UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TESIS
PRESENTADA POR:
ROBERTO JULIO CORIÑAUPA ZEVALLOS
PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN INGENIERIA AMBIENTAL
HUANCAYO - PERÚ 2020
“ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA Y ELABORACIÓN DEL MAPA DE RUIDO DE LA
ZONA MONUMENTAL DEL DISTRITO DE
HUANCAYO - 2020”
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE POSGRADO
ACTA DE SUSTENTACIÓN DE TESIS
BACHILLER: ROBERTO JULIO CORIÑAUPA ZEVALLOS.
Siendo las veinte horas, del día sábado treinta del mes de enero del año dos mil veintiuno, en la sala virtual de la plataforma G SUITE de la Unidad de Posgrado de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Centro del Perú; con la presencia del jurado examinador, conformado por los catedráticos:
PRESIDENTE : Dr. Pascual V. GUEVARA YANQUI.
SECRETARIO : Dr. Orlando A. VILCA MORENO.
ASESORA : Dra. Mensia B. SOLÍS LLALLICO.
VOCAL (01) : Dra. Mensia B. SOLÍS LLALLICO.
VOCAL (02) : Dr. Iván L. OSORIO LÓPEZ.
VOCAL (03) : Dr. Abraham A. PALACIOS VELÁSQUEZ
Se reunieron para la sustentación virtual, oral y pública de la Tesis para optar el grado Académico de MAESTRO en INGENIERÍA AMBIENTAL, del Bachiller ROBERTO JULIO CORIÑAUPA ZEVALLOS.
Después de darse lectura al Expediente N° 40063, en el que consta el cumplimiento de todas las disposiciones reglamentarias, los señores miembros del jurado, recepcionaron la Tesis titulada:
"Análisis de la Contaminación Acústica y elaboración del Mapa de
Ruido de la Zona Monumental del distrito de Huancayo - 2020”
Y formuladas las preguntas, estas fueron defendidas y absueltas por el graduando.
Acto seguido el jurado procedió a la votación, el que dio como resultado el siguiente calificativo:
Vocal (01) :..
18 (Muy Bueno)
...Vocal (02) :..
17 (Bueno)
...Vocal (03) :..
17 (Bueno)
...….
PROMEDIO :..
17.3 (Bueno)
....UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
TESIS:
PRESENTADA POR:
ROBERTO JULIO CORIÑAUPA ZEVALLOS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN INGENIERÍA AMBIENTAL
APROBADA POR EL JURADO SIGUIENTE:PRESIDENTE:
______________________________
Dr. Pascual Victor Guevara Yanqui SECRETARIO:
_____________________________
Dr. Orlando Alfredo Vilca Moreno PRIMER MIEMBRO:
______________________________
Dra. Mensia Basilia Solís Llallico SEGUNDO MIEMBRO:
____________________________
Dr. Iván Luis Osorio López.
TERCER MIEMBRO:
__________________________________
Dr. Abraham Arsenio Palacios Velásquez ASESOR DE TESIS:
__________________________________
Dra. Mensia Basilia Solís Llallico Huancayo, 10 de febrero del 2021
“Análisis de la Contaminación Acústica y elaboración del Mapa de Ruido de la Zona Monumental del distrito de
Huancayo - 2020”
DEDICATORIA
A Dios, creador de la naturaleza y fuente de vida.
A la Ingeniería Ambiental, aliada de la naturaleza y cuidadora de la vida.
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por la salud y fortaleza en esta temporada de grandes retos.
A mi familia, soporte emocional incondicional.
A los docentes de la Facultad de Ingeniería Química por los conocimientos impartidos, experiencias compartidas, ejemplo demostrado y el impulso en el camino de la investigación.
A la Dra. Mensia SOLÍS LLALLICO, pilar fundamental y guía para la redacción y mejora de la presente investigación.
Al Dr. Arturo MELGAR MERINO, por su invaluable aporte y sugerencias en la redacción de la presente investigación.
Al equipo de monitoreo, acopio y procesamiento de dato, por su dedicación
y compromiso con la investigación.
ÍNDICE GENERAL
HOJA DE FIRMAS DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABLAS RESUMEN
ABSTRACT INTRODUCCIÓN
CAPITULO I: MARCO TEÓRICO 1.1. MARCO REFERENCIAL 1.2. BASES TEÓRICAS
1.2.1. EL SONIDO
1.2.2. EL RUIDO COMO CONTAMINANTE ACÚSTICO 1.2.3. FISICA DEL SONIDO
1.2.4. EL NIVEL DE RUIDO 1.2.5. MEDICION DEL RUIDO
1.2.6. MONITOREO DE RUIDO AMBIENTAL
1.2.7. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA 1.2.8. NORMTIVIDAD VIGENTE
1.2.9. MAPAS DE RUIDO
1.2.10. METODOLOGÍAS PARA ELABORAR MAPAS DE RUIDO 1.2.11. EL DISTRITO DE HUANCAYO
1.2.12. CONTEXTO SOCIO AMBIENTAL DE LA CIUDAD DE HUANCAYO 1.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
1.3.1. RUIDO
1.3.2. NIVEL SONORO EQUIVALENTE PONDERADO “A”
1.3.3. SONIDO
1.3.4. CONTAMINACIÓN SONORA 1.3.5. SONÓMETRO
1.3.6. EL LAeq(T) COMO INDICADOR DE RUIDO AMBIENTAL 1.3.7. MUESTREO DE RUIDO AMBIENTAL
PÁG.
iii v vi vii
x xi xii xiv 01
02 06 05 08 12 20 24 25 29 36 38 40 44 45 51 51 51 52 52 52 52 52
1.3.8. DECIBEL (dB)
1.3.9. DECIBEL DE LA FRECUENCIA PONDERADA “A” (DBA)
1.3.10. NIVEL DE PRESIÓN SONORA CONTINUO EQUIVALENTE DE LA FRECUENCIA “A”
1.3.11. PANDEMIA ASOCIADA AL VIRUS DEL COVID-19 1.4. HIPOTESIS DE INVESTIGACION
1.5. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.6. MATRIZ DE OPERACIONALIZACION DE LAS VARIABLES
CAPITULO II: DISEÑO METODOLÓGICO 2.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN 2.2. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN 2.3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 2.4. POBLACIÓN Y MUESTRA
2.5. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS 2.6. TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS
CAPITULO III: ANALISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1. DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO
3.2. ANALISIS DE LOS NIVELES DE RUIDO MEDIDOS EN LA ZONA MONUMENTAL DEL DISTRITO DE HUANCAYO EN EL AÑO 2020.
3.2.1. FECHAS, HORARIOS Y CONSIDERACIONES DEL MUESTREO 3.2.2. NIVELES DE RUIDO EN LA ZONA MONUMENTAL DEL DISTRITO
DE HUANCAYO EN EL AÑO 2020
3.3. MAPAS DE RUIDO DE LA ZONA MONUMENTAL DEL DISTRITO DE HUANCAYO EN EL AÑO 2020
3.4. COMPARATIVA DE LOS NIVELES DE RUIDO MEDIDOS EN EL AÑO 2020 CON LO ESTABLECIDO EN EL D.S. N° 085-2003-PCM.
3.5. COMPARATIVA DE LOS NIVELES DE RUIDO MEDIDOS EN EL AÑO 2020 CON MEDICIONES PRELIMINARES DEL AÑO 2019.
3.5.1. RESULTADOS DE MEDICIONES PRELIMINARES REALIZADAS DURANTE EL AÑO 2019.
3.5.2. COMPARACIÓN DE LOS NIVELES DE RUIDO MEDIDOS EN EL AÑO 2020 CON MEDICIONES PRELIMINARES DEL AÑO 2019.
53 53 53
53 54 54 55
58 58 59 60 60 62 66
69 69 74
74 75
90
96
98
98
106
3.6. INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DEL PARQUE AUTOMOTOR Y CENTROS COMERCIALES EN NIVELES ELEVADOS DE CONTAMINACIÓN ACÚSTICA.
3.6.1. PUNTOS DE ELEVADA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA
3.6.2. ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DE PARQUE AUTOMOTOR Y ESTABLECIMIENTOS COMERCIALES EN LOS NIVELES DE CONTAMINACIÓN ACÚSTICA.
3.7. PROCESO DE LA PRUEBA DE HIPÓTESIS
3.7.1. COMPARACION CON NORMATIVIDAD AMBIENTAL VIGENTE.
3.7.2. COMPARACION CON MEDICIONES PRELIMINAREA REALIZADAS EN EL AÑO 2019 EN PUNTOS DE ELEVADA CONTAMINACION.
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ANEXOS.
Anexo A: Evidencias Fotográficas del Muestreo
Anexo B: Acreditaciones de los instrumentos de medición utilizados Anexo C: Formato de Campo de Ubicación de Puntos de Monitoreo Anexo D: Fichas de Registro de Datos de Monitoreo
Anexo E: Mapas de Ruido de la Zona Monumental de Huancayo
108
108 109
116 117 118
120 122 123 128 129 140 143 146 164
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Espectro auditivo humano 7
Figura 2 Principales fuentes de ruido 9
Figura 3 Esquema de circulación del sonido 13
Figura 4 Comportamiento de ondas sonoras frente a obstáculos planos 14
Figura 5 Principio de Huygens: Frente de ondas 17
Figura 6 Formación de ondas reflejadas y reflexión sonora en distintas superficies 18 Figura 7 Difracción sonora: Izquierda: abertura es mayor a la longitud de onda,
Derecha: abertura es igual a la longitud de onda.
19
Figura 8 Escala Comparativa Entre Nivel de Presión Sonora en Micropascales y Nivel de Presión Sonora en Decibelios
20
Figura 9 Niveles sonoros máximos y mínimos en Km. 196 - Carretera Panamericana Sur
23
Figura 10 Diagrama de bloques de un sonómetro digital 27 Figura 11 Representación en escala de colores de la contaminación acústica según
su intensidad
39
Figura 12 Ubicación del distrito de Huancayo dentro del Perú y la Región Junín. 44 Figura 13 Distribución de la densidad de habitantes de la zona metropolitana de los
distritos de Huancayo, Tambo y Chilca 2015
45
Figura 14 Zona Monumental del Distrito de Huancayo 2020. 46 Figura 15 Usos de suelo de la Zona Monumental de Huancayo y aledaños 47 Figura 16 Tipos de vía en la zona monumental de Huancayo 48
Figura 17 Zona de Muestreo 61
Figura 18 Zona de Muestreo y catastro urbano de la Zona Monumental del Distrito de Huancayo georefrenciada en el software ArcGIS 10.5
70
Figura 19 Puntos de muestreo codificados y dispuestos en retícula cuadrada de 100 puntos.
71
Figura 20 Puntos de muestreo codificados y dispuestos en retícula cuadrada de 100 puntos.
72
Figura 21 Gráfico de barras del nivel de presión sonora equivalente, mes marzo 2020 78 Figura 22 Gráfico de barras del nivel de presión sonora equivalente, mes abril 2020 82 Figura 23 Gráfico de barras del nivel de presión sonora equivalente, mes mayo 2020 86 Figura 24 Gráfico de barras del nivel de presión sonora equivalente, mes junio 2020 89 Figura 25 Mapa de Ruido de la Zona Monumental del Distrito de Huancayo – marzo
del 2020
91
Figura 26 Mapa de Ruido de la Zona Monumental del Distrito de Huancayo – abril del 2020
92
Figura 27 Mapa de Ruido de la Zona Monumental del Distrito de Huancayo – mayo del 2020
93
Figura 28 Mapa de Ruido de la Zona Monumental del Distrito de Huancayo – junio del 2020
94
Figura 29 Gráfico de barras del nivel de presión sonora equivalente, mes de octubre 2019
102
Figura 30 Gráfico de barras del nivel de presión sonora equivalente, mes de noviembre 2019
105
Figura 31 Puntos con niveles de ruido elevados en la Zona Monumental del Distrito de Huancayo
108
Figura 32 Fuentes de contaminación acústica en el punto G10 (Av. Ferrocarril y Jr.
Ica).
110
Figura 33 Punto G10 durante la emergencia sanitaria del año 2020. 110 Figura 34 Fuentes de contaminación acústica en los puntos H8, H9 y H10 (Jr. Piura,
desde la Av Ferrocarril hasta el Jr. Mantaro).
111
Figura 35 Puntos H8, H9 y H10 durante la emergencia sanitaria del año 2020. 111 Figura 36 Puntos I7 e I8 durante la emergencia sanitaria del año 2020 112 Figura 37 Fuentes de contaminación acústica en los puntos I6, I7, I8 e I9 (Jr.
Cajamarca desde el jr. Ancash hasta la vereda oeste de la Av. Ferrocarril) 112
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Efectos de la salud según el nivel de intensidad de sonidos. 30 Tabla 2 Tiempo de exposición permitido según estamentos internacionales. 36 Tabla 3 Valores máximos de ruido recomendados por la OMS, según fuente. 37 Tabla 4 Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Ruido 38
Tabla 5 Tipos de Mapas según su propósito 40
Tabla 6 Parque automotor de la ciudad de Huancayo. 49
Tabla 7 Equivalencias de los nombres de colores teóricos y los del software ArcGIS 10.5.
67
Tabla 8 Coordenadas UTM de los puntos de muestreo. 73
Tabla 9 Fechas y días de muestreo según período. 74
Tabla 10 Resultados del muestreo del mes de marzo del 2020 76
Tabla 11 Análisis estadístico del Nivel de presión sonora equivalente, mes de marzo del 2020.
78
Tabla 12 Resultados del muestreo del mes de abril del 2020. 80 Tabla 13 Análisis estadístico del Nivel de presión sonora equivalente, mes de abril
del 2020
82
Tabla 14 Resultados del muestreo del mes de mayo del 2020. 83 Tabla 15 Análisis estadístico del Nivel de presión sonora equivalente, mes de mayo
del 2020
85
Tabla 16 Resultados del muestreo del mes de junio del 2020. 86 Tabla 17 Análisis estadístico del Nivel de presión sonora equivalente, mes de junio
del 2020
89
Tabla 18 Límites máximos permisibles según estándares nacionales y locales 97 Tabla 19 LAeq promedio, mínimo y máximo de los muestreos realizados durante el
año 2020
97
Tabla 20 Resultados del muestreo preliminar - mes de octubre del 2019 99 Tabla 21 Análisis estadístico del Nivel de presión sonora equivalente, mes de octubre
2019
101
Tabla 22 Resultados del muestreo preliminar - mes de noviembre del 2019. 102 Tabla 23 Análisis estadístico del Nivel de presión sonora equivalente, mes de
noviembre 2019
Tabla 24 Medias del LAeq medido en los años 2019 y 2020 107 Tabla 25 Resumen de los resultados del muestreo en diferentes períodos, en función
de Intervalos de LAeq.
107
Tabla 26 Valores de LAeq en puntos con elevada contaminación acústica según el mes de muestreo.
110
Tabla 27 Prueba de Kolmogorov-Smirnov respecto al LAeq mediddo en el 2020. 117 Tabla 28 Prueba de Hipótesis Z para el LAeq medido en el año 2020. 117 Tabla 29 Prueba de homogeneidad de varianzas para el LAeq de puntos de elevada
contaminación acústica
118
Tabla 30 Prueba ANOVA para el LAeq en puntos de elevada contaminación acústica. 118
RESUMEN
La contaminación acústica, entendida como el exceso de ruido, es un problema que pasa desapercibido en múltiples ocasiones, causa graves impactos en la salud física y psicológica, también impacta en los ecosistemas naturales y citadinos.
La población escogida fue la ciudad de Huancayo y la muestra la Zona Monumental del distrito de Huancayo, en un estudio cuantitativo no transversal, el tipo de investigación es aplicada en el nivel descriptivo, con un muestreo no probabilístico. Las mediciones se realizaron según el Protocolo Nacional de Monitoreo de Ruido ambiental. Se confeccionaron Mapas de Ruido, mostrando niveles de contaminación acústica de manera gráfica, utilizando escalas colorimétricas.
El muestreo se realizó durante de los meses marzo, abril, mayo y junio del 2020, según el Protocolo Nacional de Monitoreo de Ruido Ambiental. Los puntos de muestreo fueron 100 dispuestos en forma de retícula cuadrada, con un área de 86.067 hectáreas.
Los niveles de ruido en los meses de marzo, abril, mayo y junio del año 2020 son bajos, con medias de 54.25, 50.59, 49.28, y 51.88 dB respectivamente, debido a las restricciones propias de la emergencia sanitaria del virus del COVID-19. Los mapas de Ruido muestran que los puntos con elevada contaminación se encuentran en la zona este de la Zona Monumental.
Al comparar las mediciones de los años 2020 y 2019, las cuales fueron realizadas bajo los mismos protocolos, muestran que la contaminación se debe a la presencia de parque automotor y centros comerciales, elevando en promedio 12.4 dB de contaminación, y 20 dB en zonas de contaminación acústica elevada.
Palabras clave: Zona Monumental, Mapa de Ruido, contaminación acústica, decibeles, parque automotor, estándar ambiental.
ABSTRACT
Noise pollution, understood as excess noise, is a problem that goes unnoticed on many occasions, causes serious impacts on physical and psychological health, and also impacts on natural and urban ecosystems.
The chosen population was the city of Huancayo and it was sampled by the Monumental Zone of the Huancayo district, in a non-cross-sectional quantitative study, the type of research is applied at the descriptive level, with a non-probabilistic sampling. Measurements were made according to the National Protocol for Environmental Noise Monitoring. Noise Maps were made, showing levels of noise pollution graphically, using colorimetric scales.
The sampling was carried out during the months of March, April, May and June 2020, according to the National Protocol for Environmental Noise Monitoring. The sampling points were 100 arranged in the form of a square grid, with an area of 86,067 hectares.
Noise levels in the months of March, April, May and June of 2020 are low, with averages of 54.25, 50.59, 49.28, and 51.88 dB respectively, due to the restrictions inherent to the health emergency of the COVID-19 virus. Noise maps show that the points with high contamination are in the eastern part of the Monumental Zone. When comparing the measurements of the years 2020 and 2019, which were carried out under the same protocols, they show that the pollution is due to the presence of motor vehicles and shopping centers, raising an average of 12.4 dB of pollution, and 20 dB in places with high noise pollution.
Keywords: Monumental Zone, Noise Map, noise pollution, decibels, vehicle fleet, environmental standard.
INTRODUCCION
La contaminación acústica es causada por el ruido el cual es definido como un sonido no deseable que perjudica o interfiere la buena salud, específicamente el sistema auditivo y nervioso, originando el estrés, como efectos colaterales merma la concentración y eficiencia en el trabajo y/o estudio. Investigaciones revelan que el estar expuesto por más de ocho horas diarias a un ruido que supera los 80 dB constituye riesgo auditivo. A partir de los 100 dB, las mínimas exposiciones ya causarán daño, a los 120 dB comienza el dolor ótico.
En la ciudad de Huancayo, debido a la propagación del virus del COVID-19 muchas actividades fueron suspendidas a partir de marzo del año en curso por disposición del gobierno central resaltando la reducción hasta en un 90% del parque automotor y el cierre mayoritario de centros comerciales, por lo que se previó encontrar niveles de contaminación bajos. El D.S.
N° Nº 085-2003 PCM y la OM N° 418-MPH, establecen los límites máximos permisibles en emisiones acústicas, para zonas residenciales no debe exceder los 60 dB durante el día y los 70 dB para zonas comerciales, por lo que es necesario evaluar si la contaminación acústica en la ciudad de Huancayo se ajusta a estos parámetros, ello al no contar con estudios en materia de emisiones acústicas, por ello se tomó como muestra su Zona Monumental y en base a lo estipulado en el Protocolo Nacional de Monitoreo de Ruido Ambiental se obtuvieron datos de muestreo de campo durante los meses de, marzo, abril, mayo y junio del año 2020, y se confeccionaron los mapas de ruido respectivos haciendo uso del software ArcGIS 10.5, utilizando escalas colorimétricas validadas. Finalmente, se compararon los niveles de ruido con la normatividad vigente y con mediciones preliminares realizadas en el año 2019.
Para este fin se organizó la información de la investigación en capítulos: El primer capítulo se refiere al marco teórico, en donde se detallan antecedentes que preceden a la presente investigación, las bases teóricas destallan cada variable del estudio y se definen términos básicos utilizados. En el segundo capítulo se presenta la metodología, se describen el tipo de investigación, el nivel, el diseño de investigación, la población y muestra, las técnicas e instrumentos utilizados y técnicas de procesamiento y análisis de datos. En el tercer capítulo se muestran los resultados del muestreo realizado, su tratamiento estadístico, presentación de mapas y figuras y discusión de resultados. Finalmente se presentan las conclusiones, sugerencias, referencias bibliográficas y anexos que complementan el estudio.
CAPITULO I MARCO TEORICO 1.1. MARCO REFERENCIAL
Ludeña (2018), en su investigación “Niveles de ruido ambiental en la ciudad de Cajamarca y afectación en la salud humana”, monitoreó el ruido ambiental en 20 puntos de monitoreo, con una duración de registro de 1 hora, realizado en diversas zonas de la ciudad de Cajamarca; este monitoreo permitió evaluar, que los niveles de presión sonora equivalente medidos, exceden el ECA de calidad ambiental de ruido, y a los proporcionados por la Organización Mundial de la Salud (OMS), encontrando que el 95% de los valores sobrepasan a lo establecido por el ECA nacional para Ruido según DS 085 – 2003/PCM; y el 100% de valores incumplen la normatividad de la Organización Mundial de la Salud (OMS), para zonas residenciales y comerciales; y con valores de hasta 49 decibelios de exceso para zonas especiales.
Yóplac (2019) en su Tesis para Optar el Grado de Maestro: “Niveles de ruido en alrededores de la estación Bayovar – línea uno metro de lima – San Juan de Lurigancho”
evaluó niveles de contaminación acústica en zonas aledañas de la estación Bayóvar, en horarios de congestión máximos, y propuso una alternativa para reducir el ruido. Para establecer los horarios de congestión vehicular máxima, se realizaron conteos del número de vehículos en tránsito por la vía, los conteos se realizaron por 3 días durante las horas de mayor circulación de vehículos, determinado que la hora de congestión máxima fluctúa entre las 18:45 y 19:45 horas. Al registrar los niveles de ruido a lo largo de 14 días; se encontró que el punto R-09 (Inmerso en el paradero de buses de la estación) posee mayor LAeq promedio, con un valor de 84,9 dB. Concluyendo que el 100% de valores exceden a los establecidos en el Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Ruidos, promulgado y aprobado por el D.S. Nº 085-2003/PCM. Los valores medidos en los puntos de monitoreo establecidos oscilan entre 72.3 dB y 84.9 dB, valores por encima de lo establecido para zonas comerciales (70 dB) y residencial (60 dB), ambos en horario diurno. Finalmente se elaboró el mapa de ruido utilizando el
software ArcGIS 10.0. En el mapa se pudo identificar que el punto R-09 es el más elevado en cuanto a su LAeq; y el nivel de ruido disminuye proporcionalmente al alejarnos de él.
López (2017), en su investigación para optar el grado de maestro en ciencias de la Ingeniería Ambiental, evaluó el nivel de contaminación sonora encontrado en el distrito de Sachaca de la Región Arequipa, los valores fueron recabados utilizando sonómetros en diferentes puntos de muestreo establecidos en el distrito, esto apoyado por apreciaciones de su percepción por parte de la población recabados por encuestas. La metodología planteada para lograr los objetivos planificados evalúa, las zonas intervenidas, zonificaciones de uso en el interior del núcleo urbano. Dichas mediciones fueron realizadas en concordancia con la norma ISO 1996-I, ISO 1996-II y el Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Ruido aprobado mediante Decreto Supremo Nº 085-2003/PCM. Concluyendo en que, al elaborar el Mapa de Ruido, tres vías principales de la ciudad superan el Límite Máximo permisible, además que un 66.8% de los encuestados manifiestan que la principal fuente de ruidos es por el tráfico vehicular, de los cuales un 93% considera que ello es perjudicial para su salud.
Gutiérrez (2017), en su investigación “Niveles de ruido ambiental diurno en el casco urbano de la ciudad de Celendín en la Provincia de Cajamarca”, al medir los valores de ruido en horario diurno y comparados con el Estándar Nacional de calidad ambiental para contaminación acústica, determinó 3,88 % de niveles de presión sonora equivalente se encuentran entre 60.1 dB y 70 dB, y estableció que el valor de LAeq máximo fue de 114,4 dB, concluyendo que el 59,46% de los valores encontrados en campo cumple el Estándar de Calidad Ambiental para ruido. Finalmente utilizó software de Arc GIS en su versión 10.0 y elaboró mapas de ruido predictivos de niveles de ruido con frecuencia mensual- Al analizar los mapas de ruido obtenidos, se concluye que en los alrededores del Hospital de apoyo “Celendín” presentan los mayores niveles de ruido, y temporalmente se proyectó que durante el mes de agosto se agudiza la contaminación hasta en un 12%.
Lobos (2008), en su trabajo de investigación ara optar el Licenciamiento de Ingeniero Acústico: “Evaluación y visualización del ruido ambiental presente en la ciudad de Puerto Montt”, realizado midiendo el nivel de ruido en diferentes puntos del núcleo urbano, apoyado en un estudio subjetivo sobre el nivel de ruido percibido a través de la aplicación de encuestas. La metodología empleada fue de retícula según lo más conveniente de acuerdo al estudio de gabinete fueron 2: ala de la retícula, esaltando que dividió la ciudad en retículas cuadradas de 40000 m2 pudiendo incrementarse a cuadrados 160000 m2 según la conveniencia y necesidad de las mediciones, donde los nodos de la retícula se
distribuyeron por conveniencia a fin de analizar y medir el sonido en vías más transitadas.
Como segundo método se tuvo la metodología de viales, así se pudo evaluar las avenidas y carreteras más importantes de la ciudad que no pudieron ser tomadas en cuenta por la técnica anterior. Según la OECD y UE se tiene que 24.10% de los puntos con niveles días anuales (LAeq >65 dB) y la UE establece que un 33.30% de noches anuales registradas con LAeq>55 dB, se consideran fuera del estándar. Al ser comparados con los criterios de la Organización Mundial de la Salud (que son más rigurosos), mostraron que un 75.3% de los puntos de monitoreo en horario diurno, muestran niveles que se describen como “molestia seria” y un 84.6% de niveles en horario nocturno muestran valores que se describen como “perturbadores de sueño”.
Reyes (2011), en su tesis de grado “Estudio y plan de Mitigación del nivel de ruido ambiental en la zona urbana de la ciudad de Puyo”, estudió los niveles de Ruido Ambiental presentes en la ciudad de Nuestra Señora del Rosario de Pompeya de Puyo, el objeto principal de la investigación fue el determinar el nivel de contaminación acústica en la ciudad de Puyo provincia de Pastaza, además de proponer un plan de control para emisiones acústicas. Para esto se usó el diseño “estadístico de experimentos” el cual permite recabar de forma altamente eficiente la información producida en cercanía del evento en estudio, vistos los objetivos planteados y las características de la investigación se vio por conveniente utilizar el diseño experimental completamente aleatorizado acorde a una investigación no experimental (sin manipulación de variables). La muestra a investigar se dividió en 3 sectores, totalizando 14 puntos de recopilación de datos. Fruto del muestreo se establecieron valores de 69.10, 70.21, 70.60, 70.5, 71.69, 72.45, 71.50, 77.37, 68.83, 67.52, 70.98, 72.50, 71.12, 72.36 dB en cada punto en horario diurno. Como conclusiones vemos que en la ciudad de Puyo el nivel de presión equivalente a lo largo del período de muestreo establecido fue de 71,86, encontrándose un máximo de 97,3 dB, fuera de toda norma o estándar ambiental nacional o internacional.
Dintrans (2008), en su tesis para optar el grado de Maestro en Gestión y Planificación Ambiental, concluyó que en la ciudad de Santiago de Chile presenta alrededor de sus principales y más grandes arterias vehiculares niveles de ruido que oscilan entre los 75 y 80 dB. Se realizó una evaluación de proyectos para reducir el ruido por el parque automotor implementados exitosamente en ciudades de diversos países de la Unión Europea, cuantificando y modelando su impactos de este tipo de contaminación sobre la población común que realiza sus actividades laborales y domesticas en las zonas adyacentes a las principales vías del núcleo urbano de la ciudad. Se usó el modelo de
“Predicción Sonora Computacional” basado en el estándar Europeo de origen alemán RLS-90. En su implementación se estableció en base a prioridades, una variedad de medidas que persiguen la disminución dela cantidad de tránsito automotor, la reducción del límite de velocidad máxima de tránsito y la construcción y/o acondicionamiento de espacio adicional de la calzada. El modelo predictivo utilizado realizó simulaciones combinando las medidas planteadas, de acuerdo a prioridades. Los niveles de ruido medidos en 20 puntos ubicados en vías principales la ciudad de Santiago fueron evaluados en función de tres criterios: interrupción del sueño en hospitales y clínicas, molestia o intolerancia al ruido por parte del poblador común y, habitabilidad, todo en el marco norma técnica ambiental chilena NCh352/2006.
Sánchez (2015), en su tesis doctoral: “Evaluación y Caracterización acústica en un núcleo urbano tipo turístico costero – El Portil, Huelva”, realizó una evaluación y caracterización de la del nivel de ruido presente en una ciudad turística costera. La ciudad ubicada al sur de España se adentra en la urbe de El Portil, Provincia de Huelva. EL objeto de la investigación es determinar una herramienta mejorar la calidad ambiental acústica en ciudades similares. Para ello caracterizó los niveles de contaminación acústica presentes en la ciudad descrita a través de tres métodos independientes de recopilación y/o mediciones: A) Registro de medidas a través de monitoreos semanales (con intervalo de duración de 05 minutos), medidas en dos puntos álgidos del área de monitoreo;
también con monitoreos de 24 horas registrando valores cada segundo, en uno de los puntos anteriores. B) Monitoreos en 43 puntos al interior de la Reserva Natural de la Laguna del Portil, distribuidos a lo largo de ella en forma de retícula. Concluyendo que el LAeqen días ordinarios es de 59.6 dB y en días no laborables es de 59.2 dB en horario diurno y de 50.1 dB en horario nocturno. Adicionalmente al realizar el tratamiento estadístico de datos se establecieron que hay 4 puntos críticos de contaminación, todos circundantes al hotel y la carretera del centro urbano.
Aleaga (2017), en su tesis para obtener el grado de Magister en Seguridad e Higiene Industrial “El Ruido Laboral y su Incidencia en los Trastornos del Oído de los Operadores del Área de Producción de Productos Plásticos de la Empresa Holviplas S.A.”, realizó mediciones al interior del centro de labores descrito, obteniéndose un valor de 98,94 dB de presión sonora equivalente en 8 horas de medición, evidenciando que afecta y contribuye a deficiencias auditivas en los trabajadores. La dosis sonora calculada es 1,16 en 8 horas de trabajo, lo que, al ser comparado de acuerdo al tiempo de exposición con el ruido producido, se está excede el límite máximo permisible estipulado en el Decreto
Ejecutivo N° 2393; concluyendo también que la sobreexposición a niveles de ruido que excedan a los 85 dB de presión sonora equivalente, causa que la dosis sonora percibida por los trabajadores sea superior a uno, evidenciando la necesidad de implantar políticas de reducción y mitigación de este tipo de contaminación. Añade además que los trastornos detectados mediante las audiometrías realizadas a los trabajadores, arrojan que el 52,94% de los trabajadores de la planta presenta algún tipo de trauma ótico, si bien es cierto no se puede saber si los trastornos auditivos se adquirieron laboralmente, se concluye que fueron causados por exponerse a niveles de ruido elevados.
Morales (2009) en su investigación de doctoral: “ Estudio de influencia de determinadas variables ruido urbano vehículos”, realizada en la ciudad de Madrid, España, investigó acerca de las variables presentes en el tráfico que influyen en el nivel de presión sonora equivalente percibidos en el núcleo urbano, siguiendo análisis de regresión lineal y realizando análisis discriminantes de variables, llegó a la conclusión de que los sistemas de transporte turísticos (furgonetas turísticas) y los autobuses (líneas de transporte metropolitano), son los responsables de la mayor cantidad de ruido percibido;
en cuento a las variables llegó a la conclusión de que los semáforos, la velocidad de los vehículos y las pendientes de las calzadas son las que más claramente influyen en el LAeq percibido, los cuales en un 76.2% de certeza sobrepasan los 70 dBA de ruido.
1.2. BASES TEORICAS 1.2.1. El SONIDO
El sonido es una alteración del mundo físico que rodea al ser humano, estas alteraciones, en la física, se describen en su comportamiento como ondas elásticas y su propagación se rige de manera similar al comportamiento de estas. El sonido está relacionado con la sensación auditiva, siempre que una onda, independientemente del medio en el cual se propague, logre alcanzar nuestro oído, producirá vibraciones en la membrana auditiva; estas vibraciones provocan una reacción del nervio auditivo y el proceso se conoce como audición. Alonso y Finn, (1970).
Martinez (2015) manifiesta que nuestro sistema nervioso solo produce una respuesta (al ser estimulado el oído por estas vibraciones) como una sensación auditiva cuando las frecuencias están comprendida entre los 20 Hertz y 20 000 Hertz, fuera de estos límites es sonido es no audible. A los sonidos con frecuencias superiores se les denomina ultrasonidos, los cuales no son perceptibles seres humanos, aunque si por algunos animales. Un sonido de tono grave corresponde a
una onda sonora con frecuencia baja mientras que los sonidos agudos corresponden a ondas con frecuencias altas.
Figura 1
Espectro auditivo huamano
Fuente: (Martinez, 20, pág. 108)
El sonido también puede ser cualificado como “Una sensación producida en el oído por determinadas oscilaciones de la presión exterior. La sucesión de compresiones y enrarecimientos que provoca la onda acústica al desplazarse por el medio hace que la presión existente fluctúe en torno a su valor de equilibrio; estas variaciones de presión actúan sobre la membrana del oído y provocan en el tímpano vibraciones forzadas de idéntica frecuencia, originando la sensación de sonido”
(Laforja, 2000, p. 95).
En el tratado “Manual de medidas acústicas y Control del Ruido”, que el sonido es una anomalía de naturaleza física producto de vibraciones en forma de ondas a través de un medio (líquidos, gases y has en sólidos) y esta alteración al ser detectada por el oído humano constituye nuestra capacidad auditiva. Para que las ondas sonoras puedan viajar por un medio, este debe poseer masa y ser estructuralmente elástico.
Por tanto, el vacío no puede ser medio transmisor de ondas sonoras. (Harris, 1995).
Además, añade que el ruido o sonido afecta al ser humano de diversas formas, siendo la más común las enfermedades del oído, la capacidad de comunicación inherente y hasta en su comportamiento, el autocontrol y cordura, entre otros.
El monitoreo y control de emisiones acústicas ha ido ganando importancia con el paso del tiempo en parte debido a las políticas ambientales gubernamentales en beneficio de sus poblaciones, en consenso: es más agradable vivir, trabajar y desarrollarse en espacios libres ruidos molestos.
1.2.2. EL RUIDO COMO CONTAMINANTE ACÚSTICO a) Contaminación Acústica
Barti (2014), en su tratado “Acústica Medioambiental” la contaminación acústica es definida como los niveles de ruido presentes en el ambiente exterior o interior de las edificaciones, independiente del uso que se le dé, los cuales generen disminución de la salud, y merma en el bienestar general humano. De otro punto de vista en la investigación “Evaluación del nivel de ruido ambiental y elaboración de mapa de ruidos”, García y Garrido (2003) citado por Lopez (2017) manifiestan que la contaminación sonora es la suma o acumulación de sonidos y/o ruidos producidos por actividades antropogénicas o naturales. Estos sonidos y ruidos están generalmente compuestos diversas frecuencias y que estas son ondas de energía, el sonido se transmite generalmente a través del aire en su mayoría aunque también se desplazan en menor medida por estructuras sólidas que componen las ciudades o núcleos urbanos, con gran capacidad de dispersión casi sin resistencias a su alcance.
Otra definición de contaminación acústica dice que es la abundancia de sonido o ruido en un determinado sector espacial, no acumulable en el medio ambiente (ya que el sonido es un contaminante de tipo puntual), pero si, de algún modo en nuestro cuerpo y pudoendo ocasionar impactos en la mente, y que, si no se controla, puede causar graves daños en la salud física y mental de las personas. Además de alterar el correcto funcionamiento del aparato auditivo, y en casos más severos pudiendo causar la pérdida de este sentido. (Cyril, 1991).
b) El Ruido
Recuero (1995), plantea que desde el punto de vista de la física no hay distinción entre ruido y sonido. El sonido la percepción de las ondas energéticas por parte del oído y los diversos patrones que adoptan estas ondas son el ruido, conversaciones, música, etc. En consecuencia, podemos afirmar que el ruido es un sonido incómodo y antipático. Consecuentemente, no se puede definir el ruido en base a fundamentos físicos del sonido. Sin embargo, en algunos escenarios el ruido puede impactar de forma dañina a la salud debido al exceso de energía acústica que impacta en nuestro cuerpo.
Lamarque (1975) brinda una definición de ruido como un “sonido o conjunto de sonidos desagradables o molestos”, y Sanz (1987) considera que el ruido se trata de
“un sonido molesto e intempestivo que puede producir efectos fisiológicos y
psicológicos no deseados en una persona o un grupo”; Mientras que López y Herranz (1991) quienes estudiaron el ruido por tráfico urbano y su interferencia en el sueño, señalan que el ruido es “toda energía acústica susceptible de alterar el bienestar fisiológico o psicológico”, añadiendo además que esta forma de contaminación puede ser medida y compilada utilizando diversas herramientas y métodos, entre los cuales la elaboración de mapas acústicos, donde la contaminación acústica es fácilmente plasmable como un medio gráfico - cuantitativo.
Harrys (1977) añade que los sonidos musicales (agradables para el oído) son, perturbaciones regulares del aire. Las perturbaciones irregulares y desordenadas son, generalmente, incomodas por lo que se le consideran como ruido. Por tanto, y en sentido general, ruido es toda perturbación más o menos aleatoria. Como hay ruido en cualquier parte del orbe, el ruido total en determinado entorno es llamado como
“ruido ambiente”.
c) Principales fuentes de ruido
Badenes y Tolosa (2008), señalan que, en su mayoría, los ruidos son producidos por actividades antropogénicas entre las cuales resaltan:
- Procedentes de la circulación de vehículos motorizados (ferrocarriles, motocicletas, automóviles, tranvías, teleféricos, et.), sean terrestres, aéreos o marítimos.
- Derivadas de motores de aeronaves, en las pistas, mientras despega, mientras vuela o en los talleres mecánicos de revisión y/o mantenimiento.
- Procedente de las industrias como la metalúrgica, siderúrgica e industria de telas.
- Producidas en oficinas, por computadores, los usuarios, el desplazamiento propio, equipamiento de oficina, etc.
- Derivadas de obras públicas de construcción o mantenimiento (mezcladoras, compactadoras, aplanadoras, etc.).
- Producidas en centros de esparcimiento.
- Por actividades militares y de orden público.
- Producidas por actividades agrícolas (talado de árboles) y derivados como aserraderos y carpinterías.
- Generadas en ladrilleras e industria no metálica.
- Producidas en conciertos a gran escala, en pruebas de sonido, en actividades al aire libre en las que se requieran equipos de sonido.
- Producidas por actividades pirotécnicas.
Por otro lado, OSMAN (2016), considera que las fuentes de ruido pueden ser clasificadas en cuatro grupos:
Figura 2
Principales fuentes de ruido
Fuente: (Díaz J., 2008, pág. 114)
Tráfico y transportes:
Badenes y Tolosa (2008), llegan a la conclusión que estos son la principal fuente de contaminación acústica ambiental, incluyendo el ruido de carreteras, ferrocarriles y tráfico aéreo. Como regla general, los vehículos más grandes y pesados emiten más ruido que los vehículos más pequeños y ligeros. El ruido de los vehículos se genera principalmente en el motor y por la fricción entre el vehículo, el suelo y el aire. En general, el ruido de contacto con el suelo, excede al del motor a velocidades superiores a los 60 km/h. En cuanto a ferrocarriles, el ruido que generan depende primariamente de su velocidad, pero varía según el tipo de motor, los vagones, las rieles y sus fijaciones, así como de la rugosidad entre rueda y riel. Las curvas de radio pequeño en el trazado, tal y como suele ocurrir en trenes urbanos, pueden conducir a muy altos niveles de sonido de alta frecuencia producidos por el chirrido de las ruedas. El ruido puede ser generado en las estaciones a causa de motores encendidos, silbatos y altavoces y fuera de ellas por el cambio de vías. Suter (1991) resalta que los vuelos y operaciones aéreas generan ruido en la vecindad de aeropuertos tanto civiles como militares. Los despegues producen ruido intenso, vibraciones y traqueteos. Los aterrizajes producen ruido en largos pasillos de vuelo a baja altitud.
El ruido se produce por los mecanismos de aterrizaje y la regulación automática de potencia y también cuando se aplica propulsión inversa, todo por medidas de
seguridad. En general, los aviones más grandes y pesados producen más ruido que los más ligeros.
Yoplac (2019) contribuye con datos medidos durante el año 2019 en la estación Bayovar – Lima, resaltando que los puntos donde los niveles de ruido son máximos se encuentran en puntos cercanos a el paradero principal, evidenciando que el parque automotor es el que más sensiblemente contribuye a la contaminación acústica primordialmente cuando no hay políticas de control y planes vehiculares inadcuados, también Morales (2009) quien centró su investigación a estudiar las variables que más contribuyen al volumen de ruido presente en la ciudad de Madrid, quien aporta que la principal fuente de ruido son los vehículos grandes (furgonetas de turismo y buses del metro), y que las principales variables que influyen en la generación de ruidos son el volumen vehicular, los semáforos y las inclinaciones de la calzada.
Ruido Industrial
En ambientes industriales el ruido es producido por la maquinaria y generalmente aumenta con la potencia de las máquinas. Este ruido puede contener predominantemente bajas o altas frecuencias, componentes tonales, ser impulsivo o tener patrones temporales desagradables y disruptivos. Los mecanismos rotantes y alternantes generan sonido que incluye diferentes componentes tonales y los sistemas de acondicionamiento y flujos tienden también a generar ruido con un amplio rango de frecuencias. Los niveles altos de presión son causados por componentes o corrientes de gas que se mueve a alta velocidad (por ejemplo, ventiladores, válvulas de alivio de presión) o por operaciones que incluyen impactos mecánicos (estampación, remaches, frenadas, etc.). (Linvall y Schwela, 1991).
Construcción y servicios
Suter (1991), también considera que la construcción y los trabajos de excavación pueden causar emisiones considerables de ruido. Muchos sonidos proceden de mezcladoras de cemento, taladros neumáticos, compactadoras y otras herramientas.
EL servicio de recolección y disposición final de residuos sólidos pueden también producir un ruido, si se lleva a cabo en condiciones inadecuadas y en forma desordena. Los sistemas de ascensores, aire acondicionado, extractores de calor, sistemas de refrigeración, montacargas, pueden mermar la calidad de vida de personas constantemente expuestas. Según normativa española vigente para el año
2015 (OSMAN, 2016), se considera que ningún trabajador en el sector industrial y de construcción, no debe exceder los 75 dB en 8 horas de trabajo.
Actividades domésticas y de ocio
Linvall y Schwela (1991), manifiestan que, en zonas residenciales el comportamiento social no respetuoso, desordenado y desmedido es una fuente ruido zonas con viviendas multifamiliares, así como en zonas de ocio (donde son usuales los eventos deportivos y de música), ello sin contar con la presencia de discotecas, bares, etc. Debido la baja frecuencia en los ruidos de sistemas de ventilación en viviendas residenciales y edificios mixtos (comerciales, residenciales y ejecutivos), pueden causar muy significativos impactos y molestias, pese a ser niveles bajos y/o medios de presión sonora equivalente. Este hecho hace que el ruido pase desapercibido sino suena “fuerte”, grave error que en muchas ocasiones actúa sin que lo percibamos, pero sus consecuencias son igual de importantes.
d) Tipos de Ruido
De acuerdo a Yoplac (2019), quien hace un resumen del Protocolo Nacional de Monitoreo de Ruido Ambiental, encuentra que existen varios tipos de contaminación acústica basada en el tiempo en que actúa:
Ruido Estable: Es considerado todo ruido estable al que no oscila en más de 5 dB durante al menos un minuto. Ejemplo: ruido producida por una fábrica de cortes de tela sin interrupciones.
Ruido Fluctuante: Es considerado ruido fluctuante a aquel que varía en más de 5dB medido en un minuto. Ejemplo: Ruido al interior de una pista de baile, entre canciones se notará la diferencia de ruido.
Ruido Intermitente: Es considerado ruido intermitente al que impacta en cortos períodos con duraciones de no más de 5 segundos. Ejemplo: ruido producido por un martillo neumático en una obra pública, los ruidos de las actividades pirotécnicas también son un claro ejemplo de ello.
Ruido Impulsivo: Es considerado ruido impulsivo a aquellos que su duración es muy corta (no más de 1 segundo), pero con niveles elevados de energía, solo en algunos casos más prolongados. Por ejemplo, el ruido ocasionado por la explosión en un accidente, un disparo, etc.
1.2.3. FÍSICA DEL SONIDO
Flores (1984), manifiesta que la física del sonido y/o ruido, sus propiedades y comportamiento es estudiada por la disciplina de la acústica, que estudia tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción y propiedades de estas ondas con cuerpos físicos. Para estudiar adecuadamente este comportamiento es necesario partir del concepto de “onda” y sus formas de propagación e interacción para luego modelar el comportamiento del sonido propiamente dicho.
a) Propagación de las ondas sonoras
Harrys (1977) en su tratado “Manual para el control de Ruido”, plantea que el ruido puede llegar al receptor por muchos medios. Además, plantea el siguiente ejemplo: un piano en el apartamento superior. Algo del sonido puede ser transmitido al receptor a través del aire que sale de la ventana de apartamento superior, actuando el aire exterior como medio. Algo del sonido transmitido por el piano golpeará en las paredes, forrándolas de una breve vibración; una fracción de esta energía vibratoria irá a través de la estructura del edificio, impeliendo otras superficies de paredes del edificio, a su vez, a vibrar y a radiar el sonido.
Alternativamente, parte de esta energía vibratoria puede ser comunicada a través de la masa del piano directamente al suelo, Por conveniencia, en los problemas de ingeniería, se puede representar la transmisión de sonido de una fuente a un receptor por el diagrama mostrado en la Figura 2. Actualmente, la figura nominada como fuente puede representar no una, sino muchas fuentes de energía vibratoria; por ejemplo, puede incluir todos los aviones en el cielo que sobrevuelan un área específica. Como se indicó antes, los medios pueden ser numerosos. Finalmente, como se ve en la Figura 2, el recuadro denominado “receptor” puede representar una sola persona, un grupo de gente, una comunidad entera, o una delicada pieza de un equipo, cuyas operaciones se ven afectadas por el ruido.
Figura 3.
Esquema de circulación del sonido
Fuente: (Harrys, 1977, pág. 15)
“El ruido se propaga en el aire como las ondas en el agua. En campo libre, al doblarse la distancia, la amplitud de la onda se reduce a la mitad, con lo que el nivel depresión sonora disminuye en 6 dB. Así pues, si se pasa de uno a dos metros de la fuente el nivel de la presión sonora disminuye 6 dB, a 4 m caerá 12 dB, a 8 m 18 dB, y así sucesivamente.” (Sommerhoff, 2000, p. 108). Es decir que se asume en condiciones ideales que la propagación del sonido se da de forma directamente proporcional a la distancia a la cual es percibida.
Yoplac (2019) manifiesta que esta ley sólo es aplicable cuando en el camino del ruido o sonido no existan objetos que reflejen las ondas sonoras o que impidan su paso. A estas condiciones ideales se les denomina “sonido en campo libre”. En condiciones reales, cuando el ruido se propaga al interior de la atmosfera terrestre, se ve afectado por diversos factores como la humedad del aire, la temperatura, la altitud, etc. y la suma de todos estos factores se le denomina amortiguación de las ondas sonoras. Señala además que, si hay un objeto que impide su paso, el objeto absorbe una parte, refleja otra y transmite el restante. Las cantidades que absorbe, refleja y transmite el objeto depende sus características acústicas, de la geometría del objeto, su posición y del tamaño y la longitud de onda del ruido en cuestión.
Figura 4.
Comportamiento de ondas sonoras frente a obstáculos planos
Fuente: (Yoplac J., 2019, pág. 123)
“En general, el objeto debe ser mayor de una longitud de onda para afectar al sonido de forma apreciable. Por ejemplo, 10 kHz la longitud de onda es de 3.4 cm, con lo cual un pequeño objeto puede perturbar el campo sonoro y con ello conseguir absorber el sonido. Pero, a 100 Hz, la longitud de onda es de 3.4 m. y el aislamiento es más difícil, esto se observa cuando tocan música en la habitación de al lado, el
bajo es muy difícil de tapar. Luego, a mayor frecuencia, menor longitud de onda y resulta más fácil conseguir la absorción de dicho sonido” (OSMAN, 2015, p. 104).
b) Propiedades de las ondas sonoras
Flores (1984) en su tratado “Manual para el control de Ruido”, manifiesta que la perturbación producida en el seno de cualquier medio homogéneo elástico, se transmite en todas sus moléculas, hasta alcanzar al cabo de un tiempo determinado a todos los puntos, siguiendo un patrón esférico en función del punto alterado. Este comportamiento de la perturbación recibe se nombra “movimiento ondulatorio”. El cual se define como la la propagación de ondas energéticas o movimiento a través de un medio físico. En los casos, donde el movimiento de las partículas en el medio fluye en la misma dirección de la propagación, reciben el nombre de
“longitudinales”. Como se analizaría en un resorte que al estirarlo en la misma dirección de su posición, observamos que su desplazamiento se va propagando en toda su longitud, entonces decimos que las direcciones de perturbación y propagación son las mismas.
Harrys (1977), menciona que las ondas longitudinales representan pues un cambio de volumen, pudiéndose propagar en cualquier medio, tanto fluido como sólido, dado que ambos poseen elasticidad de volumen. Un caso típico son las ondas sonoras. Las ondas transversales sólo pueden propagarse en los medios sólidos, pues en los fluidos, al no haber ninguna fuerza que se oponga al desplazamiento de unas moléculas sobre otras, no existen las necesarias reacciones elásticas que tienden a llevar de nuevo la partícula desplazada a su posición de equilibrio. Un ejemplo típico son la transmisión de ondas electromagnéticas y las ondas sonoras en los sólidos.
La Frecuencia (f): Los sonidos pueden ser emulados por pequeños “pistones”
(Harrys, 1977), dado que su movimiento es percibido en forma de ondas producidas por la contracción y distensión del pistón. La cantidad de ciclos de esta naturaleza por unidad de tiempo es el mismo para el aire en el alrededor y el diafragma del pistón; a esta cantidad se le denomina frecuencia, esto asumiendo un movimiento periódico donde estos ciclos se realizan con regularidad en un período de tiempo determinado. La frecuencia al interior de un movimiento de tipo periódico es el número de ciclos realizados por unidad de tiempo. De acuerdo al sistema internacional de Unidades el tiempo se mide en segundos y la frecuencia en Hertz o
ciclo por segundo, que se escribe abreviadamente Hz. La frecuencia equivale al inverso del período T:
𝑓 =1
𝑇 (1.1)
Donde:
f : Frecuencia (Hz) T : Período (s)
Velocidad de Propagación (c): Flores (1984) refiere que la velocidad de propagación de las ondas sonoras es función de la masa y de la elasticidad absolutas del medio. Para el aire en particular y ya que es el principal medio transmisor de sonidos en el planeta, la elasticidad es función de la presión atmosférica presente en el instante, la cual a su vez está cercanamente relacionada con la temperatura y las condiciones higrométricas presentes en el medio que transmite el sonido en ese instante. Para condiciones normales de transmisión del sonido en el aire (1 atmósfera de presión atmosférica y 0° centígrados de temperatura), la expresión matemática que permite calcular la velocidad de transmisión de una onda es enunciada de la siguiente manera:
𝑐 = √1,4 𝑃𝑜𝜌
𝑎𝑖𝑟𝑒 (1.2)
Donde:
c : velocidad (m/s).
Po : Presión atmosférica (N/m2) 𝜌𝑎𝑖𝑟𝑒: densidad del aire (Kg/m3)
Se sabe que para 0°C y 1 atmósfera de presión la velocidad del sonido es 331.20 m/s, (Harrys, 1977), entonces para cualquier temperatura y 1 atmósfera de presión la velocidad del sonido vendrá dada por:
𝑐 = √1 + 𝑇
273.15 (1.3)
Donde:
T : Temperatura del aire (K)
Longitud de Onda (λ): Flores (1984), la define como la distancia entre dos picos máximos sucesivos de presión o entre dos picos mínimos sucesivos de presión en una onda plana. La relación de “λ”, “c”, y “f”, viene dada por la expresión:
λ = 𝑐
𝑓= 𝑐𝑇 = 2𝜋𝑐
𝑤 = 2𝜋
𝑘 (1.4)
Donde:
w : frecuencia angular = 2𝜋𝑓 (rad/s) k : número de onda (m-1)
Desplazamiento de onda: Brüel y Kjær (2000), define como “desplazamiento ondular” a la distancia existente entre una posición inicial instantánea de la vibración sonora o acústica de una partícula y la posición media del desplazamiento de la partícula en el medio en que se transmite el sonido.
Amplitud: Harrys (1984), la define como el desplazamiento máximo que experimenta una partícula en vibración. La amplitud de vibración del sonido ambiental es prácticamente despreciable, del orden de 10-7m hasta algunos mm. Las más pequeñas amplitudes corresponden a sonidos que son prácticamente imperceptibles, mientras que las más altas amplitudes corresponden a sonidos molestos.
Ley de Ondas Sonoras: Brüel y Kjær (2000) citan a Huygens (1690), quien estableció que cada punto estimulado por una perturbación energética se convierte en un origen de una onda en propagación esférica. La sumatoria de las ondas secundarias generadas determinan las formas de las ondas en momentos posteriores a su generación. Huygens (1690) hipotetizó que las ondas secundarias generadas viajaban únicamente "hacia adelante" quedando sin explicar. Proponiendo una explicación cualitativa de la propagación de la onda lineal y esférica, y de derivar las leyes de la reflexión y la refracción con este principio, concluyendo que: el sonido se propaga en forma de frente de ondas esféricas y concéntricas al punto emisor; cada frente de ondas está formado por un número infinito de frentes de ondas esféricos de las partículas del aire en movimiento.
Figura 5.
El principio de Huygens. Frente de ondas
Fuente: (Flores, 1984, pág. 21)
De la Figura 5, si A1B1 es un borde de de onda procedente del punto focal “F”, (Figura 4), según el principio de Huygens todas las moléculas que la constituyan serán a su vez focos engendradores de nuevas ondas secundarias, el arco A2B2, tangente a todas ellas, será el nuevo frente de onda, gracias a la ley de Huygens (Brüel&Kjær, 2000) se pueden comprender y analizar con más propiedad los fenómenos de reflexión, refracción y difracción de ondas sonoras.
Reflexión del sonido: Harrys (1977), menciona que cuando un sonido que transmitido en un medio establecido choca con los objetos presentes, parte de la energía es reflejada. La onda reflejada conserva la misma frecuencia y longitud de onda que la onda incidente, aunque disminuye su amplitud y, por tanto, su intensidad.
Además, se produce en la onda reflejada un cambio de fase, es decir un desplazamiento de unos 180°. Al mismo tiempo cada punto del obstáculo es una fuente real de nueva onda secundaria, llamada onda elemental. Si la superficie es convexa la onda se dispersará hacia los lados en todas las direcciones y si es cóncava se produce un efecto de concentración de ondas en el baricentro de la figura plana de sección transversa, este efecto es conocido por “efecto focusing”; siempre en cuendo las condiciones sean ideales (sin perturbaciones) la representación gráfica de estos fenómenos aparece en la Figura 6.
Figura 6.
Formación de ondas reflejadas y reflexión sonora en distintas superficies
Fuente: (Harrys, 1977. pág. 23)
Difracción del sonido: Ramos (2009), ejemplifica los casos de difracción sonora, fundamentalmente en el caso que la “abertura” sea igual o mayor a la longitud de onda, como se ve en la Figura 7.
Figura 7
Difracción sonora: Izquierda: cuando la abertura es mayor a la longitud de onda, Derecha: cuando la abertura es igual a la longitud de onda.
Fuente: (Ramos, 2009. pág. 123)
Refracción del Sonido: Recibe el nombre de refracción el cambio de dirección que sufre una onda sonora al pasar de un medio a otro de distinta densidad. Este cambio se produce p o r la variación que sufre la velocidad de la onda al pasar de un medio a otro. (Brüel y Kjær, 2000).
Eco: El oído humano mantiene la excitación después de 1/15 de segundo (66 milisegundos) una vez que el sonido ha cesado. Si dos sonidos se producen con una diferencia de tiempo igual o inferior a 1/15 segundos, al oído le parecerá que son simultáneos. Así cuando por efecto de una superficie reflectora oímos primero el
sonido original y después el reflejado, si el retraso de tiempo es superior a 3/15 segundo, entonces decimos que se ha producido eco. Para el estudio de condiciones acústicas de locales se acepta co m o límite ele separación entre dos sonidos 1/17 de segundo, y en este tiempo la onda recorre unos veinte metros. Lo ideal es evitarlas superficies productoras de eco y cuando existan dichas superficies se deberán cubrir con materiales absorbentes, en las que el eco resultante por las ondas reflejadas sea prácticamente nulo. (Flores, 1984. Pág. 25).
1.2.4. EL NIVEL DE RUIDO
La definición básica de nivel de ruido se establece como la cuantificación de la cantidad de vibraciones acústicas percibidas por el oído, estos niveles de ruido son evaluados de acuerdo a sus parámetros y propiedades, los cuales describen y definen un ruido como contaminante ambiental, en función de su permanencia, intensidad y valoraciones y/o comparaciones cuantitativas con estándares o normatividad legal vigente. (Shultz 1982, p. 145).
Riquelme (2007), citado por Yoplac (2019), señala que los parámetros de valoración de ruido definidos en la norma ISO 1996-1 e ISO 1996-2, los cuales sirven de línea de base para el Protocolo Nacional de Monitoreo de Ruido Ambiental, cuantifican el ruido, también proporcionan detalle respecto a la cantidad y calidad de los niveles de ruido que existen en una determinada zona, y así poder elaborar mapas de ruido para luego planificar y optar por planes o proyectos de mitigación y reducción óptimos. De acuerdo a los documentos legales y antecedentes mencionados anteriormente, los resultados son corregidos de acuerdo a la escala de ponderación de “frecuencias A”, la cual se utiliza de forma universal cuando se tratan temas de monitoreo de ruido ambiental.
Ramos (2009), en el Manual de Ruido publicado por la Universidad de Granada, refiere que la amplitud del sonido mide las variaciones de presión, es decir, la amplitud de la onda. Dado que las variaciones de presión audibles se encuentran en un rango amplia: de 20 μNw/m2 y 108 μNw/m2, la unidad de medición, en escala logarítmica se denomina DECIBELIO (dB) en la que interviene una magnitud de referencia, que es precisamente el mínimo nivel de presión sonora perceptible por el oído humano.
𝑑𝐵 = (20)𝑙𝑜𝑔 (𝑃
𝑃𝑜) = (10)𝑙𝑜𝑔 (𝑊
𝑊𝑜) (1.5)
Donde:
𝑃𝑜: Presión de referencia: 20 μPa.
𝑃: Presión sonora (Pa)
𝑊𝑜: Potencia de referencia: 10-12 vatios.
𝑊: Potencia sonora (vatios)
En función de ello es factible elaborar una escala de comparación entre valores de presión sonora (considerando a la unidad de la presión como el Pascal) y el nivel de presión sonora en decibelios (el cual ha de ser determinado con el decibelímetro).
Figura 8
Escala Comparativa Entre Nivel de Presión Sonora en Micropascales y Nivel de Presión Sonora en Decibelios
Fuente: (Ramos, A., 2009, pág.5) a) Nivel de ruido equivalente (𝑳𝒆𝒒).
Yoplac (2019), muestra que la norma técnica ISO 1996-1, se define al 𝐿𝑒𝑞 como el valor promedio equivalente del nivel de ruido presente a lo largo de un período de tiempo establecido (pudiendo ser en minutos, horas, día, etc.); dicho de otro modo, es un ruido estable y equivalente que resulta al promediar integralmente en el tiempo, la presión sonora al cuadrado, ello tomando en cuenta la naturaleza del ruido
