.. Ilustración 8 Montaje de la Medición en Campo. La selección de la velocidad tope se realizó considerando el valor del percentil 90 de los datos obtenidos en el proyecto Sistema de información de tráfico y movilidad urbana para Bogotá SITYMUR, realizado en el 2009 por el Grupo de Investigación en Sostenibilidad Urbana y Regional de la Universidad de los Andes (SUR). En este proyecto se obtuvo la velocidad media en periodos de 10s en diferentes taxis y rutas de la ciudad, utilizando GPS en taxis de la ciudad. De esta manera el resultado de la medición para cada uno de los vehículos debe poder representarse de la siguiente manera:.

(27) IAMB 201020 22 Tabla 3 Resultados de Medición de cada Vehículo. Categoria del Vehiculo Cilindraje del Vehiculo Modelo del Vehiculo Placa del Vehiculo Ruido (LA, max) emitido a 10 Km/h (dB) Ruido(LA, max) emitido a 20 Km/h (dB) Ruido(LA, max) emitido a 30 Km/h (dB) Ruido (LA, max) emitido a 40 Km/h (dB) Ruido (LA, max) emitido a 50 Km/h (dB) Ruido (LA, max) emitido a 60 Km/h (dB). En esta medición la variable más importante a ser almacenada es el nivel máximo LA,MAX la cual corresponde a la emisión de ruido para cada categoría vehicular a cierta velocidad, sin embrago es muy importante tener los datos de Leq, L10, L90 y el espectro de frecuencias para cada una de las velocidades de estudio. Para asegurar la calidad de la medición debe existir, como mínimo, una diferencia de 6 dB(A) entre el valor máximo y mínimo registrado en el paso del vehículo, adicionalmente se debe estar controlando la velocidad del viento, ya que si esta supera los 5.4 m/s la medición no tendrá validez. Al final de la campaña se debe llegar a los factores de emisión de ruido para cada una de las categorías vehiculares escogidas. Estos deben poder ser representados en la siguiente matriz: Tabla 4 Factores de Emisión para las distintas categorías vehiculares. Lmax a 10 Km/h. Lmax a 20 Km/h. Lmax a 30 Km/h. Lmax a 40 Km/h. Lmax a 50 Km/h. Lmax a 60 Km/h. Automóvil Camioneta Motocicleta Camión Buseta Bus Transmilenio. La campaña incluirá la toma de datos de los niveles de presión sonora según se muestra a continuación..

(28) IAMB 201020 22 Se tiene un estimado de una duración de 5 minutos para la medición de cada velocidad. Bajo el esquema planteado la campaña de campo durará 42 horas, realizando las mediciones por duplicado.. 4.2.CARACTERIZACIÓN DE RUIDO EN CORREDORES DE BOGOTÁ Es necesario realizar una revisión en el proyecto de implementación del SITP para identificar las principales vías que van pueden ser afectadas por el nuevo sistema de transporte público. Una vez se tienen identificados estos corredores viales, se debe caracterizar las emisiones de ruido provenientes de la flota vehicular en estos. Para la caracterización de la contaminación auditiva, es necesario realizar una serie de mediciones en cada una de las vías a estudiar. Para esto es necesario el uso de un Sonómetro que permita medir los niveles de presión sonora, además de un sistema capaz de almacenar la información generada por este instrumento durante la duración de las mediciones. Además del sonómetro, es necesario el uso de cámaras de video para realizar aforos del flujo vehicular. Este aforo debe ser simultáneo a las mediciones de ruido para poder asociar la contaminación auditiva a ciertas variables del flujo, específicamente a la composición vehicular y la proporción de buses de transporte público. Adicional a las características del flujo vehicular, es necesario revisar la geometría del punto en el cual se está midiendo las emisiones de ruido para poder realizar una modelación acertada de la atenuación y la propagación del ruido en ese punto. El modelo sugiere que el sonómetro se instale a 15 metros de distancia de la fuente como se mostró anteriormente en la Ilustración 9. Se propone tomar una distancia menor a la propuesta por la FHWA, puesto que al momento de repetir mediciones en las vías de la ciudad para calibrar el modelo, no sería posible replicar el experimento puesto que la proximidad de las edificaciones a la vía es grande en ciudades como Bogotá. Si las mediciones se realizan a menos de 15 metros se puede utilizar la ecuación presentada anteriormente que permite ajustar los niveles de ruido a partir de distancias. La ecuación es la siguiente: (. ). Dónde:. A continuación se presenta de manera ilustrada la metodología que se pretende usar para la predicción y para el análisis del ruido en Bogotá..

(29) Composición de la flota por carril Distancia al observador Ajuste por condiciones periféricas (aun no resuelta). Hora de máxima y minima carga vehicular (veh/hr) Peor y mejor escenario en cuanto a condiciones periféricas Vías con diferente distribución de flota y número de carriles. Resultados esperados. Velocidad media por carril. Simulación. Variables de entrada:. IAMB 201020 22. Nuevo LA,eq(1h) Mayor diferencia en la distribución de frecuencias que en el LA,eq Aporte de cada categoría sobre el ruido total. Ilustración 9 Esquema metodológico para determinar los niveles de presión sonora y factores de emisión.. Como se puede ver en la Ilustración 10, la idea de la metodología es poder evaluar el ruido bajo distintas condiciones y circunstancias. De acuerdo a esto se quiere en primera instancia modelar la diferencia entre el ruido emitido bajo distintos flujos vehiculares (veh/hr). Esto permite ver el efecto que tiene la cantidad de vehículos en la emisión de ruido en una vía. Como segundo propósito se busca encontrar diferencias en el ruido bajo distintas características geométricas de la vía, específicamente en la propagación del ruido. De esta manera se puede comprobar la diferencia entre vías que se encuentran aisladas y tienen un campo libre de obstáculos y barreras que afecten la propagación del ruido, con locaciones que se encuentren rodeadas de edificios (cañón urbano). Como último propósito se quiere analizar el efecto de la distribución de la flota y del número de carriles en el ruido emitido. Una vez propuesta la metodología, se deben buscar entonces locaciones que permitan evaluar el ruido bajo las condiciones antes propuestas. Las mediciones se deben realizar de manera análoga a la medición de factores de emisión de ruido expuestos anteriormente..

(30) IAMB 201020 22. 5. RESULTADOS ESPERADOS . . . . . Como resultado principal se espera poder recopilar y validar toda la información necesaria para la creación de un modelo de predicción de ruido para las categorías vehiculares más representativas de la ciudad de Bogotá. Este modelo permitirá diseñar e incluso evaluar distintas alternativas que puedan mejorar el tema de ruido que vive la ciudad hoy en día. En cuanto a los resultados de la evaluación de la implementación del SITP en específico, se espera principalmente que el LA,eq debido al tráfico vehicular cambie, es decir que el ruido total sea diferente al implementar el SITP. Sin embargo es muy apresurado decir si este va a aumentar o a disminuir, ya que aunque el SITP va a reducir el número de buses que circularan en la vía lo cual reduciría las emisiones de ruido, también es cierto que la velocidad promedio de operación de estos aumentara lo que incrementara a si vez el ruido emitido por esta nueva flota de buses. Así como se espera que el LA,eq cambie, también se espera que el espectro de frecuencias también cambie. Es decir que, ya sea que el LA,eq aumente o disminuya, puede que el nuevo espectro de frecuencias del ruido emitido al implementar el SITP pueda resultar en un ruido más o incluso menos molesto para los ciudadanos, debido a las frecuencias que lo componen. Una vez se conozca el nuevo espectro de frecuencias, se podría conocer de aproximada, la contribución de cada una de las categorías vehiculares al ruido total. Esto es importante ya que se podrían encaminar campañas contra ruido hacia los verdaderos causantes del problema. Como resultado adicional se espera que la metodología sea replicable y que esta pueda tomarse como una guía para la creación de modelos de predicción de ruido en cualquier otra ciudad donde se desee evaluar y analizar el tráfico vehicular actual y a futuro..

(31) IAMB 201020 22. 6. CONCLUSIONES . . . . . Aunque se realizó una revisión y se describieron temas básico en cuanto a la teoría del sonido y del ruido producido por el tráfico vehicular, es necesario estudiar más a fondo temas como la propagación del ruido, el efecto del pavimento, los patrones de conducción de los bogotanos e incluso el efecto del uso excesivo del pito que se vive en nuestra ciudad, ya que estos pueden ser llegar a ser muy distintos a lo encontrado en la bibliografía. Es necesario entonces realizar estudios propios que puedan ser representativos de nuestra realidad para obtener resultados más acertados a la hora de utilizar modelos de predicción de ruido en Bogotá. En este documento se muestra una revisión y una comparación que se realizó de distintos modelos de predicción de ruido, sin embargo no es seguro que el modelo escogido sea el más indicado para Bogotá. Es necesario estudiar más a fondo los modelos existentes, e incluso revisar en la bibliografía modelos más nuevos que puedan llegar a representar de manera más acertada la situación del ruido vehicular para la ciudad de Bogotá. Aunque se hiso un esfuerzo en explicar el modelo FHWA TNM, aún existen dudas y vacíos en la teoría detrás de este modelo, por lo que es necesario el soporte de expertos en el tema para poder llegar a modelar ruido vehicular con una menor incertidumbre. Es necesario tener especial cuidado a la hora de escoger los sitios en la ciudad para la medición del ruido proveniente del tráfico, ya que dependiendo de la complejidad de su geometría y de los objetos que se encuentren alrededor de este, puede volverse un trabajo bastante dispendioso en cuanto a cálculos en la propagación del ruido. Otro factor importante y que es necesario aclarar, es que el tráfico a ser medido se acuerdo a esta metodología debe ser ininterrumpido, es decir que calles con muchos semáforos o paradas no serán bien representadas con la metodología antes presentada. La metodología propuesta paras las mediciones de ruido proveniente de tráfico vehicular es una alternativa para evaluar el ruido en Bogotá, sin embrago es necesario que esta metodología sea evaluada y aprobada por expertos en el tema, ya que no se cuenta con la experiencia necesaria en mediciones de ruido, para llevar a cabo una campaña de campo de tal magnitud en la Universidad de Los Andes..

(32) IAMB 201020 22. 7. REFERENCIAS Bies, D., & Harsen, C. (2003). Nueva York: Spon Press. California Department of Transportation. (1998). Techincal Noise Suplement (TENS), A technical supplement to the traffic noise analysis protocol. Calixto, F., & Zannin, P. (2003). The statistical modeling of road traffic noise in an urban setting. Campbell, S. (2000). A critical review of some traffic noise prediction models. Australia: Applied Acoustics. Chamber, J. (2005). Handbook of Environmental Engineering, Advanced Air and Noise Pollution Control. Humana Press. FHWA. (1993). FHWA. Traffic Noise Model®, Version 1.0 Technical Manual. U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration. FHWA. (1995). Development of National Reference Energy Mean Emission Levels for the FHWA Traffic Noise Model. Cambridge: U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration. Harris, C. (1995). Manual de medidas acusticas y control de ruido. Mc Graw Hill. Martin, A., Tarrero, A., Gonzalez, J., & Machimbarrena, M. (2006). Exposure-effect relationship between road traffic noise annoyance and noise cost evaluations in Valladolid, Spain. Appl. Acous. Murphy, E., King, E., & Rice, H. (Febrero 2009). Estimating human exposure to transport noise in central Dublin, Ireland. Öhrström, E., Skanberg, A., Sevenddon, H., & Gidlöf-Gunnarsson, A. (2006). Effects of road traffic noise and the benefit of access to quietness. SoundVibrat. OMS. (1999). Guidelines for community noise. World Health Organization. Pacheco, J. (2009). Caracterizacion de los niveles por contaminacion de ruido para la ciudad de Bogota. Bogota: Universidad de Los Andes. Singal, S. (2005). Noise pollution and control strategy. Alpha Science..

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