Comparativa de mediciones de ruido generado en carreteras con carpeta de pavimento rígido vs pavimento flexible. Guadalupe LÓPEZ, [email protected]; Daniel RANGEL, [email protected]. INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE – División de Laboratorios de Infraestructura: Grupo Mecánica de Suelos y Materiales Granulares. Resumen El ruido ambiental es el resultado de la suma del ruido generado por distintas fuentes y actores, entre los cuales podemos mencionar vehículos, tránsito, velocidad de conducción, tipo y condiciones de superficie de rodamiento, la existencia o no de barreras para la propagación o disipación de ruido incluso fauna y actividades urbanas, entre varios otros. El ruido generado por el tránsito vehicular en una carretera tiene tres fuentes principales: el contacto de la llanta con la carretera, el motor del vehículo y por el sistema de emisión de gases (sistema de escape) del mismo. El entendimiento y estudio de esta interacción proporciona conocimientos precisos sobre cómo se genera y claves para la mitigación del ruido. El ruido generado entre la interacción llanta – superficie (pavimento) es aun objeto de estudio en muchos países, sobre todo en la Unión Europea, sin embargo no así en México. El presente trabajo muestra un estudio comparativo realizado en campo donde se mide la intensidad – en niveles de Leq(A) – de ruido ambiental generado a través de sonómetro, debido al tránsito en carreteras para dos condiciones distintas de superficie (pavimento flexible y pavimentos rígidos), estableciendo el efecto de esta variable en la generación del ruido y su comparación con estándares internacionales de niveles de ruido permitidos en carreteras como un Índice Ambiental de Ruido (IAR). Palabras Claves: contaminación acústica; ruido llanta – pavimento; mitigación de ruido.

I.

INTRODUCCIÓN

Desde hace años, el ruido se ha convertido en un factor contaminante constante en la mayoría de las aglomeraciones urbanas, convirtiéndose en la actualidad en un grave problema a la salud humana con efectos fisiológicos, psicológicos, así como problemas económicos y sociales. El ruido se localiza entre los principales impactos ambientales del sector transporte de acuerdo a la OCDE. El ruido en carreteras es generado en conjunto por el sistema del vehículo que transita (motor, ventilador, escape, entre otros), por su movimiento (contacto de la llanta sobre pavimento) y el ruido aerodinámico que se produce por su paso. A las velocidades límites de las carreteras (80-110 Km/h) el ruido aerodinámico es despreciable, por lo que el ruido en movimiento se atribuye principalmente al sistema del vehículo y a la interacción llanta-pavimento. Esta interacción es determinante en el tránsito por carreteras, ya que mientras el ruido debido al sistema motor es relativamente constante e independiente de la velocidad, el ruido llanta-pavimento aumenta entre 8 y 12 dB(A) cada vez que se dobla la velocidad. Esto hace que a velocidades alrededor de los 50-60 Km/h la principal fuente de ruido es la del movimiento, y causante de la totalidad del ruido generado a velocidades superiores de 70-80 Km/h.

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El impacto sonoro de una carretera es producto de los niveles de inmisión que se originan en su entorno en función del nivel emitido y de las condiciones de propagación entre emisor y receptor. La emisión sonora de una carretera depende de varios factores, siendo los elementos de mayor contribución en la generación del ruido por tránsito vehicular el motor, la rodadura y el ruido aerodinámico, y las variables como el numero de vehículos, la forma de conducción, entre otros. El impacto más fuerte se identifica en zonas próximas a las ciudades, por ser áreas donde la probabilidad de causar efectos a los receptores de la contaminación acústica, es mayor. El análisis sobre las propiedades, ventajas o desventajas del uso del concreto hidráulico sobre el empleo de carpetas asfálticas no es objetivo de este trabajo y esta fuera del alcance del mismo. El presente, sólo muestra los resultados de la medición de la generación de ruido en carreteras en carpeta asfáltica comparado con el generado en concreto hidráulico, así como su análisis como factor en la gestión integral del impacto ambiental en la infraestructura de caminos y carreteras.

II.

MARCO TEORICO

II.1 Generalidades II.1.1 Definición de Ruido y Nivel de Presión Sonora (Leq) El ruido es un contaminante físico que consiste en una mezcla compleja de sonidos de frecuencias diferentes, que produce una sensación auditiva considerada molesta o incómoda y que con el paso del tiempo y por efecto de su reiteración puede resultar perjudicial para la salud de las personas. Refiriéndonos solamente al campo de la acústica, es cualquier sonido espectro continuo complejo y que es percibido como molesto. Las presiones acústicas a las que el oído humano es sensible, varían en un intervalo muy amplio. Así, el umbral inferior de la audición humana (la presión acústica mínima que provoca una sensación auditiva) es de 2X10-5 pascales (Pa), y el umbral máximo es de alrededor de 20 Pa. La manipulación de valores que cubren éste campo varía tanto que se recurre a una escala logarítmica, utilizando el decibelio (dB) como unidad de medida. Un oído humano es capaz de percibir y soportar sonidos correspondientes a niveles de presión sonora entre 0 y 120 dB., este último marca el denominado umbral del dolor auditivo. El oído humano no es sensible de la misma manera a las diferentes frecuencias, así que se han definido una serie de filtros de ponderación para poder reflejar un nivel sonoro representativo de la sensación del ruido que realmente se recibe. Los filtros más conocidos son denominados A, B, C y D. El filtro utilizado en el dominio del ruido del transporte es el A, y los niveles de presión sonora utilizados se miden en decibelios A [dB(A)] y se menciona como “ponderación A”. El grado de exposición de los seres vivos a niveles de ruido altos en tiempos prolongados, ha resultado ser una causa grave en las afecciones a la salud humana y del deterioro de los ecosistemas naturales. Un indicador acústico ampliamente utilizado y al que se refiere la normativa en materia de ruido es el de nivel de presión sonora continuo equivalente: Leq(t). Éste 2

índice expresa la media de la energía sonora percibida por un individuo en un intervalo de tiempo, es decir, representa el nivel de presión que habría sido producido por un ruido constante con la misma energía que el ruido realmente percibido, durante el mismo intervalo de tiempo. Y se acompaña siempre de la indicación del período de tiempo al que se refiere. Existen otros índices acústicos estadísticos, como L10 y L50, que se refieren al nivel alcanzado o sobrepasado durante el 10% y el 50% del tiempo de medición, respectivamente. El L50 también se conoce como la mediana estadística y representa el ruido medio. II.1.2 Contaminación acústica Desde hace años el ruido se ha convertido en un factor contaminante constante en la mayoría de las ciudades, suponiendo en la actualidad un grave problema con efectos fisiológicos, psicológicos, económicos y sociales. Se trata equivocadamente como un mal menor, aunque es muy difícil de caracterizar; no es constante en el tiempo ni en el espacio, no amenaza la vida de las personas a corto plazo y no degrada el medio de modo tan evidente como lo hacen otros tipos de contaminantes. El principal causante de la contaminación acústica es la actividad humana. El ruido aparece como un problema de la contaminación acústica urbana, como consecuencia de la Revolución Industrial y del desarrollo de nuevos medios de transporte con el crecimiento de las ciudades. Fue en el año de 1972 cuando la Organización Mundial de la Salud (OMS) catalogó el ruido como una forma más de contaminación. Actualmente es considerado uno de los contaminantes ambientales más molestos y que más inciden sobre el bienestar de los ciudadanos, pero sigue siendo la contaminación la menor regulada de todas las existentes. El ruido es un contaminante cuya producción es la más barata y su emisión requiere muy poca energía. Su medición y cuantificación es compleja, además de no generar residuos, no produce un efecto acumulativo en el medio amiente aunque sí puede producirlo en el hombre. Su radio de acción es inferior al de otros contaminantes, ya que no se propaga mediante los sistemas naturales como otros contaminantes del aire que se dispersan por acción del viento. Por último, es percibido únicamente por el sentido del oído, esto hace que sus efectos como contaminante sean subestimados. Estudios realizados en diferentes países han demostrado que el 80% de la contaminación acústica es causada por el tráfico vehicular en las ciudades, debido a la mala distribución funcional del territorio y el desarrollo urbano disperso, esto ha llevado a la creación de una extensa red de calles y avenidas que enlazan las distintas zonas de la ciudad por las que circulan de forma constante e ininterrumpida los diferentes medios de transporte. Para cubrir las necesidades públicas, se ha producido un aumento exponencial de los medios de transporte y de su utilización, provocando un sensible incremento de los niveles de ruido de fondo en los ambientes exteriores, principalmente en los núcleos urbanos. A lo anterior, sumamos factores como el recubrimiento de los caminos que tiene influencia en el ruido que se genera.

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La Organización Mundial de la Salud (OMS), manifiesta algunas afectaciones sobre la contaminación acústica, como lo son daños psicológicos, disminución de la concentración, afectación de manera negativa a la efectividad y la productividad; menciona también que puede aumentar la frecuencia de accidentes de trabajo, la irritabilidad y los estados histéricos y neuróticos, así como ocasionar síntomas fisiopatológicos como aceleración de la respiración y del pulso, aumento de la presión arterial, disminución del peristaltismo digestivo, problemas neuromusculares que ocasionan dolor y falta de coordinación, disminución de la visión nocturna, aumento de la fatiga, entre otros. Puede también ocasionar lesiones irreparables como la sordera que se va desarrollando de forma crónica y permanente. La OCDE establece niveles máximos recomendados para ruido en carreteras nuevas y existentes para día y para la noche en zonas donde que puedan afectar la salud humana debido a la contaminación acústica. Tabla 1. Niveles aceptables de ruido en carreteras propuestos por la OCDE. Leq (día) Carretera nueva 60 +5 dB(A)

Leq (noche) Carretera existente 65 +5 dB(A)

Carretera nueva 50 - 55 dB(A

Carretera existente 55 - 60 dB(A)

II.2 Generación de ruido por tránsito El ruido generado por el tráfico es una secuencia temporal de la suma de niveles sonoros variables emitidos por el ruido aerodinámico de los vehículos que transitan, las características de la superficie (ruido de rodadura) y el ruido que genera el vehículo (ruido motor). Las variaciones en la generación de la intensidad en cada una de estas fuentes depende de factores como la velocidad, el tipo de motor, la fricción al contacto con el suelo, etc. Por ejemplo, con el aumento de la velocidad, se tienen incrementos en el nivel sonoro siendo a altas velocidades (120 Km/h) donde cobra relevancia, sin embargo, el impacto en este es más bien dentro del vehículo que fuera del mismo. Se describe brevemente qué es el ruido de motor, el de rodadura y el aerodinámico, siendo de mayor interés para este estudio los dos primeros. - Ruido motor: Es el ruido generado por el conjunto de la admisión, el bloque de motor y el escape del vehículo. Es la fuente más obvia de contaminación acústica y ésta relacionada a los vehículos con motor de combustión interna. El ruido predomina a bajas velocidades y depende de la carga del motor y de la velocidad de giro. Con las innovaciones tecnológicas, el diseño de nuevos motores, especialmente en los vehículos ligeros, ha hecho que el factor de carga no tenga relevancia en el aumento del ruido que se genera, sobre todo a regímenes bajos de motor (ralentí). Sin embargo, es relevante en vehículos pesados y en motocicletas, y va en aumento conforme a los años de uso. 4

- Ruido de rodadura: Es el producido por el contacto llanta – pavimento, es apreciable y se considera relevante a partir de velocidades medias (40-60 Km/h); la intensidad depende de la velocidad del vehículo y se ve influenciado por el modo de conducción como frenado, aceleración y curvas. A parte de la velocidad, este ruido es principalmente condicionado por el contacto de la llanta con la superficie (pavimento). - Ruido aerodinámico: Es generado por la turbulencia del medio (aire) por el paso del vehículo. Es de importancia a velocidades mayores (>120 Km/h) y se manifiesta principalmente al interior del vehículo. La minimización de este tipo de ruido ha sido prioridad para la industria manufacturera de vehículos con muy buenos resultados. Se tienen otras contribuciones de ruido por los sistemas auxiliares, como lo son sistemas de ventilación, enfriamiento del motor, frenado, elevadores o sistemas de apertura de puertas (v.g. transporte público), etc. Sin embargo, estas fuentes no tienen un espectro ni una velocidad predominante, y tienen un efecto muy puntual en la generación de ruido. Dentro de estos podemos considerar también bocinas, sirenas y equipos de sonido (música). Estos sistemas no suelen considerarse en el cálculo de la emisión global del ruido por vehículos, aunque no se descarta que igualmente sean fuentes de contaminación acústica y generan molestias a quienes lo perciben. La OCDE manifiesta que existe un predominio del ruido generado por los medios de transporte en relación con las demás fuentes de ruido y, que dependiendo del desarrollo país en particular, entre el 15 y el 40% de la población está sometida a niveles de ruido superiores a 65 dB(A) procedentes del tráfico vehicular. Con lo que respecta al ruido por ferrocarriles es el 1,7% y al transporte aéreo, más del 1% de la población que está expuesta a estos niveles. Los reglamentos de la Administración Federal de Carreteras (FHWA, por sus siglas en ingles) en referencia al nivel de contaminación acústica en las autopistas/carreteras, requieren la realización de estudios sobre el ruido al construir autopistas nuevas o al cambiar o ampliar las ya existentes. Los estudios sobre el ruido ayudan a identificar zonas de actividad que pueden ser afectadas por el ruido del tráfico, determinando los niveles de sonido ya existentes y generan una base para la predicción de niveles en un futuro. En base a estos, se pueden evaluar maneras de reducir el impacto del sonido.

II.2.1 Ruido llanta – pavimento El ruido de rodadura es el generado de la interacción llanta – pavimento, y se caracteriza por tener distintas contribuciones en como se genera y en la propagación, pudiendo ocurrir fenómenos de amplificación o reducción. Existen tres fenómenos involucrados en la generación de este tipo de ruido: mecánicos y aerodinámicos. II.2.1.1 Fenómenos Mecánicos 5

Las vibraciones originadas por las excitaciones mecánicas de superficie sólidas, son la principal causa de la generación de la radiación acústica (sonido). La generación mecánica del ruido tiene dos componentes: vibraciones radiales y tangenciales (Figura 1), ambas originadas por los impactos y choques resultantes del contacto del perfil de la llanta y la superficie.

Figura 1. Excitación mecánica de la llanta por contacto con el pavimento

La dureza, tanto de la llanta como de la superficie de contacto, define el contenido de frecuencias de las fuerzas de excitación generadas. Este parámetro esta condicionado por el tiempo del contacto del choque y las vibraciones que se generan al contacto. Cuanto mas rígidas sean las superficies el tiempo de contacto será menor, por lo que el rango de frecuencia de las fuerzas de excitación generará ruido con un contenido de frecuencia más ancho. Un aspecto importante es la capacidad de amortiguamiento que tiene el material que conforma la llanta, ya que a mayor amortiguamiento, menor será el movimiento que tendrán las superficies vibrantes y menor el ruido generado. Con respecto al pavimento, se ha encontrado que la textura de este (Sandberg, 1980) tiene una relación directa con el nivel de ruido emitido para bajas frecuencias y texturas entre 10 y 500 mm. Para texturas entre 0.5 y 10 mm la relación entre el nivel de ruido a altas frecuencias y la textura también guardan proporción para en manera inversa, es decir, a más textura menos ruido. II.2.1.2 Fricción Dentro de los fenómenos mecánicos están los de fricción. Los procesos de fricción tienen que ver con la adhesión entre el pavimento y la llanta. Es un proceso mecánico que presenta fenómenos donde ocurren fenómenos de adhesión y fricción debido a los movimientos en micro escala que presentan la figura o huella de la llanta al contacto con el pavimento generando ruido que contribuye al de la rodadura llamados stick-slip y stick-snap. Figura 2. El efecto stick-slip se asocian a mecanismos de fricción, por lo que las superficies con coeficientes de fricción mayores suelen tener incrementos de nivel de ruido debido a este fenómeno. Al contrario, los efectos de stick-snap están asociados a mecanismos de adhesión, por lo que

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mayores rugosidades disminuyen la probabilidad de que ocurran estos fenómenos y por tanto el ruido generado puede ser menor.

Figura 2. Excitación mecánica de la llanta por contacto con el pavimento

II.2.1.3 Fenómenos Aerodinámicos La contribución de tipo aerodinámico se relaciona con el flujo de aire impulsado durante el movimiento de la rueda y la interacción de las cavidades en el perfil de la llanta. Figura 3.

Figura 3. Flujo de aire por la compresión de las cavidades en la llanta.

Uno de los mecanismos más importantes (Kuijpers, 2001 y Sandberg, 1980) en la generación de ruido es la compresión del aire impulsado por el movimiento de la llanta y dirigido hacia el suelo. Este fenómeno se conoce como “air pumping” y es condicionado por la resistencia del pavimento al paso del aire a través de él. La llanta, en su movimiento de avance se comporta como una bomba que comprime el aire contra la superficie plana que forma el pavimento. Cuando el pavimento es muy denso (reflectante) la presión que alcanzan estos puntos aumenta y por lo tanto el nivel de ruido generado es mayor que si el pavimento tuviera una menor resistencia al paso del aire a su interior. Esto es lo que ocurre con los asfaltos porosos, y es la razón por la que disminuyen el ruido. 7

Otra contribución al ruido aerodinámico es la resonancia del aire dentro de la llanta (resonancia de Helmholz), donde el volumen del aire que existe en el interior del neumático actúa como muelle comprimiendo la masa de aire que existe entre la cavidad interior y el aire exterior. Su contribución depende del tamaño de la llanta y de las dimensiones de la rueda. Por último, también se tienen una contribución por parte de los canales dispuestos en la huella de la llanta para el drenaje de agua. Estos canales simulan los conductos de una flauta, y producen sonido en virtud a su longitud. Generalmente, las distribuciones asimétricas de los canales y figura de la huella de la llanta hacen que la energía sonora no se concentre en una frecuencia sino que se disperse a rangos más amplios. II.2.2 Textura y regularidad superficial. El pavimento tiene dos propiedades relacionadas estrechamente con la generación de ruido, una es la textura y otra es su regularidad superficial. Sobre la textura encontramos que esta se divide en tres: la microtextura (irregularidades menores a 0.5 mm), la macrotextura (irregularidades entre 0.5 a 50 mm) y la megatextura (mayor a 0.5 m) contraste, el pavimento de asfalto de drenaje usa una mezcla de asfalto nivelado abierto, la cual elimina los aglomerados de la gradación intermedia para obtener una mayor mezcla de porosidad. Figura 4.

Figura 4. Relación del ruido con la porosidad de la superficie. La microtextura es necesaria para conseguir una buena adherencia. La macrotextura es necesaria para mantener esa adherencia a altas velocidades o con el pavimento mojado. La macrotextura mejora también la visibilidad con pavimento mojado, elimina o reduce los fenómenos de reflexión de la luz, que tienen lugar en los pavimentos lisos mojados, y mejora la percepción de las marcas viales. Por contra, los pavimentos rugosos, con fuerte macrotextura, producen un mayor desgaste de los neumáticos y suelen resultar ruidosos. La megatextura y la irregularidad superficial resultan indeseables. Inciden negativamente sobre la comodidad y aumentan el ruido de rodadura, los gastos de mantenimiento de los vehículos y los gastos de conservación de la vía. Figura 5. 8

Figura 5. Clasificación del perfil según AIPCR.

II.3 Pavimentos baja sonoridad o silenciosos El término de pavimento silencioso es referido a cualquier pavimento que produce menos ruido que algún otro debido al tránsito sobre el mismo. Los pavimentos silenciosos no se limitan a asfaltos o concretos, pero sí a la incorporación de prácticas conocidas para hacerlos más silenciosos. Tradicionalmente los pavimentos han sido diseñados y construidos para incorporar tres factores importantes: seguridad, durabilidad y costos, los factores ambientales como la generación de ruido no habían sido incluidos en este balance.

Figura 6. Rango de ruido y diferentes superficies de pavimento.

9

Lo que hace a un pavimento silencioso o ruidoso son dos componentes primordiales, la textura y la porosidad (Figura 6). La textura debe de ser aplanada o negativa con respecto a la superficie de rodamiento. Como regla, la textura que tenga cualquier pavimento presentado como silencioso debe de ser orientada negativamente (puntos abajo). El desempeño del ruido de un pavimento es medido a través de dos métodos comúnmente utilizados, uno es el On-board sound intensity (OBSI, por sus siglas en inglés) (Figura 7) y el otro es sobre el borde del camino (Figura 8). La metodología OBSI mide el ruido a centímetros de donde se produce por el contacto de la llanta con el pavimento y es más enfocado a la generación de ruido por esta interface. Y la metodología sobre el borde del camino, mide los niveles de ruido a 7.5 m hasta 15 m desde la línea central del carril exterior y los niveles que se miden son representativos de quienes son sometidos a los niveles de ruido que se generan en conjunto por el flujo de vehículos en la carretera. Ya que permite evaluar el ruido debido al contacto entre el neumático y la superficie de la carretera a una distancia lejana, de esta forma además de valorar la generación se valora la propagación acústica.

Figura 7. Sistema On-board sound intensity (OBSI).

Figura 8. Mediciones sobre el borde del camino.

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III.

METODOLOGÍA

Se realizaron mediciones en campo sobre cinco puntos, en los cuales se realizaron monitores en ambos sentidos de la vialidad. Dos puntos corresponden a carreteras con pavimento rígido (carpeta de concreto hidráulico) y tres a carretera con pavimento flexible (carpeta asfáltica). En la Tabla 2 se muestran los puntos correspondientes y la referencia geográfica de cada estación de monitoreo. La medición se realiza de manera directa a través de sonómetro de precisión en tripié estándar a una distancia de 7,5 m del hombro de la carretera y a una altura de 1,5 m respecto al eje de la misma; se emplea una pantalla antiviento (windscreen) y se dirige el micrófono del sonómetro hacia la fuente (Figura 7). Tabla 2. Localización de los puntos de muestreo de ruido en carretera. PUNTO 1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B 5A 5B

CARRETERA MÉXICO - QUERÉTARO Cuerpo A MÉXICO - QUERÉTARO Cuerpo B MÉXICO - QUERÉTARO Cuerpo B MÉXICO - QUERÉTARO Cuerpo A QUERÉTARO - SAN LUIS POTOSÍ Cuerpo B QUERÉTARO - SAN LUIS POTOSÍ Cuerpo A QUERÉTARO - SAN LUIS POTOSÍ Cuerpo B QUERÉTARO - SAN LUIS POTOSÍ Cuerpo A QUERÉTARO IRAPUATO Cuerpo B QUERÉTARO IRAPUATO Cuerpo A

Km Ruta 201

57

201

57

193

57

193

57

26

57

26

57

10

57

10

57

9

45

9

45

COORD. 20°34'15,26"N 100°17'22,72"O 20°34’17,79”N 100°17’23,07”O 20°33'39,76"N 100°13'59,63"O 20° 33’41,50”N 100°13’59,08”O 20° 4 7’54,92N 100°26’ 53,61O 20°47’55,5”N 100°26’55,66”O 20°40'27,19"N 100°26'02,05"O 20°47’03,78”N 100°23’48,43”O 20°32'21,04"N 100°28'23,61"O 20°32’20,08”N 100°28’24,07”O

PAVIMENTO RÍGIDO (Concreto Hidráulico) RÍGIDO (Concreto Hidráulico) RÍGIDO (Concreto Hidráulico) RÍGIDO (Concreto Hidráulico) FLEXIBLE (Asfalto) FLEXIBLE (Asfalto) FLEXIBLE (Asfalto) FLEXIBLE (Asfalto) FLEXIBLE (Asfalto) FLEXIBLE (Asfalto)

Se tomaron lecturas del Leq de 60 s, en horario continuo desde las 09H00 hasta las 16H30, para intervalos de 1 hora y de 30 minutos en su caso. Estas lecturas se integran y conforman los Leq(total) para las 7.5 h. El equipo de medición acústica utilizado en las mediciones es un sonómetro de precisión marca Brüel & Kjaer, modelo 2238, con un rango de medición de 20 a 100 dB(A); calibrado para la norma mexicana NMX-AA-059-1978 “Sonómetros de Precisión”. Las ubicaciones de las estaciones de monitoreo se establecieron en puntos con al menos 700 m lejos de curvas, salidas o incorporaciones a la carretera y cruces con otras vialidades en ambas direcciones con respecto a la estación. También se evito tener pendientes ascendientes o 11

descendientes bruscas o fuertes en el terreno. Esto último para evitar posible variaciones en la velocidad, frenado o aceleración del tránsito y tener contribuciones por alguno de estos factores.

Figura 9. Posición de la estación del sonómetro con respecto a la carretera. Dado a que se emplea un sonómetro de precisión calibrado se considera una variación menor a + 5 dB en las mediciones registradas y se consideran como períodos continuos de 7.5 horas. La precisión sonora del sonómetro empleado es de hasta 0.5 de decibel (dB). Se evitó realizar mediciones bajo condiciones climáticas adversas como lluvia o viento fuerte (velocidad media entre 41 y 70 Km/h).

IV.

RESULTADOS

IV. 1. Mediciones Para cada punto se promedia el Leq obtenido para el periodo continuo muestreado y se promedia entre ambos sentidos para obtener un valor de Leq por punto. La Tabla 3 muestra en resumen de los promedios de Leq(total), L10, L50 en dB(A) de los valores obtenido para los cinco puntos monitoreados así como las condiciones en que se realizó el muestreo de ruido. Los puntos nombrados 1 y 2 son puntos en tramos de carretera con carpeta de rodamiento de pavimento rígido (concreto hidráulico) y los puntos 3, 4 y 5 de pavimento flexible (carpeta asfáltica). 12

Tabla 3. Condiciones de monitoreo y resultados de Leq, L10, L50 y L90. Punto 1

Numero de carriles 3

Temp. Amb. °C 24°

Velocidad del viento 19 Km/h NNE

Leq total dB(A) 81.08

L10 dB(A) 82.1

L50 dB(A) 81.1

L90 dB(A) 79.4

2

3

27.7°

23 Km/h W

78.12

79.5

78.1

76.4

3

2

26.5°

8 Km/h SE

71.36

74.1

71.2

67.8

4

2

28.4°

11 Km/h ENE

74.35

76.0

74.1

72.1

5

2

20°

14 Km/h WNW

73.30

75.6

73.3

70.3

IV. 2. Efectos del tipo de pavimento En la Tabla 4 se muestran los niveles de ruido en promedio para los tipos de pavimento. La Figura 10 presenta el gráfico de barras donde se observa la diferencia entre las carreteras de concreto hidráulico (rígido) y las de asfalto (flexible) para los puntos correspondientes. Se observa para todos los casos que los Leq en los puntos establecidos en carreteras de pavimento rígido son superiores a los registrados en carreteras en pavimento flexible, existiendo casos donde esta diferencia es de hasta 7.8 dB(A). Tabla 4. Comparación niveles de ruido entre tipos de pavimentos Tipo de Pavimento Rígido Flexible Diferencia

dB

Leq(total) 79.60 73.00 6.60

L10 80.80 75.23 5.57

L50 79.60 72.87 6.73

L90 77.90 70.07 7.83

Niveles de ruido con respecto al pavimento

82.0 80.0 78.0 76.0 74.0 72.0 70.0 68.0 66.0 Leq

L10 Rígido

L50

Flexible

Figura 10. Niveles de ruido registrados en pavimentos Flexible y Rígido. 13

IV. 3. Relación con el TDPA Dado que el flujo y la composición vehicular son factores que también influyen en los niveles de la generación de ruido, se relaciona en la Tabla 5 con el TDPA total (considerando toda la composición vehicular) y con TDPA pesado, considerando solo camiones tipo C2, C3, C4, C3R2 T2S1, T2S2, T3S2, T2S1R2, de acuerdo a la clasificación y los datos de Datos Viales para el Estado de Querétaro del 2009.

Tabla 5. Comparación niveles de ruido entre tipos de pavimentos Tipo de Pavimento Leq (total) Rígido Rígido Flexible Flexible Flexible

85.2 88.2 80.7 79.4 78.4

L10

L50

TDPA total

TDPA pesado

86.1 89.4 83.0 82.0 81.6

85.0 87.8 80.0 79.5 77.0

44 654 48 344 26 961 32 802 16 804

15 373 15 058 7 123 12 098 3 289

% TDPA pesado 31% 35% 28% 20% 23%

Niveles de ruido y TDPA total 84

Pavimentos Flexibles

Pavimentos Rígidos

82 80 78

dB

76 74

Leq

72

L10

L50

70 68

66 64 20300

26880

36660

47802

48804

TPDA

Figura 11. Niveles de ruido por tipo de pavimentos y el tránsito total de vehículos. 14

Relación Leq y TDPA pesado 100 95 y = 0.6289x + 65.195 R² = 0.8488

Leq (dB)

90 85

% TDPA pesado

80

Lineal (% TDPA pesado)

75 70 65 15

20

25

30

35

40

Porcentaje de TDPA pesado

Figura 12. Relación de niveles de ruido y la composición de vehículos pesados. El flujo del tránsito (o intensidad del tránsito), entendido como el número de vehículos que circulan por un lapso de tiempo, tiene una incidencia directa en el ruido. Para flujos no saturados (donde los vehículos circulan en forma más o menos independiente entre sí) se cumple que por cada aumento al doble del flujo hay un incremento de 3 dB en el nivel. Cuando el flujo se empieza a saturar, es más difícil maniobrar, por lo que la velocidad promedio disminuye junto con los niveles de ruido.

IV. 4. Indicador ambiental de ruido El indicar ambiental de ruido propuesto se basa en el indicador acústico Leq(total) y es referido a los niveles que la OMS recomienda para el ruido de día. Corresponde a la relación del Leq(total) con respecto al límite en carreteras existentes para el día:

IAR 

Leq(total ) 65dB( A)

Los índices ambientales de ruido son como se muestran en la Tabla 5 para pavimento flexible y para rígido.

15

Tabla 6. Índices ambientales de ruido (IAR) Tipo de Pavimento

Leq (total)

IAR

Rígido Flexible

79.6 72.2

1.2 1.1

En el caso del TDPA pesado, los coeficientes de correlación para Leq(total) son de 0.8301, L50 de 0.7892 y L10 de 0.7542. En este caso, un aumento en la composición de vehículos pesados se refleja de manera distinta en los niveles de ruido, sin embargo los hace de manera significativa. Si existiera un incremento de 5000 vehículos el Leq(total) aumentaría hasta 4dB; 3,5dB en el L50 y 2,5 dB en L10. V.

CONCLUSIONES

Los niveles de ruido registrados en carreteras con pavimentos rígidos (concreto hidráulico) presentan niveles Leq(A) hasta 7.3 dB superiores a los registrados en carreteras cuyos recubrimientos son de pavimentos flexibles (carpetas asfálticas). Esto era de esperase debido a las características y propiedades de ambos pavimentos. Sin embargo, también observamos que la composición vehicular juega un papel importante en los niveles de la generación de ruido, donde por cada 5 % que aumente la composición de vehículos pesados que circulan en cualquiera de los dos tipos de pavimentos podemos esperar un aumento de hasta 3 dB en la generación de ruido. En el caso de carreteras con pavimentos rígidos, el Índice Ambiental de Ruido (IAR) muestra que la intensidad de ruido generado es cerca de un 20% superior a los límites recomendados por la OMS para carreteras existentes, y de un 10% en pavimentos flexibles. Las prácticas más utilizadas actualmente para la mitigación de ruido en carreteras es la de construir barreras para reducir sus efectos y aislar el ruido generado de las áreas que puedan verse afectadas. Algunos casos plantean el control del tránsito, límites de velocidad, y en mucha menor medida la modificación o la construcción de carreteras alternas por los costos que esto implica. Estas prácticas son consideradas medidas de “fin de tubo” ya que tratan de mitigar con los niveles de contaminación, en este caso ruido, una vez que ya se ha generado. Los resultados obtenidos en el presente trabajo evidencian la necesidad de desarrollar pavimentos seguros, de calidad pero más confortables y menos contaminantes al medio, como una medida eficaz en la mitigación del ruido antes que este se genere. Los pavimentos silenciosos o de baja sonoridad se consiguen con estructuras de vacíos y texturas superficiales que permitan absorber el ruido. Actualmente hay mucho interés para el desarrollo de los mismos como alternativas a la construcción de barreras acústicas, que han ido aumentando en especial en las carreteras urbanas.

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Desarrollando pavimentos silenciosos y aplicándolos en la construcción de nuevos caminos y el mantenimiento de carreteras existente podemos contribuir a reducir los impactos generados por la infraestructura carretera en el país.

VI.

REFERENCIAS

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