PREDICCIÓN DE RUIDO EN JORNADA DIURNA DE UN TRAMO DE LA AV. BOYACÁ CON EL FUNCIONAMIEN FUNCIONAMIENTO TO DE LA TRONCAL T RONCAL DE TRANSMILENIO, TRANSMILENI O, UTILIZANDO MODELOS DE PREDICCIÓN DE RUIDO
LAURA ALEJANDRA LÓPEZ ACOSTA SAMUEL STEVENS POSNER MATEUS NICOLÁS OSORIO GÓMEZ
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA – BOGOTÁ – FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERIA DE SONIDO PROYECTO DE GRADO BOGOTÁ D.C. Noviembre de 2011
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PREDICCIÓN DE RUIDO EN JORNADA DIURNA DE UN TRAMO T RAMO DE LA AV. BOYACÁ CON EL FUNCIONAMIEN FUNCIONAMIENTO TO DE LA TRONCAL T RONCAL DE TRANSMILENIO, TRANSMILENI O, UTILIZANDO MODELOS DE PREDICCIÓN DE RUIDO
LAURA ALEJANDRA LÓPEZ ACOSTA SAMUEL STEVENS POSNER MATEUS NICOLÁS OSORIO GÓMEZ
JURADOS ING. OSCAR ACOSTA ING. DARIO ALFONSO PÁEZ TUTOR FIS. ALEXANDER ORTEGA
Tesis de grado presentado como requisito para optar al título de Ingenieros de Sonido
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA – BOGOTÁ – FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERIA DE SONIDO PROYECTO DE GRADO BOGOTÁ D.C. Noviembre de 2011
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Nota de aceptación ________________________________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________ ______________________ __________
______________________ __________ _____________________ _________ Fis. Alexander Ortega Tutor
______________________ __________ _____________________ _________ Ing. Oscar Acosta Jurado
______________________ __________ _____________________ _________ Ing. Darío Páez Jurado
Bogotá D.C., Noviembre 1 de 2011
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DEDICATORIA
Dedicamos este proyecto de grado a nuestras madres y familiares quienes nos brindaron todo el apoyo necesario para culminar esta etapa final de la carrera de ingeniería de sonido. Los cuales siempre creyeron profundamente en nuestras aspiraciones para la vida profesional. Con mucho cariño dedicamos nuestro trabajo de grado a todos ellos.
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AGRADECIMIENTOS
Agradecemos el apoyo brindado y el acompañamiento durante todo el proceso a nuestro tutor de tesis FIS.ALEXANDER ORTEGA, también aquellos profesores que brindaron sus conocimientos y aportes, además a nuestro tutor de anteproyecto de grado, ingeniero LUIS FERNANDO HERMIDA y a todos aquellos que de manera directa o indirecta apoyaron el proceso para culminar este trabajo. Gracias a todos.
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TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÒN……………………………………………………………….… ..…3 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................ 4 1.1. ANTECENDENTES .................................................................................... 4 1.2. DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ................................ 9 1.3. JUSTIFICACIÓN....................................................................................... 10 1.4. OBJETIVOS.............................................................................................. 11 1.4.1. Objetivo General .................................................................................... 11 1.4.2. Objetivos Específicos ............................................................................. 12 1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES ................................................................. 12 1.5.1. Alcances ................................................................................................12 1.5.2. Limitaciones........................................................................................... 12 2. MARCO DE REFERENCIA.......................................................................... 14 2.1. MARCO TEORICO – CONCEPTUAL ....................................................... 14 2.1.1. Comportamiento del Sonido al Aire Libre ............................................... 14 2.1.2. Nivel de Presión Sonora (SPL) .............................................................. 15 2.1.3. Nivel de presión sonora equivalente (L eq) .............................................. 16 2.1.4. Nivel de Presión Sonora Equivalente en Ponderación A (L Aeq) .............. 16 2.1.5. Distancia de la Fuente. (Ley del inverso cuadrado) ............................... 16 2.1.6. Reflexión................................................................................................ 17 2.1.7. Difracción............................................................................................... 18 2.1.8. Ruido ………………………………………………………………………….. 19 2.1.8.1. Tipos de ruido ..................................................................................... 19 2.1.8.2. Ruido Ambiental (evaluación) ............................................................. 21
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2.1.9. Mapas de ruido ...................................................................................... 24 2.1.10. Modelos de ruido ................................................................................. 25 2.1.10.1. Modelo Francés (Le guide du Bruit GdB) .......................................... 25 2.1.10.2. Modelo Alemán (RLS 90) .................................................................. 28 2.1.10.3. Modelo Americano creado por la FHWA ........................................... 30 2.1.10.4. Modelo Inglés (CORTN) .................................................................... 32 2.2. MARCO LEGAL – NORMATIVO............................................................... 36 2.2.1. NORMATIVA INTERNACIONAL ............................................................ 37 2.2.2. NORMATIVA NACIONAL ...................................................................... 39 3. METODOLOGÌA ..........................................................................................43 3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................ 43 3.2. CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA .................................................... 43 3.3. RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN .................................................. 44 3.4. HIPÓTESIS .............................................................................................. 45 3.5.1. Variables Independientes....................................................................... 45 3.5.2. Variables Dependientes ......................................................................... 46 4. DESARROLLO INGENIERÍL ....................................................................... 47 4.1. Características de similitud entre los tramos escogidos de la Av. Boyacá y Av. Cra. 30. ................................................................................................... 47 4.1.1. Ancho calzada ....................................................................................... 47 4.1.2. Número carriles ..................................................................................... 47 4.1.3. Características del separador ................................................................ 47 4.1.4. Paisaje arquitectónico ............................................................................ 48 4.1.5. Ciclo ruta ............................................................................................... 49 4.1.6. Ancho de las aceras .............................................................................. 49 4.1.7. Flujo de peatones .................................................................................. 51
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4.2. Protocolo de Medición .............................................................................. 51 4.2.1. Ubicación de los puntos de Medición ..................................................... 51 4.2.2. Horarios de Medición ............................................................................. 58 4.2.3. Equipo de Medición utilizado ................................................................. 61 4.2.4. Datos de Calibración.............................................................................. 61 4.2.5. Posicionamiento del equipo de medición ............................................... 61 4.3. Recolección de las variables utilizadas en los modelos ........... ................. 62 4.3.1. Velocidad Promedio ............................................................................... 62 4.3.2. Características geométricas de las vías ................................................. 62 4.3.3. Flujo Vehicular ....................................................................................... 62 4.3.4. Nivel de Potencia acústica ..................................................................... 62 4.4. Método para aplicación de los modelos .................................................... 63 4.5. Elaboración del mapa de Ruido ................................................................ 65 5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS ................................................. 69 5.1. Variables Necesarias para la aplicación de los Modelos de Predicción de Ruido de Tráfico Rodado ................................................................................. 69 5.1.1. Variables Medidas ................................................................................. 69 5.1.1.1. Flujo Vehicular .................................................................................... 69 5.1.1.2. Velocidad Promedio ............................................................................ 72 5.1.2. Variables Obtenidas a partir de Información .......................................... 74 5.1.2.1. Inclinación de la Vía ............................................................................ 74 5.2. Datos obtenidos a partir de las mediciones realizadas en la Av. Cra. 30 y Av. Boyacá de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq. . 76 5.3. Implementación de los modelos de predicción de ruido de tráfico rodado 82 5.3.1. Análisis de los modelos de predicción de ruido utilizados ...................... 85 5.3.1.1. Análisis del Modelo Inglés ................................................................... 86
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5.3.1.2. Análisis del Modelo Alemán ................................................................ 86 5.3.1.3. Análisis del Modelo Francés ............................................................... 87 5.3.1.4. Análisis del Modelo Americano ........................................................... 88 5.4. Predicción de Ruido en la Avenida Boyacá............................................... 88 6. CONCLUSIONES ........................................................................................93 7. RECOMENDACIONES ................................................................................ 95 BIBLIOGRAFÍ A……………………………………………………….…………… ...96 GLOSARIO…………………… .……………………………………………… ..……97
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LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Corrección por tipo de carretera para modelo Alemán RLS 90. ......... 29 Tabla 2. Corrección por pendiente para modelo Americano FHWA. ................ 32 Tabla 3. Horarios diurno y nocturno establecidos en la Resolución 0627. ....... 39 Tabla 4. Estándares Máximos permisibles de niveles de emisión de ruido expresados en decibeles dBA. ........................................................................ 40 Tabla 5. Longitudes del ancho del separador en el tramo de la Av. Cra. 30 en ambos sentidos. .............................................................................................. 48 Tabla 6. Longitud de la acera Tramo Norte - Sur Av. Boyacá. ......................... 49 Tabla 7. Longitud de la acera Tramo Sur - Norte Av. Boyacá. ......................... 50 Tabla 8. Longitud de la acera Tramo Norte - Sur Av. Cra 30. .... ...................... 50 Tabla 9. Longitud de la acera Tramo Sur - Norte Av. Cra 30. .... ...................... 50 Tabla 10. Distancia entre puntos de medición de la Av . Cra. 30 sentido Norte – Sur. ............................................................................................................... 52
Tabla 11. Distancia entre puntos de medición Av. Cra. 30 sentido Sur - Norte.52 Tabla 12. Distancia entre puntos de medición Av. Boyacá sentido Norte - Sur. ........................................................................................................................ 53 Tabla 13. Distancia entre puntos de medición Av. Boyacá sentido Sur - Norte. ........................................................................................................................ 53 Tabla 14. Clasificación por color de los tramos de medición. ........................... 59 Tabla 15. Mediciones Realizadas en el mes de marzo. ................................... 59 Tabla 16. Mediciones Realizadas en el mes de abril. ...................................... 60 Tabla 17. Desviación estándar de los niveles de presión sonora equivalente en ponderación A, L Aeq medidos en la Avenida Boyacá. .................................. 66 Tabla 18. Desviación estándar de los niveles de presión sonora equivalente en ponderación A, L Aeq obtenidos a partir de la predicción de ruido en la Avenida Boyacá...............................................................................................67 Tabla 19. Flujo vehicular medido en Avenida Cra. 30 Sentido Norte – Sur. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00p.m. .................................................. 70
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Tabla 20. Flujo vehicular medido en Avenida Cra. 30 Sentido Sur – Norte. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00p.m. .................................................. 70 Tabla 21. Flujo vehicular medido en Avenida Boyacá. Sentido Norte – Sur. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00p.m. .................................................. 71 Tabla 22. Flujo vehicular medido en Avenida Boyacá. Sentido Sur – Norte. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00p.m. .................................................. 71 Tabla 23. Puntos de Medición de Velocidad en la Av. Cra. 30 y en la Av. Boyacá en ambos sentidos. ............................................................................. 72 Tabla 24. Datos de Velocidad medidos en la Av. Cra 30 y Av. Boyacá en sentidos Norte – Sur y Sur - Norte. .................................................................. 73 Tabla 25. Diferencia relativa en porcentaje de las velocidades medias entre ambas avenidas por cada sentido, tomando como referencia las mediciones de la Av. Cra. 30. ............................................................................................. 74 Tabla 26. Valores de porcentajes de la pendiente en los puntos de medición de la Av. Cra. 30, en ambos sentidos, entre Calle 89 y Calle 71. ..................... 75 Tabla 27. Valores de porcentajes de la pendiente en los puntos de medición de la Av. Boyacá en ambos sentidos entre Calle 152B y Calle 169B. .............. 76 Tabla 28. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medido por punto sobre la Av. Cra. 30, en ambos sentidos. ............................ 77 Tabla 29. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medido por punto sobre la Av. Boyacá. ........................................................... 79 Tabla 30. Diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq, entre los dos sentidos de la avenida Cra. 30................... 81 Tabla 31. Diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq, entre los dos sentidos de la avenida Boyacá. ................. 82 Tabla 32. Cálculo de Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq para el modelo Inglés, Alemán, Americano y Francés en los puntos de medición de la Avenida Cra. 30 en ambos sentidos. ................................... 83
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Tabla 33. Errores porcentuales de cada modelo respecto a las mediciones de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq en la Av. Cra. 30............................................................................................................. 84 Tabla 34. Error Promedio entre cada uno de los modelos y las mediciones en la Av. Cra. 30, tomando como referencia los valores de las mediciones. .... 85 Tabla 35. Promedio energético de las diferencias entre los valores de l as mediciones en la Av. Cra. 30 y los obtenidos en cada uno de los modelos. .... 85 Tabla 36. Variables que se tienen en cuenta en cada uno de los modelos de predicción Inglés, Alemán, Francés y Americano........................................ 86 Tabla 37. Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq obtenidos en la predicción de ruido mediante la aplicación del modelo Inglés en el tramo de estudio de la Av. Boyacá. .............................................. 89 Tabla 38. Cálculo de diferencia de niveles entre los medidos y los obtenidos por medio del modelo inglés. ........................................................................... 89 Tabla 39. Error porcentual entre los valores medidos y los obtenidos por medio del modelo Inglés, en la Av. Boyacá, para las condiciones actuales sin Transmilenio............................................................................................... 91
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LISTA DE FIGURAS
Pág. Figura 1. Ley del inverso cuadrado .................................................................. 17 Figura 2. Definición de • y d para dos segmentos diferentes de la carretera
para modelo Inglés CORTN. ............................................................................ 36
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LISTA DE GRÁFICAS
Pág. Gráfica 1. Frecuencia Vs Nivel relativo de presión sonora (dB). . ..................... 16 Gráfica 2. Esquema del algoritmo de cálculo en MatLab® para cálculo de Modelos de Predicción, especificando variables a ingresar y resultados arrojados ......................................................................................................... 64 Gráfica 3. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq por punto sobre la Av. Cra. 30 en sentido Norte – Sur. .......................................... 78 Gráfica 4. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq por punto sobre la Av. Cra. 30 en sentido Sur – Norte. .......................................... 78 Gráfica 5. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medido por punto sobre la Av. Boyacá sentido Norte - Sur. ............................. 80 Gráfica 6. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq por punto sobre la Av. Boyacá sentido Sur – Norte. ............................................... 80
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LISTA IMÁGENES
Pág. Imagen 1. Av. Cra. 30 sentido Norte – Sur Parte 1 comprendido entre la Calle 71c hasta la Calle 78 .............................................................................. 54 Imagen 2. Cra 30 sentido Norte – Sur Parte 2, Comprendido entre la calle 78 hasta la Calle 86A....................................................................................... 54 Imagen 3. Av. Cra 30 sentido Norte – Sur Parte 3 Comprendido entre la Calle 86A hasta El puente de la Autopista Norte ............................................. 55 Imagen 4. Av. Cra 30 sentido Sur Norte Parte 1, Comprendido entre la Calle 70 hasta la Calle 72 ................................................................................ 55 Imagen 5. Av. Cra 30 sentido Sur Norte Parte 2, Comprendido entre la Calle 74ª hasta la Calle 80. .............................................................................. 56 Imagen 6. Av. Cra 30 sentido Sur Norte Parte 3 Comprendido ente la Calle 80 hasta la Calle 89 ................................................................................ 56 Imagen 7. Av. Boyacá Parte 1, Comprendido entre la Calle 169B hasta la Calle 167 ......................................................................................................... 57 Imagen 8. Av. Boyacá Parte 2, Comprendido entre la Calle 167 hasta la Calle 160 ......................................................................................................... 57 Imagen 9. Av. Boyacá Parte 3, Comprendido entre la Calle 153 hasta la Calle 152. ........................................................................................................ 58 Imagen 10. Software de cálculo para los modelos de predicción de ruido de tráfico rodado implementados en MatLab®. .................................................... 65
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LISTA DE ANEXOS Pág. ANEXO 1. IMÁGENES DE LOS TRAMOS ESCOGIDOS EN LA AVENIDA CRA. 30 Y AVENIDA BOYACÁ ....................................................................................... 101 ANEXO 2. IMÁGENES DE LOS TRAMOS ESCOGIDOS EN LA AVENIDA CRA. 30 Y AVENIDA BOYACÁ ....................................................................................... 104 ANEXO 3. RELACIÓN NIVEL DE PRESION SONORA (SPL) Y PRESION SONORA ... 108 ANEXO 4. MAPAS DE RUIDO........................................................................................ 113
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INTRODUCCIÓN
Durante los últimos años, ha existido una preocupación frente a los niveles de ruido a los cuales están expuestas las personas, y en identificar cuáles son las principales fuentes generadoras de ruido. Una de las poblaciones más afectadas se encuentra en las ciudades, en las que existe gran actividad tanto en el día como en la noche, y la principal fuente de ruido es el tráfico vehicular existente en las grandes avenidas. Por esta razón, con el fin de realizar estudios y proporcionar posibles soluciones al problema de ruido ambiental ha surgido un campo de investigación más, la acústica ambiental, la cual busca prever los niveles de ruido en un área determinada y así mismo garantizar una mejor calidad de vida para las personas que viven, trabajan o transitan en zonas aledañas a las vías. En sus inicios, la acústica ambiental ha sido estudiada en países europeos los cuales han realizado desde los primeros mapas de ruido hasta los últimos software para predicción de ruido, también se han encargado de regular los niveles de ruido por medio de normas y estándares internacionales. Para realizar las predicciones de ruido, los software utilizan algoritmos de predicción, entre los más destacados se encuentran; el modelo inglés, francés, alemán, japonés, suizo, americano, de países nórdicos entre otros. En esta investigación, nos centramos en utilizar uno de cuatro modelos de predicción de ruido para tráfico rodado escogidos para el estudio, con el fin de prever los niveles de ruido de una avenida de la ciudad en donde las condiciones de tráfico vehicular van a cambiar a causa de la implementación de la troncal de Transmilenio y la eliminación de los buses de transporte público.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. ANTECENDENTES En los últimos años, ha habido una preocupación por la contaminación acústica provocada por el ruido de tráfico, por esta razón se comenzaron a realizar estudios para conocer los niveles de ruido en zonas afectadas por este, como por ejemplo en grandes avenidas. En 1976, en la República Checa, en la ciudad de Praga se realizo el primer mapa de ruido y a finales de 1997 se tenían mapas de ruido de todos los distritos teniendo en cuenta el número de habitantes. Se mostraban curvas de nivel durante el día de los niveles de ruido Leq dB (A) en las fachadas de los edificios, especialmente viviendas. Los mapas resumían los resultados de las mediciones durante un ciclo de 24 horas y medidas a corto plazo (generalmente hasta una hora), se calculaba el nivel de ruido basado en la información del flujo de tráfico, mostrando la situación acústica en un área extensa 1. Posteriormente, países como Alemania, Francia, Italia, Estados Unidos entre otros iniciaron estudios de contaminación acústica para comenzar a regular por medio de normativa y planes para el control de ruido de tráfico. En 1992 del grupo de trabajo de la WHO/EURO en Düsseldorf, Alemania, revisaron los criterios y valores guía para la salud y propusieron una guía para el ruido urbano. Y organismos como la ISO, FHWA, AFNOR, CETUR el parlamento Europeo dan estándares regular el ruido, realizar las respectivas mediciones y hacer mapas de ruido. La DIRECTIVA 2002/49/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 25 de junio de 2002, responde a una iniciativa de los países miembros de la comunidad europea en identificar los niveles de ruido a los cuales los residentes europeos están expuestos en sus hogares producto de fuentes tales 1
QUENSLAND GOVERNMENT “State of the Environment Prague 1999”[En línea], 1999, Disponible en la web : http://www.derm.qld.gov.au/environmental_management/state_of_the_environment/state_of_th e_environment_1999/main_report.html 4
como; calles, carreteras, trenes, ruido de aeronaves, aeropuertos y ruido industrial. Todas las aglomeraciones urbanas con población superior a los 100.000 habitantes deben seguir esta directiva e informar a sus habitantes del ruido ambiental y sus efectos. Esta información debe ser mediante mapas de ruido y éstos se deben llevar a cabo mediante métodos de evaluación comunes a los estados miembros. Más tarde se comenzaron a proponer modelos de predicción de ruido de tráfico rodado para proponer una herramienta para prever los niveles sonoros. De los diversos métodos para predecir el ruido de carretera, se destacan los siguientes métodos: método alemán RLS 90 y DIN 18005, método austríaco RVS 3.02, método francés XPS 31.133 (NMPB), método inglés CRTN, método estadounidense FHWA, métodos nórdicos Nordic Traffic Noise Prediction y Nord 2000 Straße, métodos suizo StL 86, StL 95, StL 97 y el método japonés ASJ RTN. La norma que recomienda la directiva europea para predecir el ruido de carreteras es la francesa XP S 31.133 (NMPB). 2 En 1980, en Francia, se creó la guía del ruido (Le Guide du Bruit GdB), por el centro de estudios urbanos de transporte, la cual se baso en la campaña de mediciones realizadas en 1976. Este modelo se basa en variables propias del tráfico como lo son flujo vehicular, porcentaje de transporte pesado y liviano, ancho de las calles, velocidad media, altura del receptor e inclinación de la calle. Esta se basa en el método nacional de cálculo francés « NMPB-Routes96 (SETRACERTULCPC-CSTB)», mencionado en el « Arrêté du 5 mai 1995 relatif au bruit des infrastructures routières, Journal officiel du 10 mai 1995, article 6 » y en la norma francesa « XPS 31-133». Por lo que se refiere a los datos de entrada sobre la emisión de ruido de tránsito rodado, esos documentos se remiten al «Guide du bruit des transports terrestres, fascicule prévision des niveaux sonores, CETUR 1980 ».
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Conama. Gobierno de Chile. Levantamiento de información de entrada de modelo de predicción de ruido y aplicación en caso piloto. Octubre de 2008. 5
En 1990, en Alemania, se crea el modelo de predicción de ruido de tráfico ( RLS 90), el cual evalúa el ruido generado por tráfico, durante 1 hora a 25 metros de la calle, y está dada en flujo de tráfico (M) y el porcentaje de vehículos (p), para revestimiento de tipo asfalto sin obstáculos en la vía. En Estados Unidos, se crea el modelo americano para la predicción de ruido, dado por el FHWA (federal High Way Administration) en 1995, el cual fue basado en mediciones entre 1994 y 1995. La medida estadística se basa en la energía acústica y no en los niveles. Ofrece una ley unificada que es independiente de la velocidad de la zona, y configurable a la función de la ruta y del tráfico. Se determina el nivel máximo a 15 metros del borde de la carretera.3 En 1993, la ISO brinda un estándar para evaluar la atenuación del sonido al aire libre; ISO 9613 – 1 Acoustics. Attenuation of sound during propagation outdoors -- Part 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere. El método de la norma ISO 9613 consiste en algoritmos de bandas de octava con bandas de frecuencias medias (desde 63 Hz a 8 kHz). Para calcular la atenuación acústica desde un punto emisor o un grupo de puntos emisores (las cuales pueden ser fijas o móviles). Las predicciones están basadas en niveles de potencia de la fuente en bandas de octava. Se especifican algoritmos para determinar las atenuaciones que afectan la propagación del ruido. Se calcula el efecto de la divergencia esférica que se propaga en campo abierto desde una fuente puntual. Luego se calcula la atenuación debido a la absorción atmosférica durante una propagación a una distancia dada. Luego se determina la cantidad de ruido en la superficie del suelo, esta atenuación está dada principalmente por las superficies cercanas al receptor y al emisor, estas superficies se dividen en tres grupos: la región del emisor, la región del receptor y la región media. Todas las zonas están compuestas por tres tipos de suelos: suelo duro, suelo poroso y suelo mixto. 3
LUDOVIC LECRECQ. (2002) :Modélisation dynamique du trafic et applications á I´estimation du bruit routier.L´institut national des sciences appliqués de Lyon 6
Años más tarde, se ve la necesidad del uso de un software de predicción los cuales hacen uso de estos modelos y algoritmos; entre ellos se encuentran el CADNAA®, LIMA©, SOUND PLAN™, PREDICTOR®, entre otros los cuales ya cuentan con varias versiones. Por otra parte, entre agosto 2001 y enero 2005 se crea el proyecto de Harmonoise el cual ha producido métodos para la predicción de los niveles de ruido ambiental, generados por carreteras y vías férreas. Los métodos están desarrollados para predecir los niveles de ruido en términos de Lden y Lnight, que son los indicadores de ruido a mostrar según la Directiva de Ruido Ambiental 2002/49/CE. El proyecto de Harmonoise proporciona las bases para un modelo genérico de propagación de ruido, que puede ser usado para otros tipos de fuentes aparte de las fuentes de ruido de tránsito de carreteras y de líneas férreas. Las fuentes como las vías férreas y carreteras son descritas como mecanismos de generación de ruido por separado, es decir se definen como sub-fuentes. Para el ruido de carreteras se ha separado en ruido de rodado (ruedas) y ruido de propulsión (motor), mientras que para vías férrea las fuentes han sido divididas en ruido de ro dado, tracción y aerodinámico. En el proyecto Harmonoise se pretende mejorar la descripción de las variables climatológicas y su influencia en la propagación del sonido. Una descripción de la propagación sonora por una atmósfera turbulenta o por capas ha llevado a niveles de ruido para 25 clases meteorológicas. Una ventaja importante de los métodos de Harmonoise comparados con otros métodos existentes es el hecho de que el nivel de precisión dependerá principalmente de la exactitud de los parámetros de entrada escogidos. Esto hace que los métodos sean adecuados para llevar a cabo mapeos de ruido, donde normalmente se necesita o se tiene menos información acerca de la fuente y del área de mapeo, pero también para cómputos detallados en caso de estudios de evaluación de ruido. Por parte de los organismos encargados del medio ambiente como el DAMA, en Colombia, pretenden establecer reglamentos para el control de ruido, mediante regulaciones como el decreto 948 de 1995, el cual establece las normas básicas para la fijación de los estándares de emisión y descarga de
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contaminantes a la atmósfera, las de emisión de ruido 4, también en el decreto 174 de 2006, establece las restricciones de circulación de vehículos y otros medios de transporte que alteren la protección ambiental, en lo r elacionado con el control de gases, ruidos y otros factores contaminantes 5. El ICONTEC, por medio de la Norma Técnica Colombiana 3521 ”DESCRIPCIÓN Y MEDICIÓN DEL RUIDO AMBIENTAL. APLICAC IÓN DE LOS LIMITES DE RUIDO”, del 19 de mayo de 1993 realizada por el comité de acústica, estipula los niveles de ruido permitidos y una método estándar para la medición de ruido. En 2006, el ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, mediante la resolución 0627, determina las normas ambientales mínimas y las regulaciones de carácter general aplicables a todas las actividades que puedan producir de manera directa o indirecta daños ambientales y dictar regulaciones de carácter general para controlar y reducir la contaminación atmosférica en el territorio nacional. Los resultados obtenidos en las mediciones de ruido ambiental, deben ser utilizados para realizar el diagnóstico del ambiente por ruido. Los resultados se llevan a mapas de ruido los cuales permiten visualizar la realidad en lo que concierne a ruido ambiental, identificar zonas críticas y posibles contaminadoras por emisión de ruido, entre otros. En cuanto al ruido generado por vehículos, la resolución establece los estándares máximos permisibles de emisión de ruido de automotores y motocicletas, esta determina que los Centros de Diagnóstico Automotor, deben realizar las mediciones de ruido emitido por automotores y motocicletas en estado estacionario. 6
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ALCALDIA DE BOGOTÀ” DECRETO 948 DE 1995.”.[EN LINEA] .1995. Disponible en web: http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=1479#2 5 ALCALDIA DE BOGOTÀ” DECRETO 174 DE 2006.”.[EN LINEA] .2006. Disponible en web: http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=20361#0 6 MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. RESOLUCIÓN 0627 DEL 7 DE ABRIL DE 2006
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En la Universidad de San Buenaventura, en el registro de proyectos de grado hasta el momento no se han realizado investigaciones sobre modelos de predicción de ruido para tráfico vehicular que se puedan aplicar en las carreteras del país. Si se han realizado mapas de ruido manuales y por medio de software de distintas zonas en el país y la ciudad de tráfico vehicular, midiendo de acuerdo a las normas nacionales e internacionales de acuerdo al método de medición y presentación de mapas de ruido estándar. 1.2. DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Los mapas de ruido son una representación gráfica que permiten conocer los niveles de ruido ambiental en determinado espacio geográfico, principalmente en las grandes urbes, en donde existen diversas fuentes generadoras de ruido. En general, por el ruido provocado por el tráfico vehicular que es uno de los principales factores que afecta la población. Bogotá,
es una de las tantas ciudades en el mundo que también se ve
afectada por el ruido ambiental, el cual causa un impacto en la salud de la población expuesta a altos niveles de ruido del tráfico vehicular durante el día en determinados horarios, donde se realizan actividades diarias y sobre todo en la noche al interferir con el sueño. Tema que ha sido problemática ya que ha habido un incremento en los últimos años en la cantidad de vehículos (entre ellos particulares, camiones y de servicio público) que transitan por las avenidas de la ciudad. Esta, es una de las razones por la cual se implementa el sistema de transporte masivo Transmilenio, con el cual se busca reducir el número de buses en la ciudad y así mismo, desde el punto de vista ambiental se reducen los niveles de ruido, así mismo disminuirá la cantidad de buses que circulan en la Av. Boyacá. Los algoritmos para predicción de ruido de tráfico rodado, proporcionan una herramienta para prever los niveles de ruido que existirán en una nueva vía o
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en este caso, cuando las condiciones del tráfico en la vía varíen; esto, para la realización de un mapa de ruido en la Av. Boyacá y así determinar los niveles de ruido cuando Transmilenio circule por esta, haciendo una comparación detallada de los niveles de ruido con y sin Transmilenio. Para la aplicación de estos modelos se debe tener en cuenta en primer lugar, un modelo de predicción de fuente en donde existen variables que influyen como la densidad y dinámica de tráfico vehicular, velocidad, características de la vía, y por otra parte
un
modelo
de
propagación
donde
influyen
las
condiciones
meteorológicas, paisaje arquitectónico aledaño a la avenida, y todo tipo de correcciones. Todas estas variables específicas de la Av. Boyacá, se busca integrarlas al algoritmo para hacer valida la predicción de ruido con Transmilenio en una de las avenidas de la ciudad. Es por ello, que se ha decidido realizar un mapa de ruido del tráfico vehicular de la Av. Boyacá en donde estará en funcionamiento la fase 4 de Transmilenio, por medio de un modelo de predicción de ruido y realizar una comparación tanto con la situación actual de tráfico vehicular en la Av. Boyacá, como con la implementación del sistema de transporte masivo Transmilenio. Conduciendo así a la cuestión; ¿Qué modelo de predicción de ruido es posible aplicar para realizar la predicción de ruido en la Av. Boyacá? ¿Qué factores y variables se deben tener en cuenta para aplicar un modelo de predicción de ruido de tráfico vehicular en la Av. Boyacá? ¿Cuáles son los niveles de ruido provocados por el tráfico vehicular en la Av. Boyacá? ¿Y cómo se verán alterados con la implementación de la fase 4 de Transmilenio? 1.3. JUSTIFICACIÓN Por medio de una predicción de ruido es posible conocer las amenazas y consecuencias del ruido provocado por el tráfico vehicular en la población que vive, trabaja o transita cerca a las principales avenidas de la cuidad; en este caso la Av. Boyacá, hacer planes de ordenamiento territorial, programas de
10
prevención y desarrollar proyectos correctivos para contrarrestar el problema de ruido en la ciudad y disminuir el número de personas afectadas. La importancia de esta investigación se centra en determinar los niveles de ruido provocados por el tráfico vehicular de esta avenida, donde diariamente circula una gran cantidad de vehículos, y determinar si con la implementación de Transmilenio y eliminando el tránsito de buses se aumentan o disminuyen los niveles de ruido allí. Esto para conocer, en cuanto a un ámbito ambiental, si el efecto de una troncal de Transmilenio sobre la Av. Boyacá, favorece o no a los niveles ruido, si estos son concurrentes con lo estipulado en las normas referentes a los niveles permitidos de ruido en zonas residenciales y si esto favorece o no a la población sometida al ruido vehicular. También, al hacer uso de un modelo de predicción de ruido ajustándose a las condiciones del tráfico de una avenida de la ciudad, y comprándolo con mediciones reales donde se puede conocer la confiabilidad y precisión de este modelo. Finalmente, al realizar el mapa de ruido de un tramo de la avenida Boyacá, por medio de una predicción se proporcionan los niveles de ruido futuros como información y herramienta para comparación de los máximos niveles permitidos en la normativa colombiana, conocer el impacto ambiental de Transmilenio en esta avenida y tal vez hacer proyectos preventivos y tomar medidas correctivas. 1.4. OBJETIVOS 1.4.1. Objetivo General Realizar una predicción de ruido en jornada diurna de un tramo de la Av. Boyacá, donde vayan a circular los buses articulados de Transmilenio, por medio de la comparación entre modelos de predicción francés, alemán, inglés y americano para realizar un mapa de ruido.
11
1.4.2. Objetivos Específicos §
Realizar mediciones del nivel sonoro en puntos específicos, en jornada diurna sobre la Av. Cra. 30 donde actualmente circulan los buses articulados de Transmilenio y el paisaje arquitectónico es similar al de la Av. Boyacá.
§
Analizar comparativamente los niveles sonoros obtenidos en los puntos sobre la Av. Cra. 30 y los obtenidos por medio de algoritmos para modelado de ruido.
§
Escoger el modelo de predicción de ruido que más se ajuste a las mediciones obtenidas en la Av. Cra. 30.
§
Realizar mediciones sobre un tramo de la avenida Boyacá en jornada diurna sin el funcionamiento de Transmilenio, y comparar con los niveles obtenidos en la predicción de ruido con el funcionamiento de la troncal de Transmilenio.
1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES 1.5.1. Alcances §
Adoptar un modelo de predicción de ruido de tráfico vehicular para las avenidas de Bogotá.
§
Evaluar el impacto de ruido que pueden generar las próximas fases de Transmilenio en la ciudad.
§
Conocer el nivel de ruido emitido por un bus articulado de Transmilenio.
1.5.2. Limitaciones §
Acceso restringido a información de constitución física de las vías y dinámica del flujo vehicular.
12
§
No se realizará la predicción y el mapa de ruido para toda la Av. Boyacá sino solo para un tramo de esta ya que la avenida es bastante larga y recursos como el tiempo para realizar el análisis completo de la avenida no es suficiente.
§
Igualmente las predicciones de ruido para ambas avenidas solo se realizaran en jornada diurna.
13
2. MARCO DE REFERENCIA 2.1. MARCO TEORICO – CONCEPTUAL 2.1.1. Comportamiento del Sonido al Aire Libre En la propagación del sonido en exteriores, además de las condiciones inherentes a las ondas, influyen otros factores relativos al medio de propagación. Con carácter general estos factores los podemos agrupar en tres apartados: Suelo, atmósfera y obstáculos. La existencia del suelo se tiene en cuenta mediante su impedancia Z. La influencia de la atmósfera se manifiesta de múltiples formas: refracción, absorción, turbulencia. La presencia de obstáculos, dependiendo de su configuración geométrica, su composición y ubicación, es un factor que también da lugar a fenómenos de difracción, absorción, etc. En la actualidad no existe ningún modelo de propagación que tenga en cuenta todos los factores, en conjunto, que se presentan al propagarse el sonido en situaciones reales. Existen modelos que prevén la influencia de estos factores suponiendo que los otros no están presentes pero no existe ninguno en el que aparezcan involucrados todos los factores simultáneamente.
Un
modelo
particularmente
útil
para
estimar
simultáneamente la influencia de concavidades y barreras en el suelo, es el que se obtiene a partir del Método de los Elementos de Contorno, discreteando, en función de la frecuencia, las superficies que influyen en la propagación. La aportación del modelo, denominado MEC-Acoplamiento, consiste en una superficie ficticia que acopla el problema interior que encierran la concavidad y la propia superficie ficticia, al problema exterior consistente en el espacio de propagación sobre el suelo y sobre las barreras que apoyan en él.7
7
APLICACIÓN DEL MÉTODO MEC-ACOPLAMIENTO PARA DETERMINAR LA INFLUENCIA DE OSTÁCULOS EN LA PROPAGACIÓN DEL SONIDO EN EXTERIORES. González J.(1); García I.(2); Gallardo O. (2); Tarrero A.(2); Martín M.A.(2); Quirós S.(1); Machimbarrena.M.(1); Lorenzana T.(3).(1) Dto de Física, ETS Arquitectura, U. de Valladolid. Avda Salamanca s/n..47014- Valladolid. España..E-mail:
[email protected].(2) Dto de Física, EU Politécnica, U.
14
2.1.2. Nivel de Presión Sonora (SPL) Representa una compresión de aire en un medio material dado por una perturbación que se propaga y altera dicho medio. Es la variación de presión producida cuando una onda se propaga a través del aire comparado con la presión atmosférica estática. Se conoce como la diferencia entre la presión instantánea debida al sonido y la presión atmosférica. Este parámetro físico se mide en valores muy pequeños de Pascales. Debido a que estos valores son tan pequeños, su manipulación se hace por medio de una escala logarítmica llamada nivel de presión sonora. A partir de estos niveles y los niveles de intensidad se establece la tabla del umbral auditivo del ser humano donde 120 dB corresponden a los sonidos que pueden causar daños auditivos irreversibles. La presión sonora constituye la manera más habitual de expresar la magnitud de un campo sonoro. La unidad de medida es el Newton/metro 2 [N/m2] o Pascal [Pa]. El valor a considerar es la diferencia entre el valor fluctuante de la presión sonora total PT y su valor de equilibrio P0. Debido a la variación de dicha magnitud con el tiempo, se utiliza como valor representativo su promedio temporal, que recibe el nombre de valor eficaz o r.m.s. (“root-mean-square”). Se usa una escala logarítmica para representar la presión sonora Dicha escala se expresa en valores relativos a un valor de referencia. Se trata de la presión eficaz correspondiente al umbral de audición, a 1kHz (2 x 10-5 Pa). En tal caso, se habla de nivel de presión sonora SPL o L p. La unidad utilizada es el decibelio (dB). 8
8
CARRIÒN ISBERT, Antoni (1998). Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos. Barcelona
15
2.1.3. Nivel de presión sonora equivalente (L eq) El sonómetro integrador realiza medidas del nivel de presión sonora obtenido como resultado de promediar linealmente la presión sonora cuadrática instantánea a lo largo del tiempo de medida. Dicha medida se denomina nivel continuo equivalente de presión sonora y se designa por L eq.9 2.1.4. Nivel de Presión Sonora Equivalente en Ponderación A (L Aeq) Debido a la diferente sensibilidad del oído a las distintas frecuencias, los valores obtenidos haciendo uso de la escala lineal no guardan una relación directa con la sonoridad del sonido en cuestión. Con objeto de que la medida realizada sea más representativa de la sonoridad asociada a un sonido cualquiera, los sonómetros incorporan la llamada red de ponderación A. 10 Gráfica 1. Frecuencia Vs Nivel relativo de presión sonora (dB).
Fuente: Diseño de un Sonómetro por Josué Roberto Hernández Juárez 2.1.5. Distancia de la Fuente. (Ley del inverso cuadrado) La Ley del Inverso Cuadrado es la regla que permite explicar porque el sonido se hace más débil a medida que el oyente se aleja de la fuente sonora. A medida que una onda se aleja de la fuente, la energía disipada por esta se expande como una esfera. Debido a que debe haber conservación de la energía, a medida que la esfera se hace mayor cada punto de esta tendrá 9
CARRIÒN ISBERT, Antoni (1998). Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos. Barcelona HERNANDEZ JOSUE, Roberto (2009). Diseño de un Sonómetro. México D.F.
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16
menos energía. En la figura 1, a 1 metro de la fuente sonora, el primer recuadr o contiene una determinada cantidad de energía. A 2 metros de distancia de la fuente sonora, esa misma cantidad de energía debe ser repartida en el recuadro siguiente de mayor tamaño, así, habrá menos energía en cada punto. 11 Figura 1. Ley del inverso cuadrado
Fuente: [En línea] Disponible en: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/forces/isq.html Esto involucra el tipo de fuente y la distancia que hay entre esta y el receptor, en este caso el sonómetro. Para fuentes cilíndricas existe una atenuación de 3 dB cada vez que se duplica la distancia y para fuentes esféricas se atenúa 6 dB al aire libre. 2.1.6. Reflexión Es un fenómeno ondulatorio que se da cuando una onda incide sobre una superficie, esta es reflejada con un ángulo igual al de incidencia, regido por dos leyes; los ángulos de los rayos de incidencia y reflexión son iguales. Por lo tanto, si una onda sonora incidente coincide con la normal de un obstáculo, se refleja sobre sí misma. La segunda, la onda incidente y la reflejada son coplanarias con la normal.
11
Inverse Square Law [ en linea]. Disponible en: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/isq.html 17
El tamaño del obstáculo y la longitud de onda determinan si una onda rodea el obstáculo o se refleja en la dirección de la que provenía. Si el obstáculo es pequeño en relación con la longitud de onda, el sonido lo rodeará (difracción), en cambio, si sucede lo contrario, el sonido se refleja (reflexión). Si la onda se refleja, el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente, de modo que si una onda sonora incide perpendicularmente sobre la superficie reflejante, vuelve sobre sí misma. La reflexión no actúa igual sobre las altas frecuencias que sobre las bajas. La longitud de onda de las bajas frecuencias es muy grande, por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstáculos; en cambio las altas frecuencias no rodean los obstáculos por lo que se producen sombras detrás de ellos y rebotes en su parte delantera. 12 2.1.7. Difracción La difracción es un fenómeno que afecta a la propagación del sonido. Es la deformación de la onda que se ve afectada por uno o varios obstáculos. Cuando un tren de ondas se propaga y la longitud de onda es más grande que el obstáculo, las ondas se expanden a su alrededor generando lóbulos. Cuando la longitud de onda es menor que el obstáculo, se genera un camino recto con pequeños lóbulos a los lados. El Principio de Huygens que establece que cualquier punto de un frente de ondas es susceptible de convertirse en un nuevo foco emisor de ondas idénticas a la que lo originó. De acuerdo con este principio, cuando la onda incide sobre una abertura o un obstáculo que impide su propagación, todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas.
12
Torres Romero, Jeniffer. Guardia Ospina, Moisés. Escobar Vélez, Diana. Análisis de ruido en zonas de alto tráfico vehicular para la ciudad de Tunja entre los períodos 2005-2006. Bogotá. 2006. 18
La difracción se puede producir por dos motivos diferentes; porque una onda sonora encuentra a su paso un pequeño obstáculo y lo rodea. Las bajas frecuencias son más capaces de rodear los obstáculos que las altas. Esto es posible porque las longitudes de onda en el espectro audible están entre 1,7cm y 17m, por lo que son lo suficientemente grandes para superar la mayor parte de los obstáculos que encuentran. Y porque una onda sonora topa con un pequeño agujero y lo atraviesa. La cantidad de difracción estará dada en función del tamaño de la propia abertura y de la longitud de onda. 13 2.1.8. Ruido Se define como ruido todo sonido no deseado. En el ámbito de la comunicación sonora, se define como ruido todo sonido no deseado que interfiere en la comunicación entre las personas o en sus actividades. Cuando se utiliza la expresión ruido como sinónimo de contaminación acústica, se está haciendo referencia a un ruido (sonido), con una intensidad alta (o una suma de intensidades), que puede resultar incluso perjudicial para la salud humana. 2.1.8.1.
14
Tipos de ruido
Ruido Continuo: El ruido continuo se produce por maquinaria que opera del mismo modo sin interrupción, por ejemplo, ventiladores, bombas y equipos de proceso. Para determinar el nivel de ruido es suficiente medir durante unos pocos minutos con un equipo manual. Si se escuchan tonos o bajas frecuencias, puede medirse también el espectro de frecuencias para un posterior análisis y documentación.15 Ruido Intermitente: Cuando la maquinaria opera en ciclos, o cuando pasan vehículos aislados o aviones, el nivel de ruido aumenta y disminuye rápidamente. Para cada ciclo de una fuente de ruido de maquinaria, el nivel de 13
Torres Romero, Jeniffer. Guardia Ospina, Moisés. Escobar Vélez, Diana. Análisis de ruido en zonas de alto tráfico vehicular para la ciudad de Tunja entre los períodos 2005-2006. Bogotá. 2006. 14 Brüel& Kjær Sound&Vibration Measurement A/S 15 Brüel& Kjær “Dictionary”. [En linea].2011. Disponible en: ttp://www.bksv.com/Library/Dictionary.aspx 19
ruido puede medirse simplemente como un ruido continuo. Pero también debe anotarse la duración del ciclo. El paso aislado de un vehículo o aeronave se llama suceso. Para medir el ruido de un suceso, se mide el Nivel de Exposición Sonora, que combina en un único descriptor tanto el nivel como la duración. El nivel de presión sonora máximo también puede utilizarse. Puede medirse un número similar de sucesos para establecer una media fiable. 16 Ruido impulsivo: El ruido de impactos o explosiones, por ejemplo de un martinete, pistola, es llamado ruido impulsivo. Es breve y abrupto, contiene mucha energía y es de corta duración. 17 Ruido Tonal: Los tonos molestos pueden verse generados de dos maneras: Frecuentemente las máquinas con partes rotativas tales como motores, ventiladores y bombas, crean tonos. Los desequilibrios o impactos repetidos causan vibraciones que, transmitidas a través de las superficies al aire, pueden ser oídos como tonos. También pueden generar tonos los flujos pulsantes de líquidos o gases que se producen por causa de procesos de combustión o restricciones de flujo. Los tonos pueden ser identificados subjetivamente, escuchándolos, u objetivamente mediante análisis de frecuencias. 18 Ruido en baja frecuencia: El ruido de baja frecuencia tiene una energía acústica significante en el margen de frecuencias de 8 a 100 Hz. Este tipo de ruido es típico en grandes motores diesel de trenes, barcos y plantas de energía y, puesto que este ruido es difícil de amortiguar y se extiende fácilmente en todas direcciones, puede ser oído a grandes distancias.. El ruido de baja frecuencia es más molesto que lo que se cabría esperar con una medida del nivel de presión sonora ponderado A. La diferencia entre el nivel
16
Brüel& Kjær “Dictionary”. [En línea].2011. Disponible en: http://www.bksv.com/Library/Dictionary.aspx 17 Brüel& Kjær “Dictionary”. [En línea].2011. Disponible en: http://www.bksv.com/Library/Dictionary.aspx 18 Brüel& Kjær “Dictionary”. [En línea].2011. Disponible en: http://www.bksv.com/Library/Dictionary.aspx 20
sonoro ponderado A y el ponderado C puede indicar la existencia o no de un problema de ruido de baja frecuencia. 2.1.8.2.
19
Ruido Ambiental (evaluación)
Desde un punto de vista medioambiental, el estudio y control del ruido tienen sentido en cuanto a su utilidad para alcanzar una determinada protección de la calidad del ambiente sonoro. Los sonidos son analizados para conocer los niveles de inmisión en determinadas áreas y situaciones, y conocer el grado de molestia sobre la población. Existen situaciones en las que estas molestias son evidentes, ya que la exposición al ruido puede provocar daños físicos evaluables. Sin embargo, en gran parte de los casos, el riesgo para la salud no es tan fácil de cuantificar, interviniendo factores psicológicos y sociales que suelen ser analizados desde un punto de vista estadístico. El grado de molestia tiene un componente subjetivo que introduce una considerable complejidad en el intento de establecer los criterios de calidad del ambiente sonoro. Conviene recordar aquí que el concepto de subjetividad no está reñido con un análisis científico de los problemas, y existirán indicadores de ruido que estén mejor o peor correlacionados con el grado de molestia. 20 Para poder abordar el problema del ruido, es necesario, establecer un indicador que indique adecuadamente este grado de molestia. Entre el gran número de parámetros e índices desarrollados en el campo de la acústica para el estudio de los sonidos, es preciso seleccionar un indicador de molestias (a ser posible un índice numérico) que sirva de base para la evaluación del impacto y para el establecimiento de valores límite de inmisión que garanticen una determinada calidad del ambiente sonoro. Además, para ser operativo, este índice debe ser fácil de obtener y de interpretar.
19
Brüel& Kjær “Dictionary”. [En línea].2011. Disponible en: http://www.bksv.com/Library/Dictionary.aspx 20 Conceptos-Básicos-del-ruido-ambiental. [En línea]. Disponible en: http://sicaweb.cedex.es/docs/documentos/Conceptos-Basicos-del-ruido-ambiental.pdf 21
Desde el punto de vista de la gestión del medio ambiente sonoro representa un grave inconveniente, ya que induce frecuentemente a grandes errores a la hora de evaluar la calidad del medio ambiente sonoro. La selección del indicador y el procedimiento que se va a utilizar en la evaluación del ruido ambiental se convierte así en una cuestión decisiva. El indicador tiene por finalidad la evaluación de las molestias que el ruido produce en la población, y dado el carácter subjetivo de las mismas, surgen numerosas discusiones en cuanto a la validez de los indicadores como descriptores de las molestias. Por otro lado, el procedimiento y técnicas empleados condicionarán la representatividad espacial y temporal del impacto sobre la población. La Unión Europea ha propuesto como indicadores del ruido ambiental para la elaboración de mapas de ruido estratégicos y planes de acción contra el ruido los índices Lden y Lnoche:
Ldia= nivel sonoro medio a largo plazo ponderado a definitivo en la norma ISO 1996 2: 1987, determinado a lo largo de todos los periodos diurnos del año. Ltarde= nivel sonoro medio a largo plazo ponderado a definitivo en la norma ISO 1996 2: 1987, determinado a lo largo de todos los periodos vespertinos del año. Lnoche= nivel sonoro medio a largo plazo ponderado a definitivo en la norma ISO 1996 2: 1987, determinado a lo largo de todos los periodos nocturnos de un año. En principio, el día dura 12 horas, la tarde 4 horas y la noche, 8 horas. Se está estudiando que cada Estado Miembro de la U.E. pueda optar por integrar parte de la “tarde” en el periodo general de día y reducir en consecuencia el periodo
22
vespertino a sólo 2 horas. Por defecto, los periodos establecidos son: 07:00 h19:00 h, 19:00 h-23:00 h y 23:00 h-07:00 h. Las fuentes del ruido van ligadas al comportamiento y a las actividades humanas destacando las debidas a las infraestructuras del transporte (tráfico rodado, ferrocarriles, aeropuertos y aviación), industria, actividades recreativas y las producidas por el ruido del vecindario. Para poder evaluar el ruido ambiental con precisión y posteriormente controlarlo, es necesario además de conocer los niveles sonoros determinar la procedencia del mismo. Las fuentes de ruido más importantes que se pueden encontrar en zonas habitadas son las siguientes: -
Tráfico rodado: Constituye la principal fuente de ruido en zonas urbanizadas.
-
Ferrocarriles: En general la población expuesta al ruido de tráfico ferroviario es menor que la expuesta al ruido de carretera.
-
Aeropuertos y aviación: Afecta a las personas que trabajan o habitan cerca del aeropuerto en un área bastante amplia, también a la tripulación, pasajeros, y personal de tierra de los aeropuertos. La principal fuente de ruido en los aeropuertos se produce en las maniobras de aterrizaje y despegue.
-
Actividades industriales: El ruido producido por las actividades industriales es muy variado, tanto en intensidad como en frecuencia y depende de múltiples factores. Cabe destacar el ruido originado en el entorno de las áreas de construcción, tanto de infraestructuras como de edificación.
-
Actividades recreativas: Este tipo de ruido se produce principalmente en áreas urbanas. Las fuentes principales se ubican próximas a los lugares de ocio tales como locales, bares y discotecas.
-
Vecindario: Las múltiples actividades producidas a diario por los componentes de una comunidad de vecinos son fuentes de ruido a tener en consideración.
23
La evaluación de los niveles de ruido ambiental puede llevarse a cabo a través de dos formas distintas: -
Medición: Los métodos de medición consisten en la toma de medidas directas del ruido mediante instrumentos acústicos, en general mediante sonómetros integradores.
-
Previsión o cálculo: Los métodos de previsión o cálculo se basan en el conocimiento de las teorías de la emisión y propagación del sonido; éstas permiten calcular los niveles de ruido a través de la simulación de situaciones reales o predecibles mediante modelos matemáticos o físicos. En la práctica actual, dos características determinan la calidad de un método: I) su validez, lo que significa la
precisión de los resultados
obtenidos; II) su operatividad, en términos tanto de tiempo como de costes económicos. 21 2.1.9. Mapas de ruido El término general de mapas de ruido se suele utilizar para referirse a mapas horizontales de líneas isofónicas a cierta altura del suelo. El nivel al que se refieren las líneas isofónicas suele ser un nivel sonoro continuo equivalente. Conviene recordar que la cartografía acústica presenta muchas más posibilidades: mapas verticales, mapas con información numérica en puntos receptores, mapas de análisis de contribución de las distintas fuentes, mapas con población expuesta, etc. Los mapas de ruido pueden ser además generales o específicos sobre una o varias fuentes determinadas. Los mapas urbanos serían del primer tipo, mientras que es frecuente realizar mapas específicos del entorno de las carreteras, de los ferrocarriles, de los aeropuertos, de canteras, zonas de ocio, zonas de obra, de determinadas industrias. A la hora de abordar la elaboración de un mapa de ruido es
21
DIRECTIVA 2002/49/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 25 de junio de 2002 sobre evaluación y gestión del ruido ambiental. 24
necesario determinar en primer lugar las características del mapa que se desea obtener. 22 General o específico para una fuente
Ámbito del mapa y altura sobre el suelo
Escala de trabajo y precisión de los datos
Índices acústicos e información reflejados en el mapa 2.1.10.
Modelos de ruido
2.1.10.1.
Modelo Francés (Le guide du Bruit GdB)
La siguiente información se extrajo de la tesis Modelización dinámica del tráfico para la estimación del ruido en carretera. Por Lecrerq, Ludovic. El modelo de ruido ha sido diseñado por el Centro para el Estudio de Transporte Urbano (CETUR), con la participación del Instituto de Investigación de Transporte (IRT desde INRETS convertido, Instituto Nacional de Investigación del Transporte y Seguridad) y construcción del Centro Científico y Técnico (CSTB) [CETUR, 1980]. Este se basa en una campaña de mediciones realizadas en 1976. El modelo de ruido tiene dos métodos que difieren en su descripción, estos son: El modelo simplificado y el método simplificado. El primer modelo se diseñó para determinar el ruido recibido en la parte delantera de un edificio como un LAeq entre 6 h y 22 h. Estos dos casos se diferencian en función de la forma del marco que rodea el camino (la calle). En el segundo caso, el ruido lo recibe directamente el receptor o menos después de una reflexión individual sobre el terreno, mientras que en el primer caso, se producen múltiples reflexiones en las fachadas de los edificios. La distinción entre la avenida abierta y la calle no es exclusivamente sobre la base de criterios diferentes y existen diferencias de propagación con respecto a la representación de tráfico. Por lo tanto, las calles 22
ECHAZARRETA, Segués. Estrategias Para La Elaboración De Un Mapa De Ruido, Ministerio de Fomento - Ministerio de Medio Ambiente (50-51). Barcelona.
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están asociadas con el tráfico urbano, donde se alternan fases de aceleración y desaceleración, y no es posible distinguir los dos estados.
Donde: QV: representa la velocidad de los vehículos ligeros [veh/h]. Qp: flujo de representante de vehículos pesados [veh/h]. E: factor de equivalencia acústica entre vehículos ligeros y vehículos pesados. Kh: altura fija (en función de la altura del punt o de observación de la pista). Kv: corrección por velocidad (para velocidades superiores a la velocidad de referencia, 60 km/h). Kr : Corrección por pendiente Kc: Corrección por intersecciones l: longitud entre fachadas de los edificios [m].
La velocidad no se utiliza directamente como variable explicativa en este modelo. Esto supone que el ruido del motor es dominante para estas condiciones de tráfico y que es constante. Kv se introdujo para tomar en cuenta la velocidad real de los vehículos que es constante de hasta después de los 60 km / h. Este modelo distingue entre vehículos ligeros y camiones, y utiliza el flujo para estos dos tipos de vehículos. Los demás parámetros se tienen en cuenta son pendientes e intersecciones. En este último caso, el modelo sólo tiene en cuenta la influencia del camino perpendicular a la pista principal. Las pistas ya no corresponden situaciones de tráfico interurbano o vía urbana. La influencia de la velocidad en vehículos está directamente tomada en cuenta. Por esto, las intersecciones ya no están y el factor de corrección por pendiente se integra directamente en el factor de equivalencia acústica entre vehículos pesados y ligeros:
26
Donde: Qv: Velocidad de vehículos pesados [veh/h] Qp: Flujo vehicular de vehículos pesados [veh/h] E: factor de equivalencia acústica entre vehículos ligeros y vehículos pesados. V: Velocidad Media [Km/h] d: Distancia desde el punto central de la carretera hasta el receptor [m]. Lc: Ancho de la calzada [m]. : Ángulo en el que la carretera se ve desde receptor [°]. El principal inconveniente de estas leyes de emisión, es que no tienen en cuenta el tipo de recubrimiento. Por esto, se propone un acercamiento a la cuestión del ruido de vehículos en zonas Urbanas. Este enfoque sigue siendo muy incompleto, ya que reúne en el marco todos los comportamientos de tráfico incluyendo al tráfico urbano. En particular, el método simplificado no tiene en cuenta la cinemática específica del flujo de aproximación en intersecciones. -
El Modelo Detallado
El método detallado define E como el ruido del tráfico, considerando el efecto de propagación de la distancia. La referencia isófona se define como "la superficie real o ficticia que pasa por todos los puntos en los que el nivel de ruido LAeq es igual a la que existiría en el punto de 30 m de lado de la carretera a 10 m por encima de la acera”. En esta isófona, E está dada por:
Donde: Q: flujo Vehicular [veh/h]. V: velocidad media [km/h]. LAw: nivel de potencia acústica emitida por el vehículo más representante de la categoría considerada [dB (A)].
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2.1.10.2.
Modelo Alemán (RLS 90)
La siguiente información se tomo del informe técnico “Plan de Mediciones de Ruido COSAC” presentado para Pro Transporte en 2009. Alemania para hacer el modelo de ruido toma en cuenta el tráfico y lo agrupa en las "Directrices sobre la protección contra el ruido”. La idea básica de estas directrices consiste en definir las condiciones normales de circulación de vehículos para los que se determina la emisión acústica, y posterior a esto proponer un conjunto de normas para la REPRESENTACIÓN y evaluación de la situación de referencia. Este modelo no caracteriza directamente las variables explicativas de la cinemática de los vehículos. El LM25 de referencia, que corresponde a unos datos calculados L Aeq en una hora a una distancia de 25 metros de la pista, se da en función del flujo de M (tráfico) y el porcentaje de la capa pesada de tipo P de asfalto fundido, una velocidad máxima de 100 km / h, y un perfil longitudinal con una pendiente que está entre + 0 - 5%:
Donde: Leq: suma energética de los niveles puntuales LM LMi: nivel aportado por cada fuente puntual i Luego para hallar el nivel aportado de emisión por vehículo se usa la ecuación:
Donde: LME: Nivel de emisión por vehículo L25: Nivel de presión sonora a una distancia de referencia de 25 metros Cvel: Corrección por velocidad Ccarretera: Corrección por carretera Cgrad: Corrección por gradiente 28
I: Flujo de trafico [veh / h] P: Porcentaje de vehículos pesados Para hallar la corrección por velocidad se utiliza las ecuaciones:
Donde: Ll: Velocidad de vehículos ligeros [km/h] Lp: Velocidad de vehículos Pesados [km/h] Vl: Velocidad de vehículos ligeros C= Diferencia de Diferencia de velocidad entre ligeros y p esados Para hallar la corrección por gradiente se debe tener en cuenta que: Cgradiente = es 0 si G < 5%; o 0,6* (G – 3) si G> 5% G: pendiente de la carretera [%] Para hallar la corrección por tipo de carretera se debe utilizar la tabla: Tabla 1. Corrección por tipo de carretera para modelo Alemán RLS 90. Velocidad máxima permitida [km/h] 30 40 •50 •60 Asfalto hormigón (no ranurado) 0 0 0 0 Asfalto hormigón (Ranurado) 1 1,5 2 2 Adoquines con textura suave 2 2,5 3 3 Adoquines con textura rígida 3 4,5 6 6 Hormigón con tratamiento escoba de metal 1 1 1 1 Hormigón con envoltura de tela (suave) 0 0 -2 -2 Asfalto hormigón sin grietas 0 0 -2 -2 Asfalto poroso con más de 15% de poros tipo 0/11 0 0 -4 -4 Asfalto poroso con más de 15% de poros tipo 0/8 0 0 -5 -5 Fuente: Informe técnico “Plan de Mediciones de Ruido COSAC” presentado Tipo de carretera
para Pro Transporte en 2009.
29
Finalmente para evaluar la propagación, se debe incluir el valor del nivel de emisión, para así hallar el nivel aportado por cada fuente puntual i, mediante la ecuación:
Donde: Ls: longitud de la carretera [m] d: Distancia entre el centro de la carretea y el receptor [m] h: altura del receptor [m] El análisis de las variables y los parámetros que caracterizan el modelo alemán demuestra que es más adecuado para ambientes suburbanos. Para un entorno de aplicación Urbano. Esta representación es muy rigurosa porque el impacto de este tipo de desarrollo se estima que por una simple norma en los niveles calculados más de una hora. La dinámica en los cambios en el tráfico correspondientes en la emisión de ruido no son evaluados con precisión. 2.1.10.3.
Modelo Americano creado por la FHWA
La siguiente información se tomo del informe técnico “Plan de Mediciones de Ruido COSAC” presentado para Pro Transporte en 2009. Este modelo de predicción ruido en carretera se crea a partir de [Hamet, 1996a], basándose en una campaña de mediciones realizadas entre 1994 y 1995 en nombre de la Administración Federal de Carreteras (FHWA). Estas medidas fueron incorporadas en una base de datos sobre emisiones. Desde esta base, los niveles de emisión media de referencia se determinaron mediante regresión para las cinco categorías de vehículos que representa el 30
sistema de autopistas interestatales. El promedio estadístico resultante se basa en la energía acústica y no en los niveles de ruido. El modelo americano ofrece una ley unificada, que es independiente de la velocidad en la zona y ajustable en función del tipo de asfalto, la pendiente de la vía y el tráfico (dos tipos de flujo se tienen en cuenta: las fases la aceleración y la velocidad constante). Esta ley determina la presión máxima L Aeq
max a
15 metros del borde de la
carretera. El modelo americano, divide el tráfico vehicular en tres tipos de vehículo: liviano, mediano y pesado, está determinado por el numero de ejes, es decir Composición de flujo: Automóviles (2 ejes, 4 ruedas), Camiones medianos (2 ejes, 6 ruedas), Camiones pesados (3 o más ejes).
LAeq : nivel equivalente ponderado en A en el punto de inmisión. Leq(d)i: nivel equivalente medio ponderado en A del tipo de vehículo i en el punto de inmisión. Siendo:
Donde: (Lo)Ei: nivel equivalente de emisión [dBA] para el tipo i de vehículo (_)i: correcciones del tipo i de vehículo. Los niveles de emisión por tipo de vehículo son:
Donde v= Velocidad del tipo de vehículo [km/h]
31
Para hallar la corrección de tráfico se emplea la ecuación:
Donde do: distancia entre emisor – receptor [m] Ni: Flujo vehicular por tipo de vehículo [veh/h] vi: Velocidad por tipo de vehículo [km/h] Para hallar la distancia por distancia y suelo se utiliza la ecuación:
d = distancia al centro del carril [m] Para hallar la corrección por pendiente se emplea:
: Ángulo de visión desde el receptor a la carretera [°]. Finalmente para hallar la corrección por segmento se toma en cuenta la tabla: Tabla 2. Corrección por pendiente para modelo Americano FHWA. Porcentaje de pendiente [%] 0 – 2 3 – 4 5 – 6 más de 7 2.1.10.4.
Corrección por pendiente [dBA] 0 2 3 5
Modelo Inglés (CORTN)
Este modelo fué tomado del libro Engineering Noise Control, Theory and Practice. Fourth Edition, David A. Bies and Colin H. Hansen.
32
Es un procedimiento relativamente simple para estimar el impacto del ruido de un flujo de tráfico, en particular, se basa en el modelo desarrollado por el Departamento británico de Medio Ambiente, nombrado como CORTN o Cálculo de ruido de la circulación por carretera. En las carreteras normales, el flujo de tráfico en ambas direcciones se combina para dar la totalidad del flujo de tráfico utilizado para el cálculo de nivel de presión sonora. Sin embargo, si las dos calzadas están separadas por más de 5 metros, el nivel de presión sonora de acuerdo a la ubicación del receptor debido a la cada calzada debe calcularse por separado y los resultados se suman logarítmicamente para encontrar el nivel total de presión sonora debido a las dos calzadas. El lado más cercano de la calzada es tratado como una carretera normal. Sin embargo, para la calzada más lejana, la línea de la fuente se asume de 3,5 m en el extremo acera y el borde efectivo de la calzada es considerado de 7 m desde el extremo de la acera. El modelo CORTN calcula el L 10 ponderado A, denominado como L A10, durante 1 hora o intervalos de 18 horas. El L 10 ponderado A (18hr) es una cantidad que representa la media aritmética de los 18 valores independientes de una hora, el L10 que abarca el período 6:00 a.m.-12:00 p.m. en un normal día normal hábil. El modelo CORTN permite estimar el nivel sonoro a una distancia, d, de la fuente vehicular usando la ecuación:
Una forma más precisa de estimar L A10 (18hr) consiste en utilizar las estimaciones de L A10 (1 hora) para cada una de las horas en el período de 18 horas:
33
En la ecuación (25), Q es el número total de vehículos en las 18 horas, período de 6:00 a.m.-12:00 p.m., y en la ecuación (26) q es el número de vehículos por hora, Cdist es un factor de corrección para tener en cuenta la distancia del observador a la carretera, C use es un factor de corrección para tener en cuenta el porcentaje de vehículos pesados, C grad es un factor de corrección para tener en cuenta la pendiente de la superficie de la carretera, C cond es un factor de corrección que tiene en cuenta el tipo y condición de la superficie de la carretera, Cground es un factor de corrección para el efecto de la superficie del suelo y Cbarrier es un factor de corrección para la presencia o no de barreras. La corrección de distancia está dada por:
Donde r es la distancia en línea recta desde la fuente al observador (dependiendo de la fuente y la altura del observador). La línea de la fuente se supone que es 3,5 m del borde más cercano de la carretera y ambas calzadas se tratan conjuntamente, excepto si están a más de 5 m de distancia. La relación entre r de la anterior ecuación y d es (como la fuente del vehículo es considera que 0,5 m por encima de la carretera y 3,5 m del borde de la carretera), es:
La corrección de uso viene dado por:
Donde P es el porcentaje (0-100%) de los vehículos pesados (de peso superior a 1,525 kg) y v es la velocidad media [km / h]. La corrección de pendiente de la carretera es C grad = 0,3G si la velocidad media medida se utiliza y C grad = 0,2G si la velocidad de diseño de la carretera se utiliza, donde G es el porcentaje pendiente de la carretera. La corrección, C cond, 34
para la superficie de la carretera se toma como cero, ya sea para carreteras asfaltadas a velocidades superiores a 75 km / h o caminos de grava. Para velocidades inferiores a 75 km / h en carreteras asfaltadas, la corrección es de -1 dB (A). Para superficies permeables, la corrección es -3,5 dB (A). La corrección, C ground para 1,0 < hr < (d /3 – 1,2) es:
Donde d es la distancia horizontal desde el borde de la carretera para el observador (independiente de la fuente o la altura del receptor y supone más de 4 m), Pd es la proporción (1,0 o menos) de baja absorción entre el borde de la carretera y el observador y hr es la altura del observador sobre el suelo. Para un sonido que se propaga sobre el pasto, Pd es igual a 1,0 para los cálculos de LA10 y 0,75 para los cálculos de L Aeq. También señala que el factor de corrección por tierra fué derivado empíricamente e incluido en la absorción del aire. Así, el valor de Pd nunca debe ajustarse a menos de 0,3 por lo que la absorción de aire está incluida. Si la altura del observador, h r , es mayor que (d / 3 – 1,2), entonces C ground = 0. Si la altura del observador es inferior a 1 m, entonces:
En algunos casos el ángulo de visión de la carretera incluye una gama de diferentes configuraciones, tales como curvas de la carretera, las intersecciones y las barreras pequeñas. Para adaptarse a este, el campo de vista global debe dividirse en una serie de segmentos, cada uno de los cuales se caracteriza por las condiciones de propagación uniforme. El nivel sonoro en general se puede encontrar mediante el cálculo del nivel sonoro debido a cada segmento por separado y luego añadir las contribuciones (en dB) de cada segmento En este caso, la corrección siguiente se aplica a cada segmento:
35
Donde • es el campo de visión real en grados. Tenga en cuenta que en este segmento, el camino siempre se proyecta a lo largo del campo de visión y la distancia desde el segmento se mide perpendicularmente a lo largo de la carretera, como se ilustra en la Figura 2.
Figura 2. Definición de • y d para dos segmentos diferentes de la carretera para modelo Inglés CORTN.
Fuente: Engineering Noise Control, Theory and Practice. Fourth Edition d e David A. Bies and Colin H. Hansen.
Las reflexiones de los edificios y otras superficies duras pueden aumentar los niveles de ruido en el observador. Las siguientes correcciones empíricas pueden ser utilizadas para estimar el aumento: -
Si el observador se encuentra a 1 m de fachada del edificio, entonces el nivel de ruido se incrementa 2,5 dB (A).
-
Los niveles de ruido por las calles laterales perpendiculares a la carretera en cuestión son de 2,5 dB (A) mayor debido a las reflexiones de las casas adyacentes.
-
Las superficies reflectantes en el lado opuesto de la carretera aumentan 1,5 dB (A) el nivel.
-
36
2.2. MARCO LEGAL – NORMATIVO 2.2.1. NORMATIVA INTERNACIONAL La normativa internacional está conformada por la entidad encargada de la normalización
internacional,
ISO
Organización
Internacional
para
la
Normalización, en donde se tienen en cuenta las normas referentes al ruido ambiental y mediciones. ISO 1996: Acústica. Descripción y Medición del Ruido Ambiental. Parte I 1982: Cantidades Básicas y Procedimientos. Parte II 1987: Adquisición de datos pertinentes al uso del suelo. Parte III 1987: Aplicación a los límites de ruido. ISO 9613: Acústica. Atenuación del sonido durante su propagación al aire libre. Parte II: Método general de cálculo. Por otra parte se tiene en cuenta la normativa referente a la IEC, Comisión Electrónica Internacional, que se encarga de asegurar que los equipos e instrumentos de medición sean compatibles y precisos para que no existan desviaciones de los datos tomados entre sí. Son la IEC 60804: Sonómetros e IEC 61672: Sonómetros. Se tiene en cuenta la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo de estado, sobre la estandarización para mapas de ruido, evaluación y control del ruido ambiental del 25 de Junio de 2002, Directiva 2002/49/CE correspondiente a la información inicial que los Estados Miembros deben enviar a la Comisión Europea sobre autoridades responsables y aglomeraciones de más de 2 50.000 habitantes. Esta información deberá estar en poder del Ministerio de Medio Ambiente. La definición y delimitación de la aglomeración deberá incorporar al menos la siguiente información:
37
1. Denominación de la aglomeración: la aglomeración recibirá una denominación específica que será en la medida de lo posible coincidente con el Municipio para aglomeraciones dentro de los límites del mismo. Para el caso de aglomeraciones supramunicipales se elegirá una denominación que no dé lugar a equívocos y se distinga claramente de los municipios que la integran. En este caso, se deberían utilizar expresiones como Área Metropolitana y otras que dieran idea de que se trata de una delimitación distinta de la municipal 2. Ubicación.
La
delimitación
de
la
aglomeración
debe
estar
convenientemente cartografiada. Se debería dibujar el límite de la aglomeración a una escala suficiente para comprender los límites generales de las zonas urbanizadas incluidas en la aglomeración. Convendría que este límite estuviera ge referenciado en coordenadas UTM, o descrito con precisión (nombres de calles, infraestructuras limítrofes, etc.) para poder identificar las líneas que definen el límite. 3. Dimensiones: Se aportarán los datos relativos a número de habitantes, superficies, densidades, distritos censales incluidos, etc. 4. Autoridades competentes: Se indicarán las autoridades responsables de elaborar, aprobar y remitir al Ministerio de Medio Ambiente los mapas estratégicos y planes de acción. 5. Gestión del ruido ambiental: Se indicará si existen ordenanzas municipales y otras normas en vigor en la aglomeración sobre evaluación y gestión del ruido ambiental. Así mismo se indicará la existencia de mapas de ruido y programas de lucha contra el ruido en l a aglomeración23.
23
ECHAZARRETA SEGUÉS, Fernando. Estrategia de elaboración de un mapa de ruido. Centro de estudios y Experimentación de obras públicas (CEDEX). Ministerio de Fomento – Ministerio de Medio Ambiente. 38
2.2.2. NORMATIVA NACIONAL Entre las normas colombianas se encuentra la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental; la resolución 0627 del 7 de abril de 2006 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, resolución vigente, la cual es la restructuración de la Resolución 8321 del 4 de Agosto de 1983 expedida por el Ministerio de Salud para la República de Colombia. Esta sugiere que todos los municipios de más de 100.000 habitantes tengan a su haber un mapa de ruido y se deben respetar los niveles de ruido admisibles para cada una de las zonas por medio de todas las Corporaciones Autónomas Regionales, Ambientales y de desarrollo sostenible a las que se refiere el artículo 66 de la ley 99 de 1993 y el artículo 13 de la ley 768 de 2002 24. CAPITULO I Artículo 2. Horarios: Para efectos de aplicación de esta resolución, para todo el territorio nacional, se establecen los siguientes horarios. Tabla 3. Horarios diurno y nocturno establecidos en la Resolución 0627.
DIURNO De las 7:01 a las 21:00 horas
NOCTURNO De las 21:01 a las 7:00 horas
Artículo 6. Ajustes: Los niveles de presión sonora continuo equivalente ponderados A, LAeq,T, LAeq,T, Residual y nivel percentil L90, se corrigen por Impulsividad, tonalidad, condiciones meteorológicas, horarios, tipos de fuentes y receptores, para obtener niveles corregidos de presión sonora continuo equivalente ponderados A, L Aeq R,T , LAeq R,T, Residual y nivel percentil L90, respectivamente. Las correcciones, en decibeles, se efectúan de acuerdo con la siguiente ecuación para los parámetros de medida de que trata el artículo 4 de esta resolución: 24
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Resolución 0627 República de Colombia. 7 de abril de 2006. 39
Donde: KI es un ajuste por impulsos (dB(A)) KT es un ajuste por tono y contenido de información (dB(A)) KR es un ajuste por la hora del día (dB(A)) KS es un ajuste (positivo o negativo) para ciertas fuentes y situaciones, por ejemplo bajas frecuencias (dB(A)) (X) corresponde a cualquiera de los parámetros de medida de que trata el artículo 4 de esta resolución. CAPÍTULO II Artículo 9. Estándares Máximos Permisibles de Emisión de Ruido: En la En la tabla presentada a continuación se establecen los estándares máximos permisibles de niveles de emisión de ruido expresados en decibeles ponderados A (dB(A)): Tabla 4. Estándares Máximos permisibles de niveles de emisión de ruido expresados en decibeles dBA.
sector
Subsector
Sector A. Tranquilidad y silencio
Hospitales, bibliotecas, guarderías, sanatorios, hogares geriátricos Zonas residenciales o exclusivamente destinadas para el desarrollo habitacional, hotelería y hospedajes Sector B. Tranquilidad y Ruido Universidades, colegios, Moderado escuelas, centros de estudio e investigación Parques en zonas urbanas diferentes a los parques mecánicos al aire libre
40
Estándares Máximos permisibles de niveles de emisión de ruido en dB(A) Día Noche 55
50
65
55
Sector C. Ruido intermedio restringido
Zona D. Zona suburbana o Rural de Tranquilidad y Ruido Moderado
Zonas con usos permitidos industriales, como industrias en general, zonas portuarias, parques industriales, zonas francas. zonas con usos permitidos comerciales, como centros comerciales, almacenes, locales o instalaciones de tipo comercial, talleres de mecánica automotriz e industrial, centros deportivos y recreativos, gimnasios, restaurantes, bares, tabernas, discotecas, bingos y casinos. Zonas con usos permitidos de oficinas Zonas con usos institucionales Zonas con otros usos relacionados como parques mecánicos al aire libre, áreas destinadas a espectáculos públicos al aire libre. Residencial suburbana Rural habitada destinada a explotación agropecuaria Zonas de Recreación y descanso, como parques naturales y reservas naturales
75
75
70
60
65
55
80
75
55
50
Parágrafo Primero: Cuando la emisión de ruido en un sector o subsector, trascienda a sectores o subsectores vecinos o inmersos en él, los estándares máximos permisibles de emisión de ruido son aquellos que corresponden al sector o subsector más restrictivo. Parágrafo Segundo: Las vías troncales, autopistas, vías arterias, vías principales, en general las vías, son objeto de medición de ruido ambiental, más no de emisión de ruido por fuentes móviles. Parágrafo Tercero: Las vías troncales, autopistas, vías arterias y vías principales, en áreas urbanas o cercanas a poblados o asentamientos 41
humanos, no se consideran como subsectores inmersos en otras zonas o subsectores. Parágrafo Cuarto: En los sectores y/o subsectores en que los estándares máximos permisibles de emisión de ruido de la Tabla 4, son superados a causa de fuentes de emisión naturales, sin que exista intervención del hombre, estos valores son considerados como los estándares máximos permisibles, como es el caso de cascadas, sonidos de animales en zonas o parques naturales. Artículo 10. Prueba Estática para Vehículos Automotores y Motocicletas: Para el establecimiento de los estándares máximos permisibles de emisión de ruido en automotores y motocicletas, los Centros de Diagnóstico Automotor, deben realizar las mediciones de ruido emitido por vehículos automotores y motocicletas en estado estacionario, de conformidad con lo consagrado en la Resolución 3500 de 2005 de los Ministerios de Transporte y de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, información que deben registrar y almacenar en forma sistematizada. En el término de un (1) año contado a partir de la vigencia de la presente resolución, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial solicitará a los Centros de Diagnostico Automotor, la información relacionada con las emisiones de ruido emitido por vehículos automotores y motocicletas en estado estacionario, con el fin de fijar la normas y los estándares máximos permisibles de emisión de ruido por vehículos automotores y motocicletas en estado estacionario. También por medio del organismo nacional de normalización, encargado de la publicación de normas y estándares ICONTEC, Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, se tiene en cuenta la siguiente normativa: NTC 3521: ACUSTICA. Descripción y medición del ruido ambiental. Aplicaciones de los límites de ruido. NTC 3520. Acústica. Descripción y medición del ruido ambiental. Obtención de datos relativos al uso del campo NTC 2508: Acústica. Frecuencias normales para utilizar en Mediciones. 42
3. METODOLOGIA 3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN Es una investigación empírico - analítica, pues parte de la observación, medición y procesamiento de variables propias del flujo v ehicular y medición de los niveles de ruido evaluando el comportamiento del sonido al aire libre. Donde la fuente principal de estudio es el tráfico rodado y por medio de la validación de un modelo de predicción de ruido se obtienen los niveles de ruido en la Avenida Boyacá con la implementación de una troncal de Transmilenio. Por otra parte la investigación es experimental, ya que existirá la influencia y así mismo, la manipulación de diferentes variables experimentales, con el fin de predecir los niveles de ruido sobre un tramo de la Av. Boyacá. Lo que permitirá hacer uso de un modelo de predicción de ruido junto con sus variables, 3.2. CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA La línea institucional de investigación se articula por medio de TECNOLOGÍAS ACTUALES Y SOCIEDAD, ya que esta requiere que por medio de nuevas técnicas, y en este caso, haciendo uso de algoritmos utilizados en modelos de predicción de ruido lograr mayor exactitud en las predicciones de ruido en las carreteras de la ciudad y mejorar la calidad de vida de las personas que se ven afectadas por el impacto del ruido ambiental. La sub – línea de investigación de la facultad es el PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES, ya que se involucran variables utilizadas en los modelos, las cuales deben ser medidas, procesadas teniendo en cuenta las variables propias de cada modelo de predicción. El campo temático del programa de Ingeniería de Sonido al cual se subscribe el proyecto es la de AUDIO Y ACÚSTICA, ya que la investigación se enfoca en el área de la acústica ambiental y en determinar los niveles de ruido futuros en la
43
Av. Boyacá provocados por el tráfico vehicular, por medio de modelos de predicción de ruido y realizando mediciones, para la validación de uno de los modelos en estas vías de la ciudad. 3.3. RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN Para llevar a cabo este proyecto, se deben tener en cuenta 5 actividades las cuales proporcionen los medios para obtener los datos requeridos para la elaboración de la predicción de ruido, estas actividades son: Determinar el espacio de trabajo, adquirir el equipo de trabajo, llevar a cabo las mediciones correspondientes, elaboración del mapa de ruido y la elaboración del proyecto. Ø
Determinar el espacio de trabajo.
§
Determinar el espacio arquitectónicamente parecido entre la Av. Cra. 30 y la Av. Boyacá.
Ø
Adquirir el equipo de trabajo.
§
Determinar el equipo requerido para llevar a cabo las mediciones sobre la Av. Cra.30 y la Av. Boyacá.
§
Determinar las modificaciones que se deben realizar sobre el equipo de medición.
Ø
Llevar a cabo las mediciones correspondientes
§
Determinar el flujo vehicular
§
Determinar la densidad vehicular
§
Determinar los puntos de medición.
§
Determinar los días de medición.
§
Determinar las fuentes de ruido provenientes de los vehículos requeridos.
§
Medición de niveles de presión sonora.
§
Análisis de los datos obtenidos.
Ø
Implementación del modelo de ruido
§
Evaluar los modelos de predicción con los valores obtenidos en la medición.
§
Determinar el modelo que se acerque más a las mediciones realizadas sobre la Av. Cra. 30.
§
Realizar ajustes si es requerido. 44
Ø
Elaboración del mapa de ruido
§
Determinar el tipo de mapa de ruido a realizar
§
Elaborar el mapa de ruido con los valores obtenidos en el modelo de predicción escogido.
Ø
Elaboración del proyecto
§
Elaboración y presentación del documento de proyecto final a la facultad.
3.4. HIPÓTESIS Es posible realizar una predicción de ruido para un tramo de la Av. Boyacá evaluando variables propias de esta avenida en los modelos de ruido como lo son el flujo y densidad vehicular (pesados, livianos y motocicletas), la velocidad promedio, material y pendiente de la calzada. A partir de modelos como el inglés, francés y alemán. 3.5. VARIABLES 3.5.1. Variables Independientes Las conforman los modelos de predicción de ruido utilizados en la investigación; alemán, francés e inglés, junto con las variables presentes en ellos: -
Velocidad vehículos.
-
Ancho de la calzada.
-
Flujo vehicular.
-
Tipo suelo de la avenida.
-
Potencia acústica.
-
Densidad de vehículos (livianos y pesados).
-
Pendiente de la calzada.
45
3.5.2. Variables Dependientes Las conforman todos los resultados finales de la investigación dependiente de los modelos de predicción: -
Predicción de ruido.
-
Niveles obtenidos por medio de los modelos.
-
Mapa de ruido.
46
4. DESARROLLO INGENIERÍL El desarrollo de este proyecto parte de la selección de dos tramos con condiciones similares correspondientes a la Av. Cra. 30 y la Av. Boyacá, para la realización de mediciones de nivel sonoro equivalente en ponderación A, L Aeq, en jornada diurna y para la posible comparación y aplicación de un modelo de predicción de ruido. 4.1. Características de similitud entre los tramos escogidos de la Av. Boyacá y Av. Cra. 30. 4.1.1. Ancho calzada En la Av. Cra. 30 en sentido norte – sur, el ancho de la calzada es de 18,4 m de longitud y en sentido sur – norte es de 16,7 m de ancho. En la Av. Boyacá el ancho de la calzada es de 17,5 m de longitud en ambos sentidos. Se presenta una diferencia relativa entre los anchos de las calzadas de 4,89 % cuando el ancho es de 18,4 m y 4,79 % cuando el ancho es de 16,7 m, tomando como referencia el ancho de calzada de la Av. Cra. 30. 4.1.2. Número de carriles Ambas avenidas son de cuatro carriles. La Av. Cra. 30 tiene un carril de uso único para los buses de Transmilenio y tres para el resto de vehículos que circulan, mientras que la Av. Boyacá utiliza los cuatro carriles para todo tipo de vehículos. Para la predicción de ruido en la Av. Boyacá suponemos la existencia de troncales de Transmilenio, en donde un carril se destinará para el mismo y los otros tres para los demás vehículos. Siendo así, la distribución de carriles igual que en la Av. Cra. 30. 4.1.3. Características del separador Ambos separadores son de césped y presentan árboles de aproximadamente 3 m de altura con distribución espaciada. Las longitudes del ancho del separador en la Av. Cra. 30 varían a lo largo del tramo, como se muestra a continuación:
47
Tabla 5. Longitudes del ancho del separador en el tramo de la Av. Cra. 30 en ambos sentidos. Tramo
Cra 30 Sentido Norte – Sur
Cra 30 Sentido Sur – Norte
Punto Ancho del Separador [m] Cra 47 17,24 Cll 88 B 17,24 Cll 86 D 15,75 Cll 85B 15,75 Cra 50 (puente) 15,75 Cll 79 16,50 Cll 77 16,50 Entre Cll 76 – 74 14,90 Cll 73 13,50 Cll 71 13,50 Diag 71 Bis 13,50 Cll 71 13,50 Cll 71 C 13,50 Cll 73 13,50 Entre Cll 73 – 76 14,90 Cll 77 16,50 Cll 79 16,50 Cra 28 C 15,75 Cra 28 15,75 Cra 24 17,24 Cll 89 17,24
El ancho del separador en la avenida Boyacá mide 8 m y se mantiene constante su ancho a lo largo de todo el tramo comprendido desde la 152B hasta la 169B. 4.1.4. Paisaje arquitectónico El tramo de la Av. Cra.30 comprende conjuntos residenciales de 5 pisos aproximadamente, algunos establecimientos comerciales, sedes de empresas y casas las cuales son de un solo piso. Algunas secciones son lotes sin construir de suelo en césped o en pavimento. Las fachadas están compuestas en su mayoría por vidrio y ladrillo.
48
En el tramo de la Av. Boyacá, se encuentran en su mayoría conjuntos residenciales de casas y edificios, lo que se podría estimar como un sector residencial. No hay establecimientos comerciales, solo algunos almacenes de cadena como Carrefour, Farmatodo y Carulla. También hay secciones en las que no hay construcción por consiguiente no hay una fachada cercana a la vía, en estas el suelo es de césped. Se encuentran algunos árboles localizados en las aceras de ambos tramos. 4.1.5. Ciclo ruta En la Av. Cra. 30 hay ciclo ruta únicamente en el sentido Sur – Norte y en la Av. Boyacá hay ciclo ruta en ambos sentidos. Esta tiene un ancho de 2,5 m. El flujo de ciclistas en ambas avenidas es bajo. 4.1.6. Ancho de las aceras En la Av. Boyacá el ancho total de la acera incluyendo la ciclo ruta es de 8,8 m en ambos sentidos, y se mantiene igual a lo largo de todo el tramo. La distancia entre la fachada y el borde de la acera en cada uno de los puntos de medición se presenta en las siguientes tablas: Tabla 6. Longitud de la acera Tramo Norte - Sur Av. Boyacá. Tramo Norte - Sur Av. Boyacá Punto Punto Longitud [m] 1 Cll 169 B 12,9 2 Cll 169 A 20,0 3 Cll 168 A 36,0 4 Cll 167 22,5 5 Entre Cll 167 – 163 24,0 6 Cll 163 Mayor a 50 metros 7 Entre Cll 163 – 160 23,0 8 Cll 153 14,3
49
Tabla 7. Longitud de la acera Tramo Sur - Norte Av. Boyacá. Tramo Sur - Norte Av. Boyacá Punto Punto Longitud [m] 1 Cll 152 B 22,5 2 Entrada Carulla 21,6 3 Cll 160 17,7 4 Entre Cll 160 – 163 15,7 5 Cll 163 13,3 6 Cll 165 41,0 7 Cll 167 25,1 8 Cll 168 A 18,1 9 Cll 169 A 64,0 La longitud de la acera en la av. Cra. 30, para cada uno de los puntos de medición se presenta en las siguientes tablas: Tabla 8. Longitud de la acera Tramo Norte - Sur Av. Cra 30. Tramo Norte - Sur Av. Cra 30 Punto Longitud [m] Cra 47 10,0 Cll 88 B 8,5 Cll 86 D 10,4 Cll 85 B 5,6 Cra 50 (puente) 11,3 Cll 79 6,3 Cll 77 7,7 Entre Cll 76 - 74 4,1 Cll 73 9,7 Cll 71 8,2 Diag 71 Bis 14,1 Tabla 9. Longitud de la acera Tramo Sur - Norte Av. Cra 30. Tramo Norte - Sur Av. Cra 30 Punto Longitud [m] Cra 47 10,0 Cll 88 B 8,5 Cll 86 D 10,4 Cll 85 B 5,6 50
Cra 50 (puente) Cll 79 Cll 77 Entre Cll 76 - 74 Cll 73 Cll 71 Diag 71 Bis
11,3 6,3 7,7 4,1 9,7 8,2 14,1
4.1.7. Flujo de peatones En ambas avenidas el flujo de peatones es bajo, lo que fue de preferencia para la medición ya que el ruido provocado por las personas puede alterar los resultados. Las imágenes de los tramos de medición se encuentran en el anexo 1. 4.2. Protocolo de Medición 4.2.1. Ubicación de los puntos de Medición La longitud de los tramos de estudio en ambas avenidas fueron escogidos por su similitud de características, como ancho de la calzada, número de carriles, ancho de las aceras, ancho del separador, ciclo ruta, flujo de peatones y paisaje arquitectónico. La separación entre los puntos de medición siguiendo la resolución 0627 de 2006; no más de 250m de separación entre puntos de medición. Además, la longitud de los tramos de medición deber ser significativa para poder determinar el comportamiento de las variables necesarias en la aplicación los modelos de predicción de ruido. El tramo de la Av. Cra. 30 escogido comprende desde la carrera 47 con 30 hasta la calle 71B, el cual abarca 1722 Km y el tramo de la Av. Boyacá comprende desde la calle 169B hasta la calle 152B, el cual abarca 1507 Km. Estas longitudes se escogieron debido a la similitud de las características
51
físicas de las vías ya que en la Av, Cra 30 a partir de la calle 69 el paisaje arquitectónico cambia, aparece una paralela en la vía y el separador central desaparece. De esta manera se determinaron 15 puntos de medición sobre la Av. Cra. 30 en ambos lados de la calzada y 17 puntos de medición sobre la Av. Boyacá 30 en ambos lados de la calzada, separados entre sí 200 metros aproximadamente. La distancia específica entre cada punto de medición se presenta en las siguientes tablas: Tabla 10. Distancia entre puntos de medición de la Av. Cra. 30 sentido Norte – Sur. Av. Cra. 30 Sentido Norte – Sur Punto Punto A Punto B Distancia [m] 1 Cra 47 Cll 88 B 198 2 Cll 88 B Cll 86 D 208 3 Cll 86 D Cll 85 B 216 4 Cll 85 B Cra 50 (puente) 240 5 Cll 79 Cll 77 224 6 Cll 77 Entre Cll 76 - 74 200 7 Entre Cll 76 – 74 Cll 73 215 8 Cll 71 Diag 71 Bis 221 Longitud Total 1722 Tabla 11. Distancia entre puntos de medición Av. Cra. 30 sentido Sur - Norte. Av. Cra. 30 Sentido Sur – Norte Punto Punto A Punto B Distancia [m] 1 Cll 71 Cll 71 C 185 2 Cll 73 Entre Cll 73 – 76 215 3 Entre Cll 73 - 76 Cll 77 194 4 Cll 77 Cll 79 222 5 Cra 28 C Cra 28 236 6 Cra 28 Cra 24 245 7 Cra 24 Cll 89 156 Longitud Total 1453
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Tabla 12. Distancia entre puntos de medición Av. Boyacá sentido Norte - Sur.
Av. Boyacá Sentido Norte - Sur Punto Punto A Punto B Distancia [m] 1 Cll 169 B Cll 169 A 153 2 Cll 169 A Cll 168 A 187 3 Cll 168 A Cll 167 171 4 Cll 167 Entre Cll 167 – 163 212 5 Entre Cll 167 - 163 Cll 163 163 6 Cll 163 Entre Cll 163 – 160 161 7 Entre Cll 163 - 160 Cll 160 163 8 Cll 153 Cll 152 B 145 Longitud Total 1355 Tabla 13. Distancia entre puntos de medición Av. Boyacá sentido Sur - Norte.
Av. Boyacá Sentido Sur -Norte Punto Punto A Punto B Distancia [m] 1 Cll 152 B Entrada Carulla 132 2 Entrada Carulla Cll 153 165 3 Cll 160 Entre Cll 160 – 163 163 4 Entre Cll 160 - 163 Cll 163 161 5 Cll 163 Cll 165 163 6 Cll 165 Cll 167 212 7 Cll 167 Cll 168 A 171 8 Cll 168 A Cll 169 A 187 9 Cll 169 A Cll 169 B 153 Longitud Total 1507
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Mapa de los puntos de medición en la Av. Cra. 30 sentido Norte – Sur Parte 1, 2 y 3. Imagen 1. Av. Cra. 30 sentido Norte – Sur Parte 1 comprendido entre la Calle 71C hasta la Calle 78
Imagen 2. Cra 30 sentido Norte – Sur Parte 2, Comprendido entre la calle 78 hasta la Calle 86A
54
Imagen 3. Av. Cra 30 sentido Norte – Sur Parte 3 Comprendido entre la Calle 86A hasta El puente de la Autopista Norte
Mapa de los puntos de medición en la Av. Cra. 30 sentido Sur - Norte Partes 1, 2 y 3. Imagen 4. Av. Cra 30 sentido Sur Norte Parte 1, Comprendido entre la Calle 70 hasta la Calle 72
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Imagen 5. Av. Cra 30 sentido Sur Norte Parte 2, Comprendido entre la Calle 74A hasta la Calle 80.
Imagen 6. Av. Cra 30 sentido Sur Norte Parte 3 Comprendido ente la Calle 80 hasta la Calle 89
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Mapa de los puntos de medición en la Av. Boyacá en ambos sentidos Partes 1, 2 y 3. Imagen 7. Av. Boyacá Parte 1, Comprendido entre la Calle 169B hasta la Calle 167
Imagen 8. Av. Boyacá Parte 2, Comprendido entre la Calle 167 hasta la Calle 160
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Imagen 9. Av. Boyacá Parte 3, Comprendido entre la Calle 153 hasta la Calle 152.
4.2.2. Horarios de Medición Las mediciones fueron realizadas los días lunes y jueves entre 10:00 am a 1:00 pm, se escoge este horario de medición ya que el flujo vehicular es menor y no se presentan trancones o embotellamientos. En el caso en que se presentaron trancones o cambios notables en el flujo no habituales, las mediciones no se tuvieron en cuenta y fueron repetidas nuevamente en algunos puntos. Esta condición del flujo vehicular es importante ya que no sería valido aplicar un modelo de ruido donde la velocidad de los vehículos no alcanza una estabilización. Las mediciones sobre la Av. Cra. 30 se realizaron durante cuatro semanas del mes de marzo, y las mediciones sobre la Av. Boyacá se realizaron durante cuatro semanas del mes de abril. Las mediciones se realizaron en meses y días entre semana no festivos ni sábados que corresponden a jornadas habituales de funcionamiento de la ciudad, ya que la mayoría de las personas se movilizan usualmente hacia sitios de trabajo o estudio. Por dicha razón en el mes de abril no se tiene en cuenta semana santa en la cual hay receso en las actividades habituales.
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El tiempo de medición en cada punto fue de ocho minutos con una repetición realizada un día diferente en el mismo horario, para obtener una medición total por punto de diez y seis minutos. Se toma este tiempo de medición para lograr una estabilización del nivel y tomando en cuenta el tiempo de medición que exige la norma de mínimo de quince minutos en total. No se realizaron mediciones durante días lluviosos y se obviaron mediciones en las cuales hubiera presencia significativa de otras fuentes diferentes a la del propósito de medición, que en este caso es el tráfico vehicular. A continuación se presenta el horario de medición especificando por colores los tramos medidos: Tabla 14. Clasificación por color de los tramos de medición. Av. Cra 30 Sur – Norte Av. Cra 30 Norte Sur Av. Boyacá Norte – Sur Av. Boyacá Sur – Norte
Tabla 15. Mediciones Realizadas en el mes de marzo.
Hora Lunes 7 Lunes 14 10:00 Cra 47 Cll 71 10:15 Cll 88 B Cll 71 C
Marzo Jueves 17 Jueves 24 Cll 85B Cll 77 Cra 50 Cll 79
10:30 Cll 88
Cll 79
11:00 11:15
Cll 77 Cll 79
11:30
Cra 28 C
Cll 77 Cra 28 Entre Cll 76 – 74 Cra 24 Cll 73 Cll 89 Entre Cll 76 Cll 71 – 74
Cll 73 Entre Cll 73 10:45 Cll 86 D – 76
Cra 28 C
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Lunes 28 Cll 77 Cll 71 Diag 71 Bis
Jueves 31 Cll 169 B Cll 169 A
Cra 47
Cll 167 Entre Cll 167 - 163 Cll 163 Entre Cll 163 - 160
Cll 88 B Cll 86 D Cll 85 B
Cll 168 A
11:45
Cra 28
Diag 71 Bis
12:00 12:15 12:30
Cra 24 Cll 89
Cll 71 Cll 71C Cll 73 Entre Cll 73 – 76
12:45
Cll 73
Cra 50 Cll 79
Cll 160 Entre 153 152B Cll 152 B
Tabla 16. Mediciones Realizadas en el mes de abril. Abril Hora Lunes 4 Jueves 7 10:00 Cll 169 B Cll 160 10:15 Cll 169 A Entre Cll 160 - 163 10:30 Cll 168 A Cll 163 10:45 Cll 167 Cll 165 11:00 Entre Cll 167 - 163 Cll 167 11:15 Cll 163 Cll 168ª 11:30 Entre Cll 163 - 160 Cll 169ª 11:45 Cll 160 Cll 169B 12:00 Cll 153 Cll 152 B 12:15 Cll 152 B Entrada Carulla 12:30 Cll 152 B Fin Edificios 12:45 Entrada Carulla Cll 160 13:00 Fin Edificios Entre Cll 160 - 163
Lunes 11 Cll 163 Cll 165 Cll 167 Cll 168A Cll 169A Cll 169B
4.2.3. Equipo de Medición utilizado Para efectuar las mediciones se utilizó el Sonómetro Clase 2 Svantek 943A, base para sonómetro, base de mono pié de 4m de altura y decámetro. 4.2.4. Datos de Calibración Entrada....................... Micrófono Tipo de Calibración Micrófono............ Sensibilidad: 50,1 mPa Polarización del micrófono........... 0 V Rango de medición........... 130 dB Integración Leq............. Linear Delay................. 25seg.
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Tiempo de Integración. ....... 8 min. Buffer Step………………….. 8 seg. Ciclo de Repetición............ 1 Líneas de 1/3 de octava............ 30+3 Filtro de 1/3 de Octava........... Lin Buffer de 1/3 de octava........ ON Número de histogramas........ 3+33 Perfil 1: Ponderación A, Respuesta Slow Perfil 2: Ponderación Lin, Respuesta Slow Perfil 3: Ponderación C, Respuesta Fast 4.2.5. Posicionamiento del equipo de medición El Sonómetro se ubicó sobre un trípode de ajustado a un mono pié de 4 m de altura asegurado a una base de micrófono el cual no permitía el movimiento durante el tiempo de medición, este montaje se ubicó a una distancia de 3 m de la fachada para evitar reflexiones y aproximadamente a 10 m del carril del centro. Se realizan en cada punto dos mediciones de nivel sonoro equivalente en ponderación A, L Aeq con un tiempo de integración de 8 minutos y filtro de ponderación temporal Slow; tal como lo sugiere la Directiva 2002/49/CE del parlamento europeo y del consejo, sobre la evaluación y gestión del ruido ambiental. 4.3. Recolección de las variables utilizadas en los modelos 4.3.1. Velocidad Promedio Los datos de velocidad de ambas avenidas se obtuvieron realizando una medición, por medio de dos cámaras de video situadas a 30 m de distancia entre sí y durante 20 minutos. Por medio de los videos se calcula la velocidad de los vehículos teniendo en cuenta el tiempo y la distancia recorrida por los vehículos. Estas mediciones se realizaron en dos días diferentes de la misma semana.
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4.3.2. Características geométricas de las vías Los datos de inclinaciones de las vías, ancho de las calzadas, ancho de separador, ancho de la acera y material de la calzada; fueron obtenidos a partir de planos facilitados por el I.D.U., instituto de desarrollo urbano de Bogotá. 4.3.3. Flujo Vehicular Los datos de flujo vehicular fueron obtenidos mediante el conteo por tipo de vehículos que circulaban en las avenidas Cra 30 y Boyacá entre las 10:00 a.m. y 1:00 p.m. Este conteo se realizó durante 1 hora dos días a la semana por dos semanas. Para cada uno de los sentidos en ambas avenidas. Los resultados de los conteos fueron promediados y se obtuvieron los datos necesarios para ingresar a cada modelo. 4.3.4. Nivel de Potencia acústica El nivel de potencia acústica requerido para el modelo francés del vehículo en estudio, en este caso de un bus de Transmilenio, se obtuvo mediante un informe de una medición realizada en los parqueaderos de Transmilenio. La medición arroja el nivel de presión sonora emitido por un bus, y por medio de la siguiente ecuación se obtiene el nivel de potencia acústica L WA.
Donde: Lw: Nivel de potencia acústica Lp: Nivel de presión sonora Q: Factor de Directividad. r: Distancia entre el receptor y la fuente [m]. Las especificaciones de la medición se encuentran en el anexo 2.
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4.4. Método para aplicación de los modelos Para la implementación de los modelos se realizó un software de cálculo en la herramienta MatLab®, donde se introdujeron los algoritmos necesarios para las predicciones. A continuación se muestra un esquema de las variables que se deben ingresar a cada uno de los cuatro modelos en el software y los datos que arroja como resultado.
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a s e l b a i r a v o d n a c i f i c e p s e , n ó i c c i d e r P e d s o l e d o s o M d a e j d o r o r l u a c s l o á d c a t a r l a u p s e r ® y b r a a L t s a e r M g n n i e o l u c l á c e d o m t i r o g l a l e d a m e u q s E . 2 a c i f á r G
4 6
Imagen 10. Software de cálculo para los modelos de predicción de ruido de tráfico rodado implementados en MatLab®.
4.5. Elaboración del mapa de Ruido Para la elaboración del mapa de ruido, se capturó una imagen de mapa de bits (bmp) desde Google Maps™ del tramo escogido sobre la avenida Boyacá el cual comprende desde la calle 170 hasta la calle 152 con Av. Boyacá. Luego, en el software CadnaA® se importó esta imagen para tomarla como base, es decir sobre esta, se trazaron zonas edificadas, zonas verdes, edificios y calles. Finalmente se eliminó la imagen original y como resultado se obtuvo un mapa de la avenida Boyacá en el software CadnaA®. Sobre la carretera de la Av. Boyacá dentro del mapa se trazó una fuente lineal y en sus propiedades se le ingresó el nivel de presión sonora equivalente en ponderación A, promediado correspondiente al resultado de la predicción sobre esta vía (considerando el nivel de presión sonora constante a lo largo de todo el tramo escogido ya que no se presentaron variaciones de más de 5 dBA). Finalmente se obtuvo el mapa de ruido con los colores correspondientes al nivel de presión sonora equivalente en ponderación A, L Aeq sobre el tramo de la
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avenida Boyacá. En el anexo 4 se presentan los mapas de ruido con y sin la implementación de Transmilenio. A continuación, se muestra la desviación estándar que presentan los niveles obtenidos en las mediciones sobre la Av. Boyacá en ambos sentidos. Para calcular las desviaciones estándar a lo largo de los dos tramos se convierten valores de nivel de presión sonora en ponderación A, L Aeq a valores de presión sonora con el fin de utilizar valores en escala lineal. La conversión se especifica en el anexo 3. Tabla 17. Desviación estándar de los niveles de presión sonora equivalente en ponderación A, LAeq medidos en la Avenida Boyacá.
TRAMO
Av. Boyacá Sentido Norte - Sur
Av. Boyacá Sentido Sur - Norte
PUNTO Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A Cll 167 Entre Cll 167 – 163 Cll 163 Entre Cll 163 – 160 Cll 160 Entre Cll 153 - 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 Entre Cll 160 – 163 Cll 163 Cll 165
LAeq Desviación Mediciones Estándar [dBA] [dBA]
Desviación Estándar en ambos sentidos [dBA]
Promedio Energético [dBA]
55,3
73,2
70,8 72,5 72,2 74,5 72,3 72,2
54,9
72,8 71,9 74,0 73,8 74,0 74,7 74,7 74,3 73,2 74,0 73,2 66
55,1
Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
73,5 72,9 71,4 71,8
Los valores de desviación estándar presentes en la tabla anterior están en escala logarítmica lo que indica que el nivel promedio para el tramo de estudio en ambos sentidos es 73,2 dBA y tiene una desviación estándar para ambos sentidos de 55,3 dBA, es decir que este valor puede variar entre 73,13 y 73,27 dBA lo que nos indica una desviación estándar de los datos muy pequeña. Debido a que las variaciones de nivel no superan los 5 dBA, se considera el nivel promedio obtenido de las mediciones como el nivel constante a lo largo del tramo, el cual fue usado como valor de emisión de nivel presión sonora en la fuente lineal para la realización del mapa de ruido en CadnaA®. Igualmente, para la predicción de ruido realizada en la Av. Boyacá con la implementación de Transmilenio, se halló la desviación estándar de los datos de nivel obtenidos por punto mediante el modelo Inglés y su nivel promedio a lo largo del tramo. La conversión de los datos a presión sonora se muestra en el Anexo 3. Los datos se presentan en la siguiente tabla: Tabla 18. Desviación estándar de los niveles de presión sonora equivalente en ponderación A, LAeq obtenidos a partir de la predicción de ruido en la Avenida Boyacá. TRAMO
PUNTO
Cll 169 B Cll 169 A Av. Boyacá Cll 168 A Sentido Cll 167 Norte - Sur Entre Cll 167 – 163 Cll 163
LAeq Desviación Desviación Promedio Predicción Estándar en Estándar Energético de ruido ambos sentidos [dBA] [dBA] [dBA] [dBA] 69,85 69,85 69,85 33,9 47,2 69,4 70,18 70,18 70,18 67
Entre Cll 163 – 160 Cll 160 Entre Cll 153 - 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 Av. Boyacá Entre Cll 160 Sentido – 163 Sur – Norte Cll 163 Cll 165 Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
70,05 70,05 70,05 70,05 68,6 68,6 68,6 68,78 68,78 68,78 68,76 68,76 68,76 68,76 68,76
27,8
Ya que la desviación estándar para ambos sentidos es de 47,2 dBA, el nivel promedio de 69,4 dBA puede variar entre 69,37 y 69,43 dBA. Las variaciones de nivel a lo largo del tramo no superan los 5 dBA por esta razón se utiliza el nivel promedio de los resultados de la predicción como el nivel de emisión sonora de la fuente lineal utilizada para la realización el mapa de ruido en CadnaA®. El cálculo de las desviaciones estándar de los datos obtenidos en las mediciones sobre la av. Boyacá en las condiciones actuales y los obtenidos en la predicción de ruido con el funcionamiento de Transmilenio; se hace con el fin de mostrar que el nivel no varía a lo largo del tramo más de 5 dBA y en la presentación de un mapa de ruido los colores que representan los niveles tienen intervalos de 5 dBA, por lo tanto esto no afecta la presentación de los datos en el mapa de ruido.
68
5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS 5.1. Variables Necesarias para la aplicación de los Modelos de Predicción de Ruido de Tráfico Rodado Algunas de las variables necesarias para aplicar cada uno de los cuatro modelos de ruido de tráfico rodado fueron medidas y otras se obtuvieron a partir de fuentes de información ya establecida. Dichas variables se recolectaron tanto para la Av. Cra. 30 como para la Av. Boyacá. Estos datos se presentan a continuación. 5.1.1. Variables Medidas 5.1.1.1.
Flujo Vehicular
Los datos de flujo vehicular se obtuvieron mediante el conteo de vehículos durante 1 hora, dentro del horario de medición (entre 10:00 am y 1:00 pm) los días lunes y jueves con dos repeticiones. Se escogieron estos dos días ya que ambos son entre semana, en el mismo horario en el cual no hay congestión vehicular y por ello se considera que el flujo vehicular es muy similar durante todos los días entre semana en dicha jornada. No se incluyeron los periodos de vacaciones como semana santa donde las actividades normales son interrumpidas. Se realizó un conteo para cada una de las avenidas y para cada uno de sus sentidos; norte – sur y sur – norte. Para el conteo se clasificaron los vehículos de la siguiente manera: Vehículos Livianos: todo tipo de automóviles de 2 ejes y 4 ruedas. Camión Liviano o camionetas con platón. Vehículos Pesados de 2 ejes de carga: Camión, volqueta, camión Liviano. Buses de Transmilenio. Buses de Servicio Público. Vehículos Pesados de 3 o más Ejes: Camiones, Carro tanques Motos: vehículo de 2 ruedas. Buses intermunicipales y escolares para el caso de la Av. Boyacá. 69
A continuación se presentan los datos obtenidos en cada conteo: §
Avenida Cra. 30, Sentido Norte – Sur: Tabla 19. Flujo vehicular medido en Avenida Cra. 30 Sentido Norte – Sur. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00 p.m. Av. Cra 30 Sentido Norte - Sur Tipo de Vehículo Numero [Veh/h] Porcentaje de Vehículos [%] Carros 4475 80,21 Motos 594 10,64 Camiones livianos 210 3,76 Camiones 2 ejes 143 2,56 Camiones 3 o más ejes 67 1,20 Buses de Servicio Público 54 0,96 Buses de Transmilenio 36 0,64 80,21 4475 TOTAL Carros 594 10,64 TOTAL Motos 510 9,14 TOTAL Pesados 100 5579 TOTAL §
Avenida Cra. 30, Sentido Sur – Norte:
Tabla 20. Flujo vehicular medido en Avenida Cra. 30 Sentido Sur – Norte. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00 p.m. Av. Cra 30 Sentido Sur - Norte Tipo de Vehículo Numero [Veh/h] Porcentaje de Vehículos [%] Carros 5348 80,78 Motos 708 10,69 Camiones livianos 232 3,50 Camiones 2 ejes 140 2,11 Camiones 3 o más ejes 70 1,05 Buses de Servicio Público 60 0,90 Buses de Transmilenio 62 0,93 80.78 5348 TOTAL Carros 708 10.69 TOTAL Motos 564 8,51 TOTAL Pesados 100 6620 TOTAL 70
§
Avenida Boyacá, Sentido Norte – Sur:
Tabla 21. Flujo vehicular medido en Avenida Boyacá. Sentido Norte – Sur. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00 p.m. Av. Boyacá Sentido Norte - Sur Tipo de Vehículo Numero [Veh/h] Porcentaje de Vehículos [%] Carros 1004 66,40 Motos 160 10,58 Camiones livianos 126 8,33 Camiones 2 ejes 80 5,29 Camiones 3 o más ejes 38 2,51 Buses de Servicio Público 78 5,15 Buses Escolar 26 1,71 66,40 1004 TOTAL Carros 160 10,58 TOTAL Motos 348 23,01 TOTAL Pesados 100 1512 TOTAL §
Avenida Boyacá, Sentido Sur – Norte:
Tabla 22. Flujo vehicular medido en Avenida Boyacá. Sentido Sur – Norte. En los días lunes y jueves con dos repeticiones cada uno, en la jornada comprendida entre las 10:00 a.m. y 1:00 p.m. Av. Boyacá Sentido Sur - Norte Tipo de Vehículo Número [Veh/h] Porcentaje de Vehículos [%] Carros 962 72,11 Motos 166 12,44 Camiones livianos 54 4,04 Camiones 2 ejes 44 3,29 Camiones 3 o más ejes 32 2,39 Buses de Servicio Público 52 3,89 *Buses fijos 24 1,79 72,11 962 TOTAL Carros 166 12,44 TOTAL Motos 206 15,44 TOTAL Pesados 100 1334 TOTAL
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Según los datos anteriores, se observa que el flujo de carros predominante en ambas avenidas y en ambos sentidos es el de vehículos livianos. En promedio es del 80,50 % en la avenida Cra 30, y 69,26 % en la avenida Boyacá. Boyacá. No se presentan grandes variaciones del flujo vehicular entre los dos sentidos en la Avenida Cra. 30, 30, mientras que en la Avenida Boyacá Boyacá se presentan presentan variaciones del flujo entre ambos sentidos. Para vehículos pesados, livianos y motos la variación fue de 7,57 %, 5,71 % y 1,86 % respectivamente respecto al flujo medido en la avenida Cra. 30. 5.1.1.2.
Velocidad Promedio
Los datos de velocidad de ambas avenidas se obtuvieron realizando una medición por medio de dos cámaras de video situadas a 30 m de distancia entre sí. Se realizó una repetición por tramo de medición durante los días lunes y jueves en la jornada de 10:00 a.m. a 1:00 p.m, en ambos sentidos. Los tramos donde se realizaron las mediciones de velocidad fueron: Tabla 23. Puntos de Medición de Velocidad en la Av. Cra. 30 y en la Av. Boyacá en ambos sentidos. AVENIDA Av. Cra – Sur – Sur Av. Cra Norte Av. Sentido Sur Av. Sentido Norte
30 Norte 30
Sur
Boyacá Norte –
TRAMO 1 DE MEDICIÓN Cra 47 con Av. Cra 30 Cra 24 con Av. Cra 30 Calle 169 con Av. Boyacá
TRAMO 2 DE MEDICIÓN Calle 86A con Av. Cra 30 Calle 85 con Av. Cra 30 Calle 163 con Av. Boyacá
TRAMO 3 DE MEDICIÓN Calle 73 con Av. Cra 30 Calle 73 con Av. Cra 30 Calle 152B con Av. Boyacá
Boyacá Calle 169 con Av. Calle 163 con Av. Calle 152B con Sur – Boyacá Boyacá Av. Boyacá
Las mediciones de velocidad son una muestra representativa pues se toman dos días de la semana con un mismo horario y una repetición. Se tomaron tres tramos de cada una de las vías, donde los vehículos transitaran con una
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velocidad constante, es decir secciones en las cuales no había semáforos ni cruces. La siguiente tabla muestra los datos obtenidos de velocidad promediados por tipo de vehículo para cada uno de los sentidos. Tabla 24. Datos de Velocidad medidos en la Av. Cra 30 y Av. Boyacá en sentidos Norte – Norte – Sur Sur y Sur - Norte. Tipo de Vehículo Carros Camiones 2 Ejes Camiones 4 Ejes Buses Motos Buses de Transmilenio VEL MEDIA LIVIANOS VEL MEDIA MEDIANOS (para modelo Americano) VEL MEDIA PESADOS (para modelo Americano) VEL MEDIA PESADOS Velocidad MEDIA PARA TODOS LOS VEHÌCULOS VELOCIDAD MEDIA EN CADA AVENIDA
Av. Cra 30 Av. Cra 30 Av. Boyacá Av. Boyacá Norte – Norte – Sur Sur Sur - Norte Norte – Norte – Sur Sur Sur – Sur – Norte Norte [Km/h] [Km/h] [Km/h] [Km/h] 33,6 64,8 75,6 67,0 39,0 51,0 63,0 56,0 31,2 45,0 73,6 60,0 30,0 44,0 64,8 54,2 45,0 54,0 63,0 64,0 Actualmente Actualmente 54,0 60,0 no Circulan no Circulan 39,3 59,4 69,3 65,5
34,5
47,5
63,9
55,1
42,6 38,6
52,5 50,0
73,6 67,1
60,0 56,7
38,8
53,1
68,0
60,2
46,0
64,1
Los vehículos que transitan a mayor velocidad en la Av. Cra. 30 en ambos sentidos son son los vehículos livianos livianos con una velocidad velocidad promedio de 49,4 Km/h y al igual en la Av. Boyac Boyacá á con velocidad promedio de 67,4 Km/h. La velocidad promedio de los todos vehículos en la Av. Cra. 30 sentido Norte – Sur es de 38,8 Km/h y sentido Sur – – Norte Norte es de 50 Km/h, lo cual indica una diferencia de 14,3 Km/h entre ambos sentidos. En la Av. Boyacá la velocidad 73
promedio de todos los vehículos en sentido Norte – – Sur es de 68 Km/h y sentido Sur – – Norte es de 60,2 Km/h, con una diferencia de 7,8 Km/h entre ambos sentidos. En la siguiente tabla se muestra la diferencia relativa en porcentaje de las velocidades medias entre ambas avenidas. Tomando como referencia las velocidades medidas en la Av. Cra. 30, ya que las variables obtenidas en esta avenida se ingresarán a los modelos de ruido para escoger el que más se ajuste con las mediciones realizadas. Tabla 25. Diferencia relativa en porcentaje de las velocidades v elocidades medias entre ambas avenidas por cada sentido, tomando como referencia las mediciones de la Av. Cra. 30.
Velocidades Medias Velocidad media livianos Velocidad Media Medianos (Americano) Velocidad Media Pesados Velocidad Media Pesados (Americano) Velocidad Media Para todos los Vehículos Velocidad Media En Cada Avenida
Sentido Sentido Norte Sur – Sur – Sur [%] Norte [%] 76,33 10,26 85,21 16,00 73,83 13.40 72,76 14,28 75,25 13,37 39,4
5.1.2. Variables Obtenidas Obtenidas a partir de Información 5.1.2.1.
Inclinación de la Vía
Los datos de inclinación de las vías en ambas avenidas se obtuvieron de mapas proporcionados por el Instituto de Desarrollo Urbano IDU, correspondientes al contrato de construcción de la calzada de Transmilenio en la Av. Cra. 30 y contrato de construcción 148/00 de la Av. Boyacá sector Calle 138 a Calle 170 (Av. San José). En la siguiente tabla se presentan los valores en porcentajes de la pendiente en cada uno de los puntos de medición de la Av. Cra. 30 en ambos sentidos.
74
Tabla 26. Valores de porcentajes de la pendiente en los puntos de medición de la Av. Cra. 30, en ambos sentidos, entre Calle 89 y Calle 71.
Tramo
Punto Cra 47 Cll 88 B Cll 86 D Cll 85B Cra 50 (puente) Av. Cra 30 Sentido Cll 79 Norte – Sur Norte – Sur Cll 77 Entre Cll 76 – 76 – 74 Cll 73 Cll 71 Diag 71 Bis Cll 71 Cll 71 C Cll 73 Entre Cll 73 – 73 – 76 Av. Cra 30 Sentido Cll 77 Sur – Sur – Norte Norte Cll 79 Cra 28 C Cra 28 Cra 24 Cll 89
Inclinación de la vía [%] 0,45 0,30 0,30 0,30 0,70 0,63 0,63 0,63 0,25 0,25 0,25 0,90 0,90 0,50 0,60 0,60 0,56 0,40 0,30 0,30 1,00
Los porcentajes de inclinación en esta vía se encuentran entre 0,2 5 y 1% Valores en porcentajes de la pendiente en cada uno de los puntos de medición de la Av. Boyacá en ambos sentidos.
75
Tabla 27. Valores de porcentajes de la pendiente en los puntos de medición de la Av. Boyacá en ambos sentidos entre Calle 152B y Calle 169B. Tramo
Av. Boyacá Sentido Norte - Sur
Av. Boyacá Sentido Sur – Norte
Punto Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A Cll 167 Entre Cll 167 – 163 Cll 163 Entre Cll 163 - 160 Cll 160 Entre Cll 153 - 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 Entre Cll 160 - 163 Cll 163 Cll 165 Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
Pendiente [%] 0,59 0,30 0,30 0,30 0,58 0,58 0,58 1,00 1,00 1,00 0,25 0,25 0,25 0,68 0,68 0,68 0,66 0,56 0,58 0,58 0,58
Al igual que en la Av. Cra. 30, los porcentajes de inclinación en esta vía se encuentran entre 0,25 y 1 % 5.2. Datos obtenidos a partir de las mediciones realizadas en la Av. Cra. 30 y Av. Boyacá de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq. En la siguiente tabla se muestra el promedio energético obtenido en las mediciones de Nivel de Presión Sonora Equivalente, L Aeq
76
Sobre la Avenida Cra. 30. Tabla 28. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medido por punto sobre la Av. Cra. 30, en ambos sentidos. Tramo
Punto Cra 47 Cll 88 B Cll 86 D Cll 85B Cra 50 (puente) Av. Cra. 30 Sentido Norte Cll 79 – Sur Cll 77 Entre Cll 76 - 74 Cll 73 Cll 71 Diag 71 Bis Cll 71 Cll 71 C Cll 73 Entre Cll 73 - 76 Av. Cra 30 Sentido Sur – Cll 77 Norte Cll 79 Cra 28 C Cra 28 Cra 24 Cll 89
77
LAeq [dB] 77,7 78,8 77,3 78,1 78,9 77,9 78,3 78,6 78,6 77,8 75,4 78,0 78,2 78,3 78,1 79,6 79,3 79,5 79,6 77,8 79,7
Gráfica 3. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq por punto sobre la Av. Cra. 30 en sentido Norte – Sur.
Av. Cra 30 Sentido Norte - Sur 80dBA 78dBA
79
79
79dBA
78
78
78
77
79
78
79 78
77dBA 76dBA
75
75dBA 74dBA 73dBA
Gráfica 4. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq por punto sobre la Av. Cra. 30 en sentido Sur – Norte.
Av. Cra 30 Sentido Sur - Norte 80dBA
80
80dBA
79
79
80
80
79dBA 79dBA
78
78
78
78
78
78dBA 78dBA 77dBA 77dBA
Con los valores obtenidos se halla el promedio energético de todos los puntos de medición sobre la Av. Cra. 30 sentido. Norte – Sur y Sur – Norte. Estos fueron de 78 y 78,9 dBA respectivamente.
78
Los Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medidos en la Av. Cra. 30 en sentido Norte – Sur varían entre 75,4 y 78,9 dBA, y en sentido Sur – Norte entre 77,8 y 79,7 dBA. Estas variaciones de nivel a lo largo de todo el tramo son inferiores a 3,5 dBA, lo cual no es una variación representativa y se podría considerar como una sección donde el nivel L Aeq se mantiene constante, ya que en los mapas de ruido los niveles se presentan por colores en intervalos de 5 dBA y no se hace una discriminación en variaciones inferiores. Sobre la Avenida Boyacá Tabla 29. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medido por punto sobre la Av. Boyacá. Tramo
Av. Boyacá Sentido Norte - Sur
Av. Boyacá Sentido Sur - Norte
Punto Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A Cll 167 Entre Cll 167 - 163 Cll 163 Entre Cll 163 - 160 Cll 160 Entre Cll 153 - 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 Entre Cll 160 - 163 Cll 163 Cll 165 Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
79
LAeq [dB] 70,8 72,5 72,2 74,5 72,3 72,2 72,8 71,9 74,0 73,8 74,0 74,7 74,7 74,3 73,2 74,0 73,2 73,5 72,9 71,4 71,8
Gráfica 5. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medido por punto sobre la Av. Boyacá sentido Norte - Sur.
Av. Boyacá Sentido Norte - Sur 75dBA 74dBA 73dBA 72dBA 71dBA 70dBA 69dBA 68dBA
74 72
74 72
72
74
73
72
72
71
Gráfica 6. Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq por punto sobre la Av. Boyacá sentido Sur – Norte.
Av. Boyacá Sentido Sur - Norte 75dBA
75 74
74dBA
75
74
74 73
73dBA
73
73
73 71
72dBA
72
71dBA 70dBA
69dBA
Se halla el promedio energético de todos los puntos de medición sobre la Av. Boyacá sentidos Norte – Sur y Sur – Norte, fueron de 72,8 y 73,7 dBA respectivamente.
80
Los niveles medidos en la Av. Boyacá en sentido Norte – Sur varían entre 70,8 y 74,5 dBA, y en sentido Sur – Norte entre 71,4 y 74,7 dBA. Las variaciones de nivel a lo largo de todo el tramo son inferiores a 3,7 dBA, lo cual no es una variación significativa y se podría considerar como una sección donde el nivel LAeq se mantiene constante al igual que el tramo de medición de la Av. Cra. 30. En la siguiente tabla se muestran las diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq, entre los dos sentidos de la avenida Cra. 30.
Tabla 30. Diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq, entre los dos sentidos de la avenida Cra. 30.
Avenida Cra. 30 Sentido Norte - Sur Cra 47 Cll 88 B Cll 86 D Cll 85B Cll 79 Cll 77 Entre Cll 76 - 74 Cll 73 Cll 71 Diag. 71 Bis
LAeq [dBA] 77,4 79,1 75,7 78,1 77,7 78,7 78,8 78,2 78,1 75,8
LAeq Sentido Sur – Norte [dBA] Diferencia LAeq [dBA] 3,0 Cll 89 80,4 0,9 Cra 24 78,1 4,2 Cra 28 79,9 1,8 Cra 28 C 80,0 2,0 Cll 79 79,7 1,1 Cll 77 79,8 0,3 Entre Cll 76 – 74 78,4 0,5 Cll 73 78,7 0,2 Cll 71 78,4 2,7 Cll 71 C 78,5
El promedio de las diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq entre ambos sentidos es de 1,67 dBA.
81
Tabla 31. Diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq, entre los dos sentidos de la avenida Boyacá.
Avenida Boyacá Sentido Norte - Sur Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A Cll 167 Entre Cll 167 - 163 Cll 163 Entre Cll 163 - 160 Cll 160 Cll 153 Cll 152 B
LAeq [dBA] 70,8 72,5 72,2 74,5 72,3 72,2 72,8 71,9 74,0 73,8
LAeq Sentido Sur - Norte [dBA] Diferencia LAeq [dBA] 1,1 Cll 169 B 71,8 1,1 Cll 169 A 71,4 0,6 Cll 168 A 72,9 1,0 Cll 167 73,5 0,9 Cll 165 73,2 1,7 Cll 163 74,0 0,3 Entre Cll 160 - 163 73,2 2,4 Cll 160 74,3 2,3 Cll 153 76,2 0,3 Cll 152 B 74,0
El promedio de las diferencias de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq entre ambos sentidos es de 1,17 dBA. Se puede decir que estas variaciones de niveles no son significativas, por lo tanto el Nivel de Presión Sonora Equivalente, se mantiene en un nivel constante a lo largo de los tramos en ambos sentidos tanto en la Av. Cra. 30 como en la Av. Boyacá. 5.3. Implementación de los modelos de predicción de ruido de tráfico rodado Se aplicaron los modelos de predicción de ruido propuestos en la investigación para la Avenida Cra. 30 en ambos sentidos, utilizando las variables previamente obtenidas. A continuación se muestran los Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A,, L Aeq para el modelo Inglés, Alemán, Americano y Francés.
82
Tabla 32. Cálculo de Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, LAeq para el modelo Inglés, Alemán, Americano y Francés en los puntos de medición de la Avenida Cra. 30 en ambos sentidos.
Tramo
Av. Cra 30 Sentido Norte – Sur
Av. Cra 30 Sentido Sur – Norte
Punto Cra 47 Cll 88 B Cll 86 D Cll 85B Cra 50 (puente) Cll 79 Cll 77 Entre Cll 76 - 74 Cll 73 Cll 71 Diag 71 Bis Cll 71 Cll 71 C Cll 73 Entre Cll 73 - 76 Cll 77 Cll 79 Cra 28 C Cra 28 Cra 24 Cll 89
Valor Modelo Modelo Modelo Modelo medido Inglés Alemán Americano Francés [dBA] [dBA] [dBA] [dBA] [dBA] 77,7 75,8 78,0 86,5 69,5 78,8 75,8 78,0 86,5 69,5 77,3 75,8 78,0 86,5 69,5 78,1 75,8 78,0 86,5 69,5 78,9 75,8 78,0 86,5 69,5 77,9 75,8 78,0 86,5 69,5 78,3 75,8 78,0 86,5 69,5 78,6 75,8 78,0 86,5 69,5 78,6 75,8 78,0 86,5 69,5 77,8 75,8 78,0 86,5 69,5 75,4 75,8 78,0 86,5 69,5 78,0 77,8 82,0 88,3 73,7 78,2 77,8 82,0 88,3 73,7 78,3 77,8 82,0 88,3 73,7 78,1 77,8 82,0 88,3 73,7 79,6 77,8 82,0 88,3 73,7 79,3 77,8 82,0 88,3 73,7 79,5 77,8 82,0 88,3 73,7 79,6 77,8 82,0 88,3 73,7 77,8 77,8 82,0 88,3 73,7 79,7 77,8 82,0 88,3 73,7
Se realizó el cálculo del error porcentual entre los valores de las mediciones y los obtenidos a través de cada uno de los modelos, tomando como referencia los valores de las mediciones. Para el cálculo correcto de estos valores en porcentaje se realiza la conversión de los
Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq
presentados en la anterior tabla a valores de Presión Sonora. La conversión de estos valores se presenta en el Anexo 3.
83
Tabla 33. Errores porcentuales de cada modelo respecto a las mediciones de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq en la Av. Cra. 30. Error Error Error Error modelo Modelo Modelo Modelo Inglés Alemán Americano Francés Tramo Punto [%] [%] [%] [%] Cra 47 19,40 3,83 175,64 61,10 Cll 88 B 29,44 9,10 141,30 65,72 Cll 86 D 16,09 8,10 186,96 59,26 Cll 85B 22,84 0,60 163,86 62,85 30,05 9,89 139,20 66,12 Av. Cra 30 Cra 50 (puente) Sentido Cll 79 21,15 1,58 169,65 61,98 Norte - Sur Cll 77 25,14 3,56 156,02 63,69 Entre Cll 76 - 74 27,64 6,79 147,45 64,92 Cll 73 27,19 6,20 149,00 64,92 Cll 71 20,94 1,84 170,35 61,54 Diag 71 Bis 4,80 35,01 258,40 49,30 Cll 71 2,44 58,23 227,55 39,05 Cll 71 C 4,48 54,91 220,68 40,43 Cll 73 5,75 52,85 216,43 41,12 Entre Cll 73 - 76 3,38 56,70 224,40 39,74 Av. Cra 30 Cll 77 18,47 32,23 173,74 49,30 Sentido Sur Cll 79 16,00 36,23 182,02 47,52 - Norte Cra 28 C 17,55 33,73 176,83 48,71 Cra 28 18,70 31,85 172,95 49,30 Cra 24 0,47 61,41 234,14 37,63 Cll 89 19,54 30,49 170,14 49,88 En la siguiente tabla se muestra el promedio del error porcentual que presenta cada modelo.
84
Tabla 34. Error Promedio entre cada uno de los modelos y las mediciones en la Av. Cra. 30, tomando como referencia los valores de las mediciones.
Error Promedio Sentido Norte – Sur Sentido Sur – Norte Ambos Sentidos
Modelo Inglés [%] 22,24 10,68 16,74
Modelo Modelo Alemán Americano [%] [%] 7,86 168,69 44,86 199,89 25,48 183,65
Modelo Francés [%] 61.95 44.27 53.53
En esta tabla se muestra el promedio energético de las diferencias entre los valores medidos y los valores obtenidos de los modelos en dBA. Tabla 35. Promedio energético de las diferencias entre los v alores de las mediciones en la Av. Cra. 30 y los obtenidos en cada uno de los modelos.
Promedio energético Diferencia Media
Modelo Inglés [dBA] 1,5
Modelo Modelo Alemán Americano [dBA] [dBA] 2,0 9,1
Modelo Francés [dBA] 6,6
De las anteriores tablas se concluyó que el modelo que presenta menor error y diferencia en decibeles con los valores medidos en la Av. Cra. 30 es el modelo Inglés CORTN, por lo cual se escogió para realizar la predicción de ruido de tráfico rodado en la Av. Boyacá, que incluye los buses de Transmilenio y elimina los buses de servicio público. 5.3.1. Análisis de los modelos de predicción de ruido utilizados Se analizan las variables utilizadas en cada uno de los modelos para determinar su influencia en el valor final de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq. En la siguiente tabla se presentan las variables que se tienen en cuenta en cada uno de los modelos de predicción.
85
Tabla 36. Variables que se tienen en cuenta en cada uno de los modelos de predicción Inglés, Alemán, Francés y Americano. Variable / Modelo Inglés Alemán Francés Americano Distancia oyente al centro de la X X X X calzada Distancia en el eje Horizontal X X Distancia en el Eje Vertical X X Ancho de la Calzada X X Velocidad Media Vehículos X Velocidad Vehículos Tipo Pesados X X X X Velocidad Vehículos Tipo Medio X Velocidad Vehículos Tipo Ligero X X X Flujo Vehicular X X X X Porcentaje de Vehículos Tipo X X X Pesados Porcentaje de Vehículos Tipo Medio X Porcentaje de Vehículos Tipo Ligeros X Porcentaje de la Pendiente de la Vía X X Angulo de Visión X X X Material de la Calzada X Potencia Acústica X *Distancia de referencia 25m X *Distancia de referencia 15.2m X 5.3.1.1.
Análisis del Modelo Inglés
Parte de un nivel base de 42,2 dBA al cual se le suman los niveles obtenidos en las correcciones correspondientes a distancia del observador de la carretera, porcentaje de vehículos pesados, pendiente de la superficie de la carretera y efecto de la superficie del suelo. En cuanto al flujo vehicular tiene en cuenta el número total de vehículos por hora, y se hace la corrección en base al número y velocidad promedio de los vehículos pesados. Por otra parte el modelo sugiere una corrección adicional debido a las reflexiones de los edificios y otras superficies duras pueden aumentar los
86
niveles de ruido en el observador de 2,5 dBA. Como por ejemplo las fachadas de edificios y casas cercanas a los puntos de medición. 5.3.1.2.
Análisis del Modelo Alemán
Este algoritmo parte de un nivel base de 37,3 dBA. A diferencia del modelo inglés, en sus correcciones, tiene en cuenta el número y v elocidad de vehículos livianos. A diferencia de los otros modelos sugiere una distancia de referencia de 25 m entre el oyente y el centro de la carretera. Este modelo omite en sus correcciones el ángulo de visión, el cual se encuentra presente en los otros tres modelos con la misma ecuación, valor que se encuentra entre 0 y -3 dBA para ángulos de visión entre 90° y 180°. Las correcciones por ancho de la calzada y absorción del terreno son las que aportan más decibeles al resultado final, debido a la ecuación que se utiliza. Junto con los valores de velocidad de los vehículos ligeros y pesados, ya que cuando
estos
valores
aumentan
los
niveles
resultantes
aumentan
significativamente. Al ingresar las variables en el modelo alemán, se obtiene que el nivel obtenido a partir de la predicción de ruido tiene el error más bajo respecto a las mediciones en el sentido norte-sur sobre la Av. Carrera 30, esto se debe a que el modelo alemán está diseñado para autopistas de gran flujo vehicular y a una velocidad constante lo cual se cumple en este sentido, pero al ingresar las variables en el modelo del sentido
sur-norte, donde la velocidad no era
constante en todos los puntos, se obtiene un error mucho mayor. 5.3.1.3.
Análisis del Modelo Francés
El nivel base de este modelo es de 18 dBA. La corrección por velocidad es el valor que más aporta al nivel L Aeq final, y este tiene en cuenta la variable de velocidad media de todos los vehículos que circulan por la vía. Sin embargo, este modelo no tiene en cuenta el porcentaje de los vehículos de cada una de
87
las categorías, pero si el flujo vehicular total. Por esta razón el resultado final de nivel equivalente es más bajo que en los otros tres modelos aplicados. Adicionalmente es el único modelo que involucra la potencia acústica emitida por el vehículo de estudio que en este caso es el Transmilenio que circulará en la Av. Boyacá. La cual, junto con la velocidad de los vehículos ligeros y pesados aporta un valor en decibeles significativo al resultado final. 5.3.1.4.
Análisis del Modelo Americano
Este modelo es el que menos se aproxima y arroja niveles de L Aeq más altos que los otros modelos y aproximadamente 10 dBA por encima de los niveles medidos. Esto es debido a que el modelo utiliza tres niveles base para cada tipo de vehículo; livianos, medianos y pesados de acuerdo a una ecuación que involucra la velocidad de cada tipo de vehículo. A cada nivel correspondiente a un tipo de vehículo se le aplican correcciones que involucran flujo vehicular, porcentaje de vehículos por tipo, ángulo de visión y adicionalmente una distancia de referencia de 15,2 m entre el oyente y la fuente. 5.4. Predicción de Ruido en la Avenida Boyacá Se utilizó el modelo de predicción de ruido Inglés, CORTN, para calcular los Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq en cada punto del tramo escogido en la Avenida Boyacá, suponiendo que existirá una troncal de Transmilenio y no circularán buses de servicio público. Lo anterior se tuvo en cuenta al ingresar la variable de total de vehículos y de número de v ehículos pesados al modelo. Los niveles de presión sonora equivalentes, L Aeq obtenidos mediante la aplicación del modelo Inglés fueron:
88
Tabla 37. Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq obtenidos en la predicción de ruido mediante la aplicación del modelo Inglés en el tramo de estudio de la Av. Boyacá. Tramo
Av. Boyacá Sentido Norte - Sur
Av. Boyacá Sentido Sur – Norte
Nivel obtenido en la predicción [dBA] Cll 169 B 69,85 Cll 169 A 69,85 Cll 168 A 69,85 Cll 167 70,18 Entre Cll 167 - 163 70,18 Cll 163 70,18 Entre Cll 163 - 160 70,05 Cll 160 70,05 Entre Cll 153 - 152B 70,05 Cll 152 B 70,05 Cll 152 B 68,60 Entrada Carulla 68,60 Cll 153 68,60 Cll 160 68,78 Entre Cll 160 - 163 68,78 Cll 163 68,78 Cll 165 68,76 Cll 167 68,76 Cll 168 A 68,76 Cll 169 A 68,76 Cll 169 B 68,76 Punto
A continuación, en la tabla se muestra la diferencia de niveles entre los medidos y los obtenidos mediante el modelo Inglés. Tabla 38. Cálculo de diferencia de niveles entre los medidos y los obtenidos por medio del modelo inglés. Tramo Av. Boyacá Sentido
Punto Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A
Nivel Nivel obtenido Medido en la predicción [dBA] [dBA] 70,8 69,9 72,5 69,9 72,2 69,9
89
Diferencia de niveles [dBA] 0,9 2,6 2,4
Norte – Sur
Av. Boyacá Sentido Sur Norte
Cll 167 Entre Cll 167 – 163 Cll 163 Entre Cll 163 – 160 Cll 160 Entre Cll 153 - 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 Entre Cll 160 – 163 Cll 163 Cll 165 Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
74,5 72,3 72,2 72,8 71,9 74,0 73,8 74,0 74,7 74,7 74,3 73,2 74,0 73,2 73,5 72,9 71,4 71,8
70,2 70,2 70,2 70,1 70,1 70,1 70,1 68,6 68,6 68,6 68,8 68,8 68,8 68,8 68,8 68,8 68,8 68,8
4,3 2,1 2,1 2,8 1,9 3,9 3,7 5,4 6,1 6,1 5,5 4,4 5,2 4,4 4,7 4,1 2,6 3,1
Se calculó el promedio energético de las diferencias de nivel en dBA entre los niveles medidos y los calculados mediante el modelo Inglés teniendo en cuenta la implementación de Transmilenio en la Av. Boyacá, como resultado se tiene que en sentido Norte – Sur la diferencia media es de 2,7 dBA y en sentido Sur – Norte es de 4,7 dBA. Se deduce que en el tramo estudiado de la Av. Boyacá con la implementación de
Transmilenio,
los
niveles
de
presión
sonora
disminuirán
en
aproximadamente 3,7 dBA en promedio. Por otra parte, también se calcula el error porcentual entre los valores de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medidos y los obtenidos a partir de la aplicación del modelo inglés en la Av. Boyacá en las condiciones actuales. Para verificar el error que presenta este modelo en la Avenida Boyacá, ingresando en este las variables de flujo vehicular medidas y sin tener en cuenta la circulación de Transmilenio. 90
Los errores porcentuales se calculan a partir de los valores de Presión Sonora en escala lineal correspondientes a los valores de dBA que se presentan en la siguiente tabla. Los datos de presión sonora se presentan en el anexo 3.
Tabla 39. Error porcentual entre los valores medidos y los obtenidos por medio del modelo Inglés, en la Av. Boyac Boyacá, á, para las condiciones actuales sin Transmilenio.
Tramo Tramo
Punto
Valor Medido [dBA]
Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A Cll 167 Av. Boyacá Entre Cll 167 – 167 – 163 Sentido Norte Cll 163 - Sur Entre Cll 163 – 163 – 160 Cll 160 Entre Cll 153 - 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 160 – 163 Av. Boyacá Entre Cll 160 – Sentido Sur - Cll 163 Norte Cll 165 Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
70,8 72,5 72,2 74,5 72,3 72,2 72,8 71,9 74,0 73,8 74,0 74,7 74,7 74,3 73,2 74,0 73,2 73,5 72,9 71,4 71,8
91
Aplicación del Modelo Error Ingles en las Error Porcentual condiciones Medio [%] actuales [dBA] 70,7 1,16 70,7 23,03 70,7 18,85 70,7 54,88 70,7 20,23 26,36% 70,7 18,85 70,7 27,35 70,8 13,50 70,8 44,54 70,8 41,25 70,9 42,89 70,9 54,88 70,9 54,88 71,0 46,22 71,0 28,82 71,0 41,25 71,0 28,82 71,0 33,35 33,63% 71,0 24,45 71,0 4,71 71,0 9,65
El error medio de la aplicación del modelo Inglés en la Av. Boyacá es de 29,99 %. Esto se debe a variables que influyen durante la medición que no tiene en cuenta el modelo y condiciones que cambian durante la medición como, tránsito peatonal, condiciones atmosféricas, cambios de velocidad de los vehículos e imperfecciones en la vía. Finalmente, con con la implementación de Transmilenio, Transmilenio, se tiene que en la avenida Boyacá entre Cll 169B y Cll. 152B los niveles de ruido se disminuirán hasta 3,7 dBA.
92
6. CONCLUSIONES §
El modelo de predicción predicción de ruido de tráfico rodado que más se ajusta a la avenida Cra. 30 es el modelo Inglés CORTN, este modelo presentó un error porcentual de 16,7 %, entre las mediciones realizadas de nivel de presión sonora equivalente en ponderación A, L Aeq y las variables medidas y obtenidas a partir de información que fueron ingresadas al modelo.
§
El nivel de presión sonora equivalente equivalente en ponderación ponderación A, L Aeq en la avenida Cra. 30 medido en promedio es de 78,5 dBA con una variación máxima de 3,5 dBA, lo cual no es una variación significativa y se podría considerar como una sección donde el nivel L Aeq se mantiene constante. Igualmente con el nivel obtenido mediante el modelo Inglés que en promedio a lo largo del tramo es de 76,9 dBA y tiene una variación máxima de 2 dBA.
§
En la avenida avenida Boyacá el nivel promedio de de presión sonora sonora equivalente en ponderación A, LAeq, medido a lo largo del del tramo es de 73,3 73,3 dBA con con una variación máxima de 3,7 dBA y desviación estándar de 47,2 dBA, por lo que también se considera un nivel que se mantiene constante a lo largo de todo el tramo estudiado.
§
El nivel de de presión sonora sonora equivalente equivalente en ponderación ponderación A, LAeq, obtenido a partir de la predicción de ruido aplicando el modelo Inglés, CORTN fue en promedio de 69,39 dBA para todo el tramo sobre la Avenida Boyacá, con una variación máxima de 1,3 dBA y desviación estándar de 55,3 dBA, considerándose consideránd ose el nivel promedio predominante para todo el tramo.
§
Con la implementación implementación de Transmilenio en la avenida Boyacá Boyacá en promedio se reducirán los niveles de presión sonora en 3,7 dBA, en el tramo de estudio comprendido entre la Calle 169B y Calle 152B. Esta reducción de nivel se debe a que las variables de flujo de vehículos pesados y total de vehículos disminuirá, debido a que ya no circularán buses de transporte público.
§
El modelo Inglés, COTRN es es el que más se ajusta a las avenidas avenidas de estudio en la cuidad, porque tiene en cuenta características propias de avenidas con alto flujo vehicular debido a que en este modelo se ingresan
93
el total de vehículos que circulan en una hora y enfatiza en el porcentaje de vehículos pesados y en su velocidad promedio. También emplea variables tales como las longitudes de la vía, distancia entre emisor y receptor, pendiente de la vía y tipo de carretera, variables que se pueden establecer en las principales vías de la ciudad de Bogotá.
94
7. RECOMENDACIONES
§
Utilizar trípode adecuado para medición de tráfico vehicular de 4 m de altura, ya que el utilizado requería de un montaje utilizando una base de micrófono, un mono pie y la base para asegurar el sonómetro.
§
Utilizar extensión de micrófono para sonómetro con el fin de visualizar los valores en la pantalla durante el tiempo de medición, pues el sonómetro estuvo elevado a 4 m en el momento de las mediciones.
§
Adquirir los módulos de los modelos de predicción de ruido para tráfico rodado; alemán RLS 90 , Inglés CORTN y Americano FHWA para el CadnaA® con el fin de corroborar los valores obtenidos a partir de los algoritmos con los del software y para la realización del mapa de ruido que se hizo utilizando el modelo inglés, en el cual se tuvieron que ingresar fuentes de ruido.
§
Utilizar un equipo de medición de velocidad profesional como un radar de control de velocidad para obtener datos de velocidad más exactos y así mismo ingresar variables exactas al modelo.
§
Realizar mediciones de nivel de presión sonora y de variables como velocidad y flujo vehicular durante un periodo de tiempo más representativo y más días de la semana. Aproximadamente durante un año.
§
Realizar la medición de nivel de presión sonora para un bus de Transmilenio en condiciones de tránsito normal del mismo y no en el parqueadero donde varía el tipo de suelo y su velocidad. En lo posible realizar directamente la medición de Nivel de Potencia acústica del bus utilizando el equipo requerido, y condiciones adecuadas según la norma ISO correspondiente.
95
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RAYMOND SERWAY, (2001). Física Quinta edición. México: Pearsons
97
GLOSARIO
ALGORITMO: Consiste en aplicar adecuadamente una serie de pasos detallados que aseguran una solución correcta. Por lo general, cada algoritmo es específico de un dominio del conocimiento. La programación de computadores se apoya en este método. Dados un estado inicial y una entrada, siguiendo los pasos sucesivos se llega a un estado final y se obtiene una solución 25 AMPLITUD: La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan. La amplitud de una onda de sonido puede expresarse en unidades absolutas midiendo la distancia de desplazamiento de las moléculas del aire, o la diferencia de presiones entre la compresión y el enrarecimiento, o la energía transportada. 26 DECIBEL: Se denomina decibelio a la unidad empleada en Acústica y Telecomunicación para expresar la relación entre dos potencias, acústicas o eléctricas .El decibelio, símbolo dB, es una unidad logarítmica y es la décima parte del belio, que sería realmente la unidad, no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica. 27 FLUJO VEHICULAR: Es el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal de un carril o una calzada durante un periodo determinado. FRECUENCIA: Se define como el número de oscilaciones por segundo. La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el herzio (Hz). 28 25
LÓPEZ GARCÍA, JUAN CARLOS.”ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓN “[En línea]. Disponible en: http://www.eduteka.org/GuiaAlgoritmos.php 26 GARCIA CASTILLO, Francisco. [En línea]. Disponible en: www.ieesa.com/universidades/tesis01/capt4b.pdf 27 UNICERSIDA, NACIONAL DE COLOMBIA. [En línea]. Disponible en: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/lecciones/cap6/cap6lec2/cap6lec2.htm 28
RAYMOND SERWAY, (2001). Física Quinta edición. México: Pearsons.
98
MAPA DE RUIDO: Es la presentación de datos sobre una situación acústica existente o pronosticada en función de un indicador de ruido, en la que se indicará el rebasamiento de cualquier valor límite pertinente vigente, el número de personas afectadas en una zona específica o el número de viviendas expuestas a determinados valores de un indicador de ruido en una zona específica.29 MODELOS DE PREDICCIÓN DE RUIDO: Los modelos de predicción de ruido urbano clásicos, se basan en combinaciones lineales de distintas situaciones y características de la variación del ruido a evaluar, que se cuantifican de forma booleana, es decir, usando inferencias del tipo ‘mayor que’ o ‘menor que’. Estos modelos de predicción son los que se utilizan de forma generalizada. 30 NIVEL DE PRESIÓN SONORA: Es la variación de presión producida cuando una onda se propaga a través del aire comparado con la presión atmosférica estática. Se conoce como la diferencia entre la presión instantánea debida al sonido y la presión atmosférica. Este parámetro físico se mide en valores muy pequeños de Pascales. Debido a que estos valores son tan pequeños, su manipulación se hace por medio de una escala logarítmica llamada nivel de presión sonora. 31 NIVEL DE PRESIÓN SONORA EQUIVALENTE (LEQ): El sonómetro integrador realiza medidas del nivel de presión sonora obtenido como resultado de promediar linealmente la presión sonora cuadrática instantánea a lo largo del tiempo de medida. Dicha medida se denomina nivel continuo equivalente de presión sonora y se designa por L eq.32
29
DIRECTIVA 2002/49/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 25 de junio de 2002 sobre evaluación y gestión del ruido ambiental. 30 ACUSTELL. [En línea]. Disponible en : http://www.acusttel.com/glosario/termino-19.html 31 CARRIÓN ANTONI, Isbert (1998). Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos. Barcelona 32 CARRIÓN ANTONI, Isbert (1998). Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos. Barcelona
99
NIVEL DE PRESIÓN SONORA EQUIVALENTE EN PONDERACIÓN A (LEQA): Debido a la diferente sensibilidad del oído a las distintas frecuencias, los valores obtenidos haciendo uso de la escala lineal no guardan una relación directa con la sonoridad del sonido en cuestión. Con objeto de que la medida realizada sea más representativa de la sonoridad asociada a un sonido cualquiera, los sonómetros incorporan la llamada red de ponderación A.
33
RUIDO: Se define como ruido todo sonido no deseado. En el ámbito de la comunicación sonora, se define como ruido todo sonido no deseado que interfiere en la comunicación entre las personas o en sus actividades. Cuando se utiliza la expresión ruido como sinónimo de contaminación acústica, se está haciendo referencia a un ruido (sonido), con una intensidad alta (o una suma de intensidades), que puede resultar incluso perjudicial para la salud humana.
RUIDO AMBIENTAL: El sonido exterior no deseado o nocivo generado por las actividades humanas, incluido el ruido emitido por los medios de transporte, por el tráfico rodado, ferroviario y aéreo y por emplazamientos de actividades industriales.34 SONÓMETRO: Instrumento de medición que sirve para medir los niveles de presión sonora y permite saber el nivel de presión sonora equivalente (L eq). VARIABLE: Es una función que asocia a cada elemento de la población la medición de una característica, particularmente de la característica que se desea observar. 35 VELOCIDAD: Es una magnitud física que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo.
33
CARRIÓN ANTONI, Isbert (1998). Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos. Barcelona DIRECTIVA 2002/49/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 25 de junio de 2002 sobre evaluación y gestión del ruido ambiental. 35 VICTOR OSORIO, Algo De Metodología [En lín ea]. Disponible en: http://www.uaq.mx/matematicas/estadisticas/xu2.html 34
100
ANEXO 1. IMÁGENES DE LOS TRAMOS ESCOGIDOS EN LA AVENIDA CRA. 30 Y AVENIDA BOYACÁ
AVENIDA CRA. 30 SENTIDO NORTE - SUR
101
AVENIDA CRA. 30 SENTIDO SUR - NORTE
ACERA SENTIDO NORTE - SUR AVENIDA CRA. 30
102
ACERA SENTIDO SUR - NORTE AVENIDA CRA. 30
AVENIDA BOYACÁ SENTIDO SUR - NORTE
103
AVENIDA BOYACÁ ACERA SENTIDO SUR - NORTE
AVENIDA BOYACÁ SENTIDO NORTE – SUR
104
AVENIDA BOYACÁ ACERA SENTIDO NORTE - SUR
105
ANEXO 2. MEDICIÓN DE PRESIÓN SONORA DE DOS MODELOS DE BUSES ARTICULADOS DE TRANSMILENIO. Mediante el reporte de medición realizada en los parqueaderos de la empresa Express del Futuro S.A. de dos tipos de buses de Transmilenio (M042 y M159 de diferente generación), se obtuvo el nivel de presión sonora equivalente del mismo, para luego calcular el nivel de potencia acústica, L WA requerido en el modelo francés para el tipo de vehículo de estudio. Esta medición se realizó con el motivo de evaluar en un punto específico la incidencia de perturbación sonora del funcionamiento en condiciones de funcionamiento del vehículo, realizando una prueba dinámica. Con los resultados de esta se extrapola para conocer la influencia del sujeto en el medio de desplazamiento. Se realiza evaluando la incidencia del paso del vehículo a una velocidad normativizada de revolución del motor, con un punto de medición con un tiempo de integración igual al paso del vehículo por un tramo de 20 metros. Esta prueba se realizo siguiendo los parámetros de medición y análisis de datos de la norma NTC 3992 “Medición de presi ón sonora en vehículos automotores al acelerar” 36. A continuación se presentan los resultados de la medición: Tabla. Nivel de presión sonora, SPL por lado del bus prueba Dinámica.
Lado Izquierdo M042 [dB] M159[dB] Leq (L) 88,1 84,7 L Max (L) 91,8 88,2 Laeq (L) 75,5 75,9 LA Max (L) 82,9 78,7 Lado Derecho M042 [dB] M159[dB] Leq (R) 89,7 85,8 L Max (R) 93,2 89,3 Laeq (R) 79,7 72,7 LA Max (R) 84,2 76,3 36
REPORTE DE MEDICION PARA EL DIAGNOSTICO Y EL DISEÑO DE UN MÉTODO DE CONTROL DE RUIDO PARA EL PATIO DE TRANSMILENIO OPERADO POR EXPRESS DEL FUTURO S.A. Desarrollado por; Felipe Tavera y Luis Andrés Camargo. Noviembre de 2010.
106
Se toma el Nivel de Presión Sonora Equivalente, L eq del lado derecho del bus ya que las mediciones sobre la avenida Cra. 30 se realizaron a este costado de la carretera. Se realiza un promedio entre los niveles de presión sonora equivalentes de los dos tipos de buses. Con este valor se calcula el nivel de potencia acústica, L WA a partir de la ecuación 34, requerida en el modelo de predicción francés.
107
ANEXO 3. RELACIÓN NIVEL DE PRESIÓN SONORA (SPL) Y PRESIÓN SONORA
Dado que los decibles se encuentran en una escala logarítmica, para calcular las diferencias porcentuales entre los valores de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medidos y los obtenidos a partir de los modelos de predicción; es necesario pasar estos valores de dBA a una escala lineal, es decir a valores de Presión Sonora. Sabiendo que el Nivel de Presión Sonora esta dado por:
Donde: SPL = Nivel de presión sonora [dB] P = presión Sonora = [N/m 2] = [Pa] Pref = Presión de referencia [Pa] =20 •Pa. Entonces la Presión Sonora es:
108
Se calculan los Niveles de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medidos y los obtenidos a partir de los modelos de predicción a presión sonora. Tabla. Valores de Presión Sonora [Pa] para los Niveles obtenidos en las mediciones y en los modelos de predicción Inglés, Alemán, Americano y Francés en los puntos de medición de la Avenida Cra. 30 en ambos sentidos.
Tramo
Av. Cra. 30 Sentido Norte – Sur
Av. Cra. 30 Sentido Sur – Norte
Punto Cra 47 Cll 88 B Cll 86 D Cll 85B Cra 50 (puente) Cll 79 Cll 77 Entre Cll 76 - 74 Cll 73 Cll 71 Diag 71 Bis Cll 71 Cll 71 C Cll 73 Entre Cll 73 - 76 Cll 77 Cll 79 Cra 28 C Cra 28 Cra 24 Cll 89
Valor Modelo Modelo Modelo Medido Inglés Alemán Americano [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] 0,15 0,12 0,16 0,42 0,17 0,12 0,16 0,42 0,15 0,12 0,16 0,42 0,16 0,12 0,16 0,42 0,18 0,12 0,16 0,42 0,16 0,12 0,16 0,42 0,16 0,12 0,16 0,42 0,17 0,12 0,16 0,42 0,17 0,12 0,16 0,42 0,16 0,12 0,16 0,42 0,12 0,12 0,16 0,42 0,16 0,16 0,25 0,52 0,16 0,16 0,25 0,52 0,16 0,16 0,25 0,52 0,16 0,16 0,25 0,52 0,19 0,16 0,25 0,52 0,18 0,16 0,25 0,52 0,19 0,16 0,25 0,52 0,19 0,16 0,25 0,52 0,16 0,16 0,25 0,52 0,19 0,16 0,25 0,52
Modelo Francés [Pa] 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
De esta manera, con los anteriores valores se calcula el error porcentual entre los valores de las mediciones y los obtenidos a través de cada uno de los modelos, tomando como referencia los valores obtenidos en las mediciones. El cual se presenta en la Tabla del documento.
109
Igualmente para calcular el error porcentual entre los valores de Nivel de Presión Sonora Equivalente en ponderación A, L Aeq medidos y los obtenidos a partir de la aplicación del modelo inglés en la Av. Boyacá en las condiciones actuales, se presentan estos valores en Presión Sonora para poder trabajarlos en una escala lineal. Tabla. Error porcentual entre los valores medidos y los obtenidos por medio del modelo Inglés, en la Av. Boyacá, para las condiciones actuales sin Transmilenio.
Tramo
Av. Boyacá Sentido Norte Sur
Av. Boyacá Sentido Sur – Norte
Valor Predicción Error Error Punto Medido Modelo Porcentual Medio [Pa] Inglés [Pa] [%] Cll 169 B 0,07 0,07 1,16 Cll 169 A 0,08 0,07 23,03 Cll 168 A 0,08 0,07 18,85 Cll 167 0,11 0,07 54,88 Entre Cll 167 – 163 0,08 0,07 20,23 26,36% Cll 163 0,08 0,07 18,85 Entre Cll 163 – 160 0,09 0,07 27,35 Cll 160 0,08 0,07 13,50 Entre Cll 153 - 152B 0,10 0,07 44,54 Cll 152 B 0,10 0,07 41,25 Cll 152 B 0,10 0,07 42,89 Entrada Carulla 0,11 0,07 54,88 Cll 153 0,11 0,07 54,88 Cll 160 0,10 0,07 46,22 Entre Cll 160 – 163 0,09 0,07 28,82 Cll 163 0,10 0,07 41,25 33,63% Cll 165 0,09 0,07 28,82 Cll 167 0,09 0,07 33,35 Cll 168 A 0,09 0,07 24,45 Cll 169 A 0,07 0,07 4,71 Cll 169 B 0,08 0,07 9,65
110
Para realizar la desviación estándar en los sentidos norte-sur, y sur-norte en los tramos sobre la AV. Boyacá, se calculan los Niveles de Presión Sonora a partir de los resultados obtenidos en las mediciones de L Aeq realizadas. Se muestran los resultados en la siguiente tabla. Tabla. Valores de la desviación estándar en unidades de Presión [ pa] y cálculo del nivel LAeq mediante los niveles obtenidos de presión. Desviación Desviación Valor Desviación Estándar Desviación Estándar TRAMO PUNTO Medido Estándar en ambos Estándar en ambos [pa] [pa] sentidos [dBA] sentidos [pa] [dBA] Cll 169 B 0,07 Cll 169 A 0,08 Cll 168 A 0,08 Cll 167 0,11 Av. Entre Cll 167 – 163 0,08 Boyacá 0,01 54,98 0,08 Sentido Cll 163 0,09 Norte Sur Entre Cll 163 – 160 Cll 160 0,08 Entre Cll 153 152B 0,10 Cll 152 B 0,10 0,11 55,33 Cll 152 B 0,10 Entrada Carulla 0,11 Cll 153 0,11 Cll 160 0,10 Av. 0,09 Boyacá Entre Cll 160 – 163 Sentido Cll 163 0,10 0,01 55,10 Sur Cll 165 0,09 Norte Cll 167 0,09 Cll 168 A 0,09 Cll 169 A 0,07 Cll 169 B 0,08 Igualmente se calculan los niveles de presión sonora a partir de los niveles de LAeq obtenidos mediante el modelo Inglés, para realizar la desviación estándar en los sentidos norte-sur, y sur-norte en los tramos sobre la AV. Boyacá. Se obtiene que:
111
Tabla. Valores de la desviación estándar en unidades de Presión [ pa] y cálculo del nivel LAeq mediante los niveles obtenidos de presión a partir de los niveles obtenidos con la predicción.
TRAMO
Av. Boyacá Sentido Norte Sur
Av. Boyacá Sentido Sur Norte
PUNTO Cll 169 B Cll 169 A Cll 168 A Cll 167 Entre Cll 167 – 163 Cll 163 Entre Cll 163 – 160 Cll 160 Entre Cll 153 152B Cll 152 B Cll 152 B Entrada Carulla Cll 153 Cll 160 Entre Cll 160 – 163 Cll 163 Cll 165 Cll 167 Cll 168 A Cll 169 A Cll 169 B
Valor Desviación Desviación Obtenido Desviación Estándar Desviación Estándar con la Estándar en ambos Estándar en ambos predicción [pa] sentidos [dBA] sentidos [pa] [pa] [dBA] 0,062 0,062 0,062 0,065 0,065 0,065
0,001
33,90
0,064 0,064 0,064 0,005
0,064 0,054
47,24
0,054 0,054 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055 0,055
0,001
112
27,83
ANEXO 4. MAPAS DE RUIDO MAPA DE RUIDO DE LA AVENIDA BOYACÁ ENTRE CALLES 153 Y 169
113
