UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE INTERPOLACIÓN PARA LA GENERACIÓN DE MAPAS DE RUIDO EN ENTORNOS DE LA UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ – JULIACA 2014
2014 - I
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS C.A.P. DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
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“ Para nuestra apreciada Carrera de
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Ingeniería Sanitaria y Ambiental “
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UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS. CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL.
“COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE INTERPOLACIÓN PARA LA GENERACIÓN DE MAPAS DE RUIDO EN ENTORNOS DE LA UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ-JULIACA 2014”
informe
CÁTEDRA: Tecnologías de Control de la Contaminación Atmosférica
DOCENTE: Ing. Renny Daniel Diaz Aguilar
ELABORADO POR:
-
Verónica Sahuaraura Ramos Karin Yaneth Sanchez Carreón Brandon Hernán Cuadros Amanqui Wilmer Alcides Gutierres Yanarico Shirley Malú Encinas Cáceres Pilar Zaida Cruz Torres SEMESTRE: Octavo
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SECCIÓN: Única
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TABLA DE CONTENIDO RESUMEN ............................................................................................................. 5 PALABRAS CLAVES ............................................................................................. 5 ABSTRACT ............................................................................................................ 5 KEYWORDS .......................................................................................................... 5 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 6 2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 6 2.1. OBJETIVO GENERAL.................................................................................. 6 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 7 3. CARACTERÍSTICAS DEL SITIO DE MONITOREO .......................................... 7 4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................. 8 4.1. DEFINICIONES ............................................................................................ 8 Ruido ........................................................................................................... 8 Fuentes y tipos de ruidos ............................................................................. 8 Sonómetro ................................................................................................... 8 Clase de sonómetros ................................................................................... 9 PARÁMETROS DE MEDIDA ....................................................................... 9 CURVAS ESTÁNDAR DE PONDERACIÓN ................................................ 9 MAPA DE RUIDO .......................................................................................10 SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA ...........................................10 ArcCatalog ..................................................................................................10 ArcMap .......................................................................................................10 INTERPOLACIÓN ......................................................................................11 5. MARCO LEGAL ..............................................................................................11 5.1. Límites Máximos Permisibles (LMP) de ruido ambiental para fuentes fijas y fuentes móviles. ....................................................................................................11 6. MARCO METODOLÓGICO ..............................................................................13 6.1. DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS DE INTERPOLACIÓN .....................13 6.1.1. MÉTODO DE KRIGING.......................................................................13
6.1.3. MÉTODO SPLINES.............................................................................14 6.2. MATERIALES ..............................................................................................15 6.3. METODOLOGÍA DE MONITOREO .............................................................15
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6.1.2. MÉTODO DE IDW ((INVERSE DISTANCE WEIGHTING) ..................14
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6.3.1. PROCEDIMIENTO ..............................................................................16 7. RESULTADOS Y DISCUSIONES .....................................................................19 7.1. MAPAS DE RUIDO E INFORMACIÓN REFERENCIAL..............................19 7.2. EVALUACIÓN DE NIVELES DE RUIDO Y DISCUSIÓN.............................22 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................23 9. ANEXOS ...........................................................................................................25
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10. BIBLIOGRAFÍA ...............................................................................................29
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COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE INTERPOLACIÓN PARA LA GENERACIÓN DE MAPAS DE RUIDO EN ENTORNOS DE LA UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ – JULIACA 2014 RESUMEN En este trabajo se presenta el estudio efectuado con el objetivo de analizar la relación de los métodos de interpolación en la generación de mapas de ruido. Para esto, se realizaron mediciones del nivel de presión sonora equivalente de acuerdo con los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) del ministerio del medio ambiente del Perú, en la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez (UANCV). Para la obtención de las curvas de niveles de ruido se utilizaron los métodos de interpolación Kriging ,Spline e IDW en el software ArcGis 10.2. En el aplicativo se varió la configuración de los parámetros de entrada y se efectuó un análisis estadístico para determinar qué modelo presentaba resultados más precisos. El monitoreo de ruido se realizó en el área de la puerta de ingreso principal a la UANCV en la ciudad de Juliaca, provincia de San Román de la región Puno. Y el equipo utilizado fue el sonómetro digital integrador de clase 1. PALABRAS CLAVES Interpolación Kriging ,Spline e IDW, ArcGIS. _______________________________________________________________
The noise monitoring was conducted at the campus of the University Néstor Cáceres Velásquez Andean city of Juliaca - Puno. And quipo digital integrator used was the Class 1 sound level meter KEYWORDS Interpolation Kriging, Spline and IDW, ArcGIS
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ABSTRACT In this paper the study conducted in order to analyze the relationship of the interpolation methods to generate noise maps is presented. For this, measurements of equivalent sound pressure level according to the ECAS environmental ministry of Peru, in the area of the City University of UANCV were performed. To obtain curves noise Kriging interpolation methods, Spline and IDW were used in next ArcGis 10.2 software. In the application configuration input parameters was varied and statistical analysis was performed to determine which model had more accurate results.
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1. INTRODUCCIÓN Los mapas de ruido se han convertido en las últimas décadas en un instrumento esencial para la caracterización del grado de contaminación acústica en las ciudades y la generación de planes de mitigación sonora. La información obtenida de los mismos, permite tomar decisiones con relación a la planificación del territorio, estableciendo niveles máximos de acuerdo a los usos del suelo que en la ciudad existan. La metodología para la medición de los niveles de ruido ambiental así como los estándares máximos permisibles de acuerdo al sector y las actividades que en él se desarrollan. Para la elaboración de los mapas existen diferentes metodologías que permiten la construcción de las curvas de ruido. Usualmente, se realizan mediciones in situ de ruido ambiental que posteriormente, al aplicar técnicas de interpolación, se estiman valores desconocidos a partir de los registros realizados. Actualmente los métodos más usados son Kriging, spline,kresman e IDW (Inverse Distance Weighting) , que se basan en la auto-correlación espacial de los puntos para la predicción y generación de superficies continuas. Estas técnicas de interpolación han sido ampliamente utilizadas para la generación mapas de ruido ya que permiten crear superficies continuas facilitando el análisis de la condición acústica del sector en estudio de la elaboración de mapas de ruido en la puerta de ingreso principal de la UANCV; las técnicas de interpolación que utilizaremos en el presente trabajo son el Kriging, spline e IDW (Inverse Distance Weighting) con los que construiremos mapas de ruido combinando mediciones en campo con un sonómetro digital integrador de clase 1 y para después procesarlo por medio de software ArcGis 10.2. Para ello realizaron 48 mediciones durante intervalos de tiempo, cada intervalo es de 10 mediciones por cada punto; en los que existieran altos niveles emisión de ruido automotor. En este estudio se seleccionaron los tamaños de rejilla con base a la zona bajo estudio; se realizó el estudio con una cuadrícula de 36.0 m2 para un total de 48 puntos.
2. OBJETIVOS
Desarrollar y evaluar mapas de ruido mediante tres métodos de interpolación, el Kriging, spline e IDW (Inverse Distance Weighting) en la puerta de ingreso principal a la UANCV.
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2.1. OBJETIVO GENERAL
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2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Comparar con criterio los métodos de interpolación el Kriging, Spline e IDW (Inverse Distance Weighting) e indicar cual se ajusta acertadamente a los datos para la puerta de ingreso a la UANCV. Evaluar los niveles de ruido de acuerdo a los mapas de ruido y los Límites Máximos Permisibles de acuerdo a la fuente de generación en la puerta de ingreso principal a la UANCV. 3. CARACTERÍSTICAS DEL SITIO DE MONITOREO La ubicación del monitoreo de ruido fue en la entrada a la universidad andina Néstor Cáceres Velásquez: Para facilitar el monitoreo de contaminación acústica de la parte circular del mapa, se ha dividido en seis tramos horizontales y en cada tramo se dividió generando ocho puntos más formando asi una cuadricula .como se observara en el siguiente figura:
Fig.01. Entrada del campus universitario.(GOOGLE, 2014).
30 m
Fig.02. Generación de grillas ubicadas espacialmente en el lugar de estudio, vista aérea.
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6m
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4. MARCO TEÓRICO 4.1. DEFINICIONES Ruido Es la emisión de energía originada por un fenómeno vibratorio que es detectado por el oído de una persona y que puede provocar una sensación de molestia o incluso dolo. Técnicamente el ruido se define como “una forma de energía que se transmite por ondas a través de las moléculas del aire o de cualquier otro material, con una velocidad constante, y cuya intensidad disminuye con la distancia Fuentes y tipos de ruidos Las principales fuentes de origen de ruidos son: fuente natural y fuente artificial. Fuente natural: producido por la acción de la naturaleza, es una de las fuentes principales del ruido; ejemplo: terremotos, aluviones, truenos, entre otros. fuente artificial: generalmente es ruido producido por motores y la fricción causada por estos con el suelo y el aire; ejemplo: un vehículo motorizado (VEGA 2003) Sonómetro Instrumento para la lectura directa del nivel de presión sonora. Los sonómetros están compuestos por los siguientes elementos electrónicos: Traductor o micrófono Acondicionador de la señal eléctrica Redes de ponderación de ponderación en frecuencia Amplificador Rectificador de valores eficaz de la señal Circuito de ponderación temporal Indicador logarítmico ( respuesta dB)
Teniendo en cuenta la existencia de varios tipos de ruido (continuo, impulsivo, aleatorio, eventual), es de suponer la existencia de variedad de sonómetros para la cuantificación de los mismos. Lo anterior define la utilización de uno u otro instrumento. Los parámetros que puedan ser analizados durante la medición, o pos medición, están en correspondencia con el equipamiento disponible y sus potencialidades.
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Clase de sonómetros Puede ser de clase 0, 1, 2, 3. Depende de la precisión buscada en las mediciones y del uso que se requiera del instrumento. Clase 0: se utiliza en laboratorios. Sirve como referencia. Clase 1: empleo en mediciones de precisión en el terreno. Clase 2: utilización en mediciones generales de campo. Clase 3: empleado para realizar reconocimientos. Mediciones aproximadas.
PARÁMETROS DE MEDIDA Este aspecto determina los tipos de mediciones que pueden hacerse con el instrumento. Los parámetros consideran dos tipos de ponderaciones, a saber: Ponderaciones de frecuencia: pueden ser A, B, C, D, U. Ponderaciones de tiempo: pueden ser S (slow), F (fast), I (impulsive) y Peak (pico). Es significativo que no todos los modelos de sonómetros cuenten con el total de ponderaciones existentes. En la práctica, como se puede deducir, es posible combinar las compensaciones de tiempo y frecuencia del instrumento, en dependencia de las características del evento acústico a estudiar.
CURVAS ESTÁNDAR DE PONDERACIÓN Debido a que el oído humano recepta diferentes espectros de frecuencias se introdujo el concepto de curvas estándar de ponderación. Existen cuatro curvas de ponderación de A para niveles de sonoridad de menos de 55 fonios, la B para niveles de sonoridad entre 55 y 80 fonios, la
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Tabla 01. Ponderación de tiempo
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C para niveles superiores a 80 fonios y la D que se utiliza para ponderar el ruido de aviones (García Sanz & Garrido, 2003). La curva de ponderación A es la que se usa para medir ruido, debido a que su respuesta frente a las diferentes frecuencias es la que mejor se correlaciona con el modo en el que el oído humano percibe el sonido (García Sanz & Garrido, 2003). Cuando los valores de los decibelios se expresan en esta medida se adopta la denominación dBA (García Sanz & Garrido, 2003). MAPA DE RUIDO El mapa de ruido es “también llamado mapa sonoro de una ciudad o de un entorno urbano, el cual contempla a un conjunto de medidas de niveles sonoros distribuidos adecuadamente en el espacio y en el tiempo. El principal objetivo de los mapas de ruido es para determinar los lineamientos de la planificación urbana y como una herramienta de gestión para la lucha contra el ruido ambiental” SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Es la interacción organizada de Hardware, software, datos geográficos y personal, diseñado para capturar, almacenar, manejar, analizar, modelar y representar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión. ArcCatalog Es un explorador de los datos incorporado al sistema. Esta herramienta facilita la identificación de los archivos, su localización y su administración (renombrar, borrar, mover), y permite visualizar su organización. ArcMap
En estadística la interpolación es usada para estimar valores desconocidos a partir de una serie de datos conocidos y ponderados. Cada técnica busca determinar una función que represente adecuadamente el fenómeno bajo estudio y así disminuir la cantidad de información a recolectar en campo. Existen varias técnicas o métodos, entre los que se encuentran IDW y Kriging spline kresman
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Es la aplicación central de ArcGIS. Este módulo permite la visualización, consulta, análisis y presentación de los datos geográficos.
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INTERPOLACIÓN Procedimiento matemático utilizado para predecir un valor de un atributo en una locación a partir de los valores de atributos obtenidos de puntos vecinos ubicados al interior de la misma región. La extrapolación es el valor de un atributo fuera del lugar de la región cubierta. La interpolación es trasformar un número finito obtenido en una ubicación geográfica, a un espacio continuo, de manera que el patrón espacial presentado pueda ser comparado con los patrones espaciales de otras variables bajo consideración. La interpolación es necesaria Para la recolección de los datos para la generación de una interpolación, es posible distinguir entre una muestra densa y una muestra no densa. “En el primer caso hablamos de mallas de datos obtenidas a partir de imágenes - aéreas o de satélites - o modelos numéricos de terreno; en este caso, el costo de obtención no es oneroso y el atributo estudiado puede ser observado directamente. Por otro lado, se utiliza el método de muestras no densas principalmente cuando existen limitaciones financieras para efectuar el trabajo - costo de un viaje de observación y obtención de datos - y cuando el atributo buscado no puede ser observado directamente. 5. MARCO LEGAL 5.1. Límites Máximos Permisibles (LMP) de ruido ambiental para fuentes fijas y fuentes móviles. El límite máximo permisible de emisión de ruido en fuentes fijas es de 68 dB (A) de las seis a las veintidós horas, y de 65 dB (A) de las veinte. Estos valores deben ser medidos en forma continua o semicontinua en las colindancias del predio, durante un lapso no menor de quince minutos. Asimismo se debe consideran un límite máximo permisible de emisión de ruido de 115 dB (A) más o menos 3 dB (A) durante un lapso no mayor a quince minutos y un valor de 140 dB (A) durante un lapso no mayor de un segundo. Las fuentes fijas que se localicen en las áreas cercanas a centros hospitalarios, guarderías, escuelas, asilos y otros lugares de descanso, no deben rebasar el límite máximo permisible de emisión de ruido de 55 dB(A).La instalación de aparatos amplificadores de sonido y otros dispositivos similares en la vía pública, será autorizada únicamente por la
construcción de aeropuertos, aeródromos y helipuertos públicos y privados, las autoridades competentes deben tener en cuenta la opinión de la Secretaría Nacional de Salud.
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autoridad competente, cuando el ruido no exceda un nivel de 75 dB(A).Para la
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Peso bruto del vehículo
Hasta 3000 kg
De 3000 a 10 000
Mayor de10 000 kg
Límite máximo permisible en db (A)
79
81
84
Tabla 02. Límites permisibles de ruido provenientes de fuentes móviles. (HARRIS, 1995)
Estos valores deben ser medidos a 15 metros de distancia de la fuente. Para motocicletas, triciclos y cuadriciclos motorizados, el límite máximo permisible de la emisión de ruido es de 84 dB (A) y debe ser medido a 7.5 metros de distancia de la fuente. (PNUMA, 2009)
FUENTE
LMP (db)
Hospitales
25
Bibliotecas y museos
30
Cines, teatros y salas de conferencia
40
Centros docentes y hoteles
40
Oficina y despachos públicos
45
Almacenes, restaurantes y bares
55
Tabla 03. Límites permisibles de ruido en Decibeles. (HARRIS, 1995).
LMP (db) 10 20 40 50 70 80 85 90 100 110 115 120 130 140
Tabla 04. Valores de ruido para ambientes, maquinaria y seres vivos Fuente: (HARRIS, 1995)
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AMBIENTES, MAQUINARIA Y SERES VIVOS Pájaros trinado Rumor de hojas de arboles Zonas residenciales Conversación normal Ambiente de una oficina Interior de una fabrica Tráfico rodado Claxon de automóvil Claxon de un autobús Interior de discotecas Motocicletas sin silenciador taladradores Avión sobre la ciudad Umbral de dolor
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Límites máximos permisibles para ruidos en la actividad de la construcción.
Actividades de la Construcción en Áreas de Sensibilidad Acústica Zona de protección especial, zona residencial, oficinas, centros de investigación (duración de ruido no mayor a 8 horas en este nivel). Zona comercial, campos deportivos, estacionamientos, centros de recreación (Duración de ruido no mayor a 10 horas en este nivel). Zona industrial, autopistas, líneas férreas, y aeropuertos (duración de ruido no mayor a 12 horas en este nivel).
Horario Diurno Para ruidos producidos entre las 7:00 y 19:00 horas
75
Horario Diurno Para ruidos producidos entre las 7:00 y 19:00 horas No se podrá realizar obras
80
70
85
75
Tabla 05: LMP en la actividad de la construcción.Fuente: Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento
Contaminación Sonora Según La Organización Mundial De La Salud (OMS) El ruido genera al organismo, desde molestias de desagrado, incomodidad hasta daños irresistibles en el sistema auditivo. La presión de sonido se vuelve dañina a unos 75 db en la escala “A” y dolorosa alrededor de los 120 db en la escala “A” pudiendo causar la muerte cuando llega a 180 db-A. el límite de tolerancia recomendad por la Organización Mundial de Salud es de 65 db-A. 6. MARCO METODOLÓGICO 6.1. DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS DE INTERPOLACIÓN
El método kriging, describe la correlación espacial y temporal que existen entre atributos. Esta herramienta se aplica en una amplia variedad de campos científicos como pesqueras, silvicultura, ingeniería civil, procesamiento de imágenes, cartografía, meteorología, etc. “En la estadística clásica, se manejan variables independientes, donde se asume cero continuidad (correlación) entre los datos. La Geo-estadística por su
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6.1.1. MÉTODO DE KRIGING
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parte, asume lo contrario, señalando que los datos están correlacionados y que esta continuidad se puede medir para puntos, bloques o volúmenes. Por lo tanto, en esta disciplina, se utiliza el concepto de variable regional que describe fenómenos, atributos con una distribución geográfica y con una cierta Kriging es un método de interpolación exacto en el sentido que su estimación en un punto de control coincide con el valor observado, para ello resuelve un conjunto de ecuaciones utilizando la información presente en el variograma y las distancias entre los datos y la posición del punto donde el valor interpolado es solicitado.
Interpolación por método kriging Este método utiliza en la estimación características de variabilidad y correlación espacial. “El Kriging asume que la distancia o la dirección entre puntos de la muestra reflejan una correlación espacial que puede ser usada para explicar la variación en la superficie. Kriging encaja una función matemática a un número especificado de puntos, o todos los puntos dentro de un radio especificado, determinando el valor de salida para cada posición”.
6.1.2. MÉTODO DE IDW ((INVERSE DISTANCE WEIGHTING) Estos métodos tienen en común el hecho que uniforman los datos pues utilizan un tipo de promedio al interior de la ventana que define la región de influencia de los vecinos alrededor de un punto. “El método IDW combina la idea de vecindad con la idea de un cambio gradual de las superficies con una tendencia. Se supone que el valor del atributo Z en una posición donde el valor del atributo no es conocido es un promedio de los valores de sus vecinos pero donde los vecinos más cercanos tienen más peso, importancia que los más alejados”.
6.1.3. MÉTODO SPLINES El Método Splines estima valores usando una función matemática que lisa que pasa exactamente a través de los puntos de la entrada” (Organización Mundial de la Salud, 1999).
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reduzca al mínimo la curvatura superficial total, dando por resultado una superficie
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6.2. MATERIALES - Materiales de Campo Materiales de Monitoreo del Ruido Sonómetros Cuaderno de apuntes Cronómetro Materiales de medición del terreno Flexómetro Yeso - Materiales de Gabinete Computador con ArcGis 10.2 Útiles de escritorio Impresora USB´s - Otros GPS Cámara Fotográfica Celulares
6.3. METODOLOGÍA DE MONITOREO La metodología de monitoreo se realizó en la universidad andina Néstor Cáceres Velásquez está en un sector fuera de la ciudad cuya fuente principal de ruido es el tráfico automotor. Se caracteriza por ser una zona tranquila en el interior de la UANCV pero con altos niveles de ruido en las periferias debido a las
mayor incidencia en las vías perimetrales de la zona de estudio. Para el desarrollo del mapa en la UANCV se efectuaron 48 mediciones en un área aproximada de 1728m2.
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vías principales. La principal fuente de ruido es el tráfico automotor, teniendo
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6.3.1. PROCEDIMIENTO i.
PLANIFICACIÓN Y DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO Etapa que corresponde a la previa planificación que se deberá hacer respecto al cómo deberá de ser la delimitación en el campo de las grillas. En esta etapa también se planificó el tiempo que se debe tomar cada dato y el cómo debemos de procesarlo para de tal modo generar mapas de ruido. En la Fig.03. apreciamos el diseño de las grillas y la ubicación de los 06 grupos denominados A,B,C,D,E y F.
A B 30 m
C D E F 6m
Fig.03. Generación de grillas ubicadas espacialmente en el lugar de estudio, vista aérea.
El área de estudio seleccionada fue los entornos de la puerta principal de ingreso a la UANCV en la cual se ubicará espacialmente la grilla elaborada. ii.
DELIMITACIÓN DE GRILLAS IN SITU
Fig.04. Delimitación de los Puntos referenciales en las grillas para el monitoreo.
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La delimitación de las grillas elaboradas en la planificación se realizarán en el área de estudio georreferenciando puntos clave con el GPS, en la Fig. 04. Podemos ver el cómo se realizó la delimitación.
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iii.
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CALIBRACIÓN E INSTALACIÓN DE EQUIPOS DE SONÓMETROS La calibración e instalación de los equipos se efectuaron de acuerdo a la metodología técnica de Monitoreo de Ruido que recomienda el Ministerio del Ambiente.
Fig. 05. Instalación del equipo sonómetro
Fig.06. Calibración de los sonómetros
iv.
MONITOREO DE RUIDO Se empleó la metodología técnica de Monitoreo de Ruido que recomienda el Ministerio del Ambiente. Se dirigió el micrófono hacia la fuente emisora, y se registró las mediciones durante el ruido generado por
Se realizó 10 mediciones en cada punto de monitoreo. Se deberá anotar en la hoja o libreta de campo, los valores instantáneos que el operador observe en la pantalla del sonómetro durante dicho minuto.
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el tráfico automotor, como se detalla a continuación:
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Las mediciones se realizaron a una distancia de 6 m por punto donde se puedo recibir la influencia del ruido de todas las fuentes principales y formando una cuadricula.
Fig.07. Lectura de datos en el punto 1.
Fig.09. Según las especificaciones técnicas para el procesamiento de los datos se tomará en cuenta algunos eventos donde pudo haber situaciones de generación de ruido extremo.
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Fig.08. Lectura de datos en el punto 7.
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v.
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PROCESAMIENTO DE DATOS INTERPOLACIÓN EN ARCGIS 10.2 La metodología propuesta fundamentada en la interpolación Kriging idw y splin estas funciones incorporadas en el Software ArcGIS, en su versión 10.2, hacen de este software una herramienta eficaz para el desarrollo de mapas continuos de presión sonora. La técnica de interpolación Kriging disponible en el softwrare ArcGIS, si bien no considera variables importantes para la determinación de la dispersión del ruido tales como viento, temperatura, barreras y topografía del terreno, es la técnica que mejor estima los valores de presión sonora en localización desconocidas, pues el error medio en la predicción para los datos de generación de ruido serán referenciales a la distribución espacial que se quiere lograr.
Las múltiples opciones, métodos y técnicas que posee el software ArcGIS en su versión 10.2, lo hacen un software idóneo para construir mapas continuos a partir de datos discretos, en áreas donde no se requiera precisión detallada de los valores estimados. La metodología propuesta, además de facilitar la creación de bases de datos espaciales, también facilita la generación de mapas, lo cual favorece la comparación de mapas en el tiempo, y con esto evaluar el resultado de medidas de mitigación que se tomen por parte de la administración del terminar aéreo.
7. RESULTADOS Y DISCUSIONES 7.1. MAPAS DE RUIDO E INFORMACIÓN REFERENCIAL
PROMEDIOS GRUPO A GRUPO B GRUPO C GRUPO D GRUPO E GRUPO F
PUNTO 1 55.84 55.72 53.54 51.04 54.50 54.61
NIVELES DE PRESIÓN SONORA MEDIDOS EN DbA PUNTO 2 PUNTO 3 PUNTO 4 PUNTO 5 PUNTO 6 52.78 57.31 55.32 54.85 57.20 54.27 57.79 55.01 56.69 55.06 55.56 60.65 61.04 66.80 60.14 52.07 51.60 54.65 54.63 52.68 48.80 53.30 53.79 58.00 52.00 53.62 52.51 57.54 60.67 50.82
PUNTO 7 57.09 56.06 58.13 53.57 56.50 56.99
PUNTO 8 63.93 63.15 62.34 54.25 55.60 60.72
Tabla 7.1. Datos logrados en campo que sirven de información de entrada para la generación de mapas de ruido.
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La siguiente tabla presenta datos logrados en campo los cuales servirán para la generación de mapas de ruido en la UANCV.
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En la figura 7.1 podemos observar que el mayor promedio de intensidad de ruido se da en el punto “C” en el minuto 25 y el menor promedio de intensidad de ruido se da en el punto “E” a los 10 minutos, los cuales se encuentran por debajo de los límites máximos permisibles establecidos en la normativa peruana.
NIVEL DE RUIDO EN dB 70 65 PUNTO A
dB
60
PUNTO B
55
PUNTO C
50
PUNTO D
45
PUNTO E PUNTO F
40 5
10
15
20
25
30
35
40
Tiempo en Minutos
Fig. 7.1. Niveles de Promedios de Ruido tomados cada 5 minutos en Campo por los grupos A, B, C, D, E, F.
En la figura 7.2. se puede apreciar que se inicia con 54.5 dB a los 5 minutos, luego disminuye a 48.02 dB a los 10 minutos para luego ascender de 53.3dB a 53.7dB y 58 dB en 15, 20 y 25 minutos sucesivamente para luego descender a 52 dB a los 30 minutos y luego asciende a 56.5 dB a los 35 minutos y finalmente disminuye a 55.6 a los 40 minutos, tenemos en la Figura 2 un valor maximo de 58 dB en el minuto 25 y un valor minimo de 48 dB a los 10 minutos. NIVEL DE RUIDO EN dB 70 65
dB
60 55 PUNTO E
50
40 5
10
15
20
25
30
35
40
Tiempo en Minutos Fig. 7.2. Niveles Promedio de Ruido tomados en Campo por el grupo E.
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7.2. EVALUACIÓN DE NIVELES DE RUIDO Y DISCUSIÓN Los resultados de los parámetros del monitoreo de ruido en la puerta de ingreso principal al campus universitario, los datos estadísticos de los puntos medidos y los predichos, se encuentra una alta divergencia al comparar los valores de ruido registrados en campo. Estas valores se ubican entre el rango de 47 dB(A) y 68 dB(A), lo cual es bastante significativo si se tiene en cuenta que el criterio de tolerancia usado internacionalmente para comparar los valores medidos con los ECA´s de la OMS (Organización Mundial De La Salud) para exterior habitable en rango máximo es de 55 dB(A) y cómo podemos observar en rango medido supera a este máximo .pero sin embargo comparando con los límites máximos permisibles (LMP) nacionales tomando en cuenta como una zona Protección especial se ve que el LMP es de 50 dB(A) para horarios diurnos y nuestros rangos del monitoreo supera ampliamente en promedio. Se puede obsevar que en los tres metodos de interpolacion que se utilizo para realizar los mapas de ruido se ve que el valor maximo de ruido se encuentra en el punto C-4 eso por el color oscuro que tiene en ese punto y en los otros metodos esta de igual manera pero sin embargo al criterio de grupo el metodo de interpolacion que es mas presiso es el de SPLINE que el IDW y KRIGING porque las transcisiones del SPLINE son mas marcadas en el mapa a comparcion de los otros metodos.
Las configuraciones que se presentan construidas mediante Kriging, IDW. Spline con los parámetros de los modelo. Se evidencia una alta congruencia entre los datos de los puntos medidos. Para estos sitios se analizaron los datos obtenidos analizando los picos para cada franja horaria y comparándola con la normatividad, adicionalmente, se ubicaron las direcciones en las cuadriculas del muestreo amplio y se verificó la coincidencia entre los muestreos. Por último, con relación a la norma peruanas, se analiza que el nivel mínimo registrado en las mediciones superan los 55dB(A), siendo este el nivel máximo permitido en sectores de tranquilidad y ruido moderado (sector más restrictivo debido a zonas educativas). Esto indica que todos los puntos exceden la norma, presentando además puntos críticos en las periferias correspondientes a vía principal.
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De acuerdo a nuestro criterio mencionados que el método de interpolación mejor logrado y que plasma más acertadamente los datos logrados es el SPLINE ya que podemos apreciar en los mapas de ruido presentados en el anterior item que este nos muestra mayores valores de niveles de ruido a pocos metros antes y despues de la puerta de ingreso principal a la universidad y esto se debería a que los vehículos automotricez, que en su mayoría transitan la zona, deshaceleran antes del ingreso a la universidad y vuelven a acelerar pasando el porton principal.
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Según La OMS, La presión del sonido se vuelve dañino a partir de los 75 db, en nuestro caso los medidas de presión sonora están a punto de pasar el límite de 75 dB, esto quiere decir que estamos expuestos a mayores riesgos de daños de la contaminación sonora. 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - Presentamos las siguientes conclusiones: En el caso de los mapas de ruido obtenidos con los métodos de interpolación Kriging, , IDW. Spline procesados en el software ArcGis 10.2 se puede apreciar que los niveles más altos encontrados están entre el rango de los 47 dB(A) y 68 dB(A) estos son más incidentes en la puerta de ingreso principal de la UANCV, lo que es congruente con la descripción dada anteriormente de los sectores. De ello podemos concluir que el método de interpolación que más se ajusta acertadamente a los datos in situ vendría a ser el método Spline ya que este nos plasma los datos adecuadamente puesto que se vio que distribuye mayores niveles de ruido antes del portón de ingreso a la UANCV y después, esto se debería a que los vehículos automotrices que transitan la zona desaceleran antes de ingresar y vuelven a acelerar después del ingreso a la universidad. Sin embargo, se observa que para lograr una adecuada estimación se debe tomar un mayor número de puntos de medición y diseñar mayores grillas.
Respecto a la evaluación de los niveles de ruido presentados en los resultados diremos que los niveles de ruido ambiental exceden el umbral máximo permisible en el área de estudio que es la puerta principal de ingreso a la UANCV, los resultados de interpolación del método SPLING
el punto más crítico se
observó en cuatro zonas donde llega a un valor de 64 dbA a 66 dbA en cambio en el método IDW solo ubica un punto crítico el cual está después del ingreso al portón el cual da valores entre 65 – 67 dbA y con el método KRIGING el punto crítico se observó en una zona alejada al portón de ingreso a la universidad la
acuerdo al REGLAMENTO DE ECA RUIDO DS N°085-2003-PCM se considera a la UANCV una zona de protección especial del tipo educativo y los niveles de ruido se deben de mantener en menor igual a 50 dbA en horario diurnos lo cual contrastando vemos que no se está cumpliendo ello en nuestra universidad.
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cual está en valores aproximados a los 60 dbA por lo tanto concluimos que de
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- Se recomienda: Primero, respecto a los ECAS de Ruido, se vio en el presente trabajo que se supera los Estándares de Calidad Ambiental de 50 dbA para zonas de protección especial del tipo educativas en horarios diurnos para ello se deberá de dar a conocer y difundir esta información para que la autoridad universitaria y la comunidad universitaria de la UANCV genere planes u ordenanzas referidas al transporte vehicular en la Ciudad Universitaria, esto a priori, para luego plantear técnicas de Prevención, Mitigación y manejo de Ruido Ambiental Urbano. Barreras absorbentes o de protección de ruido, su utilización consiste en ubicarlos en lugares estratégicos, de forma que puedan cumplir con su función eliminando aquellos componentes de ruido que no deseamos escuchar. Entre los materiales que se usan tenemos: resonadores fibrosos, porosos o reactivos, fibra de vidrio y poliuretano de célula. La función principal de estos materiales es la de atrapar ondas sonoras y posteriormente transformar la energía aerodinámica en energía termodinámica o calor. A la hora de seccionar el material adecuado, de acuerdo a la aplicación requerida, debe tenerse en cuenta el coeficiente de
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absorción sonora del material, la cual es un dato que debe brindar el fabricante.
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9. ANEXOS
ANEXO 01 BARRERAS ACÚSTICAS.- Dispositivos que interpuestos entre la fuente emisora y el receptor atenúan la propagación aérea del sonido, evitando la incidencia directa al receptor
Img.01. Función de las barreras acústicas.
Img.03. Barrera acústica en autopista.
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Img.02. Barreras acústicas de Fibra de Vidrio instaladas en una vía principal.
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ANEXO 02. SEÑALIZACIÓN PREVENTIVA: Ubicar estratégicamente señales que prohíban el uso de bocinas.
Img.01. Señalización que prohíbe el uso de bocinas de automóviles, en área de Road Shanghai.
ANEXO 03
Img.01. Ubicación de fuente móvil de ruido en la UANCV
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MEMORIA FOTOGRÁFICA DEL MONITOREO
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Img.02. Equipo del Sonómetro instalado en el punto 1 de monitoreo.
Img.04. Punto de monitoreo 6, en el fondo vehículo transitando.
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Img.03. Empezando con el monitoreo 9:30 horas del día 27/07/2014.
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Img.05. Punto de monitoreo 7, integrante tomando apuntes en el cuaderno de campo.
Img.07. Integrantes del grupo de monitoreo, incluyendo a la que tomó la foto Malú.
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Img.06. Integrante tomando apuntes de los vehículos que transitan y datos de sonómetro en el cuaderno de campo.
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10. BIBLIOGRAFÍA
Álvarez, J., & Suáres, E. (2008). Estudio comparativo de modelos de predicción de ruido de tráfico rodado utilizando mediciones en la ciudad de Osorno. (V. C.-F. 2008, Ed.) Recuperado el Mayo de 2011, de http://www.sea-acustica.es/Buenos_Aires_2008/a-132.pdf
Dávila, A. (s.f.). GEOPORTAL IGM. Recuperado el Abril de 2011, de http://www.geoportaligm.gob.ec/portal/articulos-educativos/cartografiabasica.pdf/view
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Res. 0627 Norma Nacional de ruido de emisión y ruido ambiental, 2006
R. Cañada et al. “Sistemas y análisis de la información
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geográfica”. Alfaomega, 2008.
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