construcción de una barrera acústica a escala para disminuir la contaminación sonora producida ...

114 Pages·2010·3.08 MB·Spanish

by  Catalina Arango Duque

CONSTRUCCIÓN DE UNA BARRERA ACÚSTICA A ESCALA PARA DISMINUIR
LA CONTAMINACIÓN SONORA PRODUCIDA POR EL ALTO FLUJO
VEHICULAR

CATALINA ARANGO DUQUE
VICTOR MANUEL MOLINA TORO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
INGENIERIA
INGENIERIA DE SONIDO
BOGOTA D.C. NOVIEMBRE 2 DE 2010
CONSTRUCCIÓN DE UNA BARRERA ACÚSTICA A ESCALA PARA DISMINUIR
LA CONTAMINACIÓN SONORA PRODUCIDA POR EL ALTO FLUJO
VEHICULAR

CATALINA ARANGO DUQUE
VICTOR MANUEL MOLINA TORO

ASESOR:
LUIS FERNADO HERMIDA CADENA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
INGENIERIA
SONIDO
BOGOTA D.C. NOVIEMBRE 2 DE 2010
Nota de Aceptación

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Presidente del Jurado

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Jurado

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Jurado

Bogotá 02/11/10
AGRADECIMIENTOS

“ Este trabajo se logró gracias al apoyo de mi mamá y mi papá, mis hermanos y
ete que me hicieron el aguante desde Medellín, todos los amigos, familia, de y
luchito que armaron el prototipo… a todos un millón de gracias por acompañarme,
por la buena onda, y acá esta el resultado de 5 años de estudio.

Al profesor Luis Fernando Hermida quiero darle las gracias por todo lo que aportó
en estos años y en la tesis, este proyecto es de el también. Mil gracias.”
Catalina Arango Duque

“ A mis padres quienes me brindaron su apoyo desde el inicio de la carrera y han
estado presentes en los momentos más importantes de mi vida dejando
plasmadas en mí sus enseñanzas. A mi amiga y compañera de trabajo Catalina
Arango por su apoyo, dedicación y constante compromiso en este proyecto. Al
ingeniero Luis Fernando Hermida, nuestro profesor, tutor y amigo quien nos
acompañó durante este largo camino de aprendizaje. Al ingeniero Luis Carlos
Arango quien nos colaboró activamente durante el desarrollo del trabajo. A la
facultad de Ingeniería de Sonido por brindarnos los espacios de trabajo para la
realización de este proyecto. A la Universidad San Buenaventura, nuestro claustro
de enseñanza.

Y a todas aquellas personas que de una u otra forma colaboraron o participaron
en la realización de este trabajo, hago extensivo mi más sincero agradecimiento.

Se alcanza el éxito convirtiendo cada paso en una meta y cada meta en un paso
(C.C. Cortéz).”
Victor Manuel Molina Toro
CONTENIDO

pág.

INTRODUCCIÓN

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1

1.1 ANTECEDENTES 1

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1

1.3 JUSTIFICACIÓN 1

1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 2

1.4.1 OBJETIVO GENERAL 2

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 2

1.5.1 ALCANCES 2

1.5.2 LIMITACIONES 2

2. MARCO TEÓRICO 3

2.1 INTERFERENCIA ENTRE ONDAS 3

2.1.1 Ondas coherentes 3

2.1.2 Interferencia constructiva 3

2.1.3 Interferencia destructiva 3

2.2 ONDAS ESTACIONARIAS 3

2.3 TIPOS DE ONDAS 4

2.3.1 Onda Senoidal 4

2.3.2 Onda Triangular 4
2.3.3 Onda Cuadrada 4

2.3.4 Onda de cierra 4

2.4 FRENTE DE ONDA 4

2.4.1 Tipos de onda según el frente 4

2.5 DIFRACCIÓN 5

2.5.1 Propagación rectilinear por difracción 5

2.5.2 Difracción del sonido por aperturas grandes y pequeñas 6

2.5.3 Difracción del sonido por obstáculos 6

2.6 LA PROPAGACIÓN EN CAMPO LIBRE 6

2.6.1 Campo sonoro 7

2.6.1.1 Divergencia Geométrica 7

2.6.1.2 Absorción atmosférica 8

2.6.1.3 Efecto de suelo 9

2.6.1.4 Reflexión en muros 10

2.6.2 Ruido de tráfico 11

2.6.2.1 Propagación de un segmento de carretera homogéneo 11

2.6.2.2 Fuente de ruido en un vehiculo 12

2.6.2.3 Comparación del ruido generado por rodadura y potencia 12

2.6.2.4 Factores que afectan la generación de ruido de tráfico 12

2.6.2.5 Fuente de simulación de ruido 14

2.6.3 Generalidades de las barreras 16

2.6.3.1 Teoría de las barreras 17

2.6.3.2 Tipos de barreras 18
2.6.3.3 Transmisión sonora a través de las barreras 23

2.6.3.4 Pérdida por inserción 23

2.6.3.5 Atenuación de barreras según ISO 9613-2 28

2.6.3.6 Absorción de los materiales 29

2.6.4 Modelos acústicos a escala 32

3. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIÓN 34

3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACION 34

3.2 LINEA DE INVESTIGACION DE LA UNIVERSIDAD 34

3.3 TECNICAS DE RECOLECCION DE INFORMACION 34

3.4 POBLACION Y MUESTRA 34

3.5 HIPOTESIS 34

3.6 VARIABLES 35

3.6.1 Variables independientes 35

3.6.2 Variables dependientes 35

4. MARCO LEGAL O NORMATIVO 36

4.1 LEY COLOMBIANA 36

4.2 MEDICIÓN DE RUIDO VEHICULAR 36

4.3 MEDICIÓN Y DISEÑO DE LA FUENTE 36

4.4 MEDICIÓN DE ABSORCIÓN DEL MATERIAL 36

4.5 CÁLCULO DE ATENUACIÓN SONORA EN EL MEDIO EXTERIOR 36

4.6 PRESENTACIÓN DE TESIS 37
5. DESARROLLO INGENIERIL 38

5.1 MEDICIÓN DE UNA VIA RÁPIDA (AUTOPISTA NORTE BOGOTA) 38

5.2 ESCALAMIENTO DE LAS FRECUENCIAS 41

5.3 MEDICIÓN DE LA FUENTE 42

5.3.1 Medición de patron de directividad 44

5.3.2 Arreglo lineal de fuentes puntuales 44

5.4 EXAMINACIÓN DEL MATERIAL 50

5.4.1 Tablas de materiales 53

5.5 DISEÑO DEL PROTOTIPO 56

5.6 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO 57

5.6.1 Base del prototipo 57

5.6.2 Vía 57

5.6.3 Barrera 58

5.6.4 Fuente 59

5.6.5 Punto receptor 59

5.7 MEDICIONES DEL PROTOTIPO 60

5.7.1 Resultados 61

5.7.1.1 Medición de divergencia 63

5.8 CÁLCULOS DE LOS CINCO PUNTOS ESCALADOS 1:16 63

5.8.1 Cálculos según ISO 9613-2 64

5.8.2 Cálculos según el método de Maekawa 67

6. ANÁLISIS Y RESULTADOS 71
6.1 ANÁLISIS DE MEDICIONES DEL PROTOTIPO 67

6.1.1 Análisis de atenuación por divergencia 76

6.2 ANÁLISIS DE CÁLCULOS 78

6.2.1 Atenuación por el suelo 78

6.2.2 Comparación de ISO 9613-2 y ábaco de Maekawa 78

6.2.2.1 Pérdida por inserción 78

6.2.2.2 Nivel de atenuación total en el receptor 80

6.2.3 Comparación de valores calculados y medidos 82

6.2.3.1 Pérdida por inserción 82

6.2.3.2 Nivel de atenuación en el receptor 83

6.3 ERRORES SISTEMÁTICOS 84

7. CONCLUSIONES 86

RECOMENDACIONES 88

BIBLIOGRAFIA 89

ANEXOS 93
LISTA DE TABLAS

Tabla 2.0 Comparación de niveles según Comisión Nacional del medio ambiente
Chile.

Tabla 2.1 Configuración del borde superior de la barrera

Tabla 5.0 Mediciones en autopista norte en dB

Tabla 5.1 Escalamiento de frecuencias por banda de octava.

Tabla 5.2 Nivel de presión sonora por banda de octava.

Tabla 5.3 Medición del arreglo de fuentes a 0,7 m del suelo.

Tabla 5.4 Medición del arreglo de fuentes a 1,25 m del suelo.

Tabla 5.5 Medición del arreglo de fuentes a 1,70 m del suelo.

Tabla 5.6 Comparación de espectros de ruido en dB

Tabla 5.7 Resultados medición material.

Tabla 5.8 Materiales examinados I.

Tabla 5.9 Materiales examinados II.

Tabla 5.10 Punto 1, comparación de los tres experimentos en dB.

Tabla 5.11 Punto 2, comparación de los tres experimentos en dB.

Tabla 5.12 Punto 3, comparación de los tres experimentos en dB.

Tabla 5.13 Punto 4, comparación de los tres experimentos en dB.

Tabla 5.14 Punto 5, comparación de los tres experimentos en dB.

Tabla 5.15 Datos por banda de octava de los tres experimentos en dB.

Tabla 5.16 Medición de divergencia en la autopista norte, resultados en dB

Tabla 5.17 Nivel de presión sonoro medido en el arreglo lineal en dB

Tabla 5.18 Nivel de potencia por octava del arreglo lineal en Watts