MEJORAS TÉCNICAS DISPONIBLES EN LA GESTIÓN ACÚSTICA Y VIBRACIONES

Control de Vibraciones y sus medidas correctoras Ignacio González Svantek España, S.L. [email protected]

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El control de vibraciones es una materia de gran importancia especialmente cuando se producen en áreas con presencia de viviendas. A diferencia del ruido aéreo, las vibraciones se transmiten por las estructuras de las construcciones, alcanzando una mayor velocidad de transmisión dependiendo de su naturaleza.

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El control de las vibraciones ha de ser tenido en cuenta tanto en los efectos producidos sobre las personas, como en los producidos en los materiales a ellas expuestos.

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En la ejecución de medidas orientadas a evitar la transmisión de vibraciones, es fundamental poder llevarlas a cabo con anterioridad a la ubicación de las instalaciones ruidosas, pues la ejecución de medidas correctoras, una vez puesta en funcionamiento la actividad, conlleva una mayor complejidad debido a la imprevisión de estas medidas en el origen, y por tanto, debido a la falta de espacio y de otras necesidades. Expertos en Ruido y Vibraciones

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¿Qué son las vibraciones?  Vibración es el movimiento oscilante que realiza una partícula alrededor de un punto fijo

 Esto ocurre si la vibración incidente se da en ciertas frecuencias que son características de la estructura receptora (frecuencia de resonancia)

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MOVIMIENTO ONDULATORIO

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MOVIMIENTO ONDULATORIO Tenemos un muelle en su posición de equilibrio (XO). Si tiramos de él y lo separamos de su posición de equilibrio una distancia Xm, al soltarlo, el muelle volverá a la posición de equilibrio y la rebasará una distancia Xm igual a la distancia hasta la que fue alargado al principio. Si no hay rozamiento, este movimiento, llamado oscilatorio, se repetirá indefinidamente.

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RESONANCIA El período de un péndulo depende únicamente de la longitud del hilo del que pende la masa.

Experimento: en una cuerda tensa colguemos tres péndulos, dos de igual longitud y uno más largo. El período de los dos primeros es el mismo, pero distinto del tercero. Coloquemos al más largo entre los cortos. A continuación, separemos de su posición de equilibrio uno de los péndulos cortos.

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RESONANCIA Al cabo de unos instantes, comprobaremos que el otro péndulo corto se empieza a mover y en pocos segundos lo hace con tanta intensidad como el primero, de manera que no podríamos distinguir cuál de los dos ha empezado a oscilar. Por el contrario, el péndulo largo no se ve afectado por la oscilación de los otros y permanece quieto .

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¿A qué se debe este fenómeno? Los péndulos de igual longitud tienen períodos de oscilación iguales. El primero provoca la oscilación del segundo transmitiéndole energía a través del hilo que los une. El tercer péndulo asiste al fenómeno del "paso" de energía de un péndulo al otro, pero no puede participar en él porque su período de oscilación es distinto. A este tipo fenómenos se le llama de resonancia y ocurre con mucha frecuencia en la naturaleza. Cuando una causa provoca una oscilación y cerca de ella se encuentra un objeto con la misma frecuencia propia que la de la oscilación, éste empieza a vibrar.

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El diapasón

Veamos cómo al hacer vibrar un diapasón, éste transmite la vibración a otro diapasón situado al lado por tener la misma frecuencia de resonancia.

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Importancia de la resonancia  Ingeniería civil

 Movimientos sísmicos

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Modos propios de vibración Cada frecuencia de resonancia tiene asociado lo que se llama un modo propio de vibración, es decir, una forma particular de moverse que depende de las propiedades del objeto (geometría, masa, estado de carga, condiciones de contorno, etc). Hay puntos donde la amplitud de la vibración es máxima y otros puntos donde ésta se anula (nodos).

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UNIDADES DE MEDIDA DE VIBRACIÓN  G’s  m/s2 1 G = 9,80665 m/s2

 Decibelio dB a (dB) = 20 log a (m/s2) / 10-6 (m/s2) Una aceleración de 1m/s2 corresponde a 120 dB (con referencia 10-6 m/s2)

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Valor total de la vibración La vibración resultante de la combinación de las vibraciones de los 3 ejes

Donde: awx, awy, awz son los valores de las aceleraciones de cada uno de los tres ejes ortogonales x, y, z. kx, ky, kz son las constantes de multiplicación cuyos valores dependen de la aplicación de la medición

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MTVV Máximo valor de la vibración transitoria: El valor máximo de la aceleración eficaz móvil cuando el tiempo de integración es igual a 1 segundo (Slow)

(Maximum Transient Vibration Value)

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Factor Cresta

Parámetro correspondiente a un periodo de medición, se define como el valor pico de vibración dividido por su valor de la aceleración eficaz (r.m.s.), con ambos valores teniendo la misma ponderación en frecuencia

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Registro temporal de la señal

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Registro espectral

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Historia temporal + espectral

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Curvas de Ponderación

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¿Qué son filtros de banda limitante?

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Dispositivos que permite pasar ciertas frecuencias y bloquea otras.

FILTRO DE PASO ALTO FILTRO DE PASO BAJO

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Curva de Ponderación con filtros de banda limitante

FILTRO PASO ALTO

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FILTRO PASO BAJO

Ponderación en frecuencia Wm

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El pasado  Método de evaluación basado en curvas K de vibraciones  En algunas Ordenanzas Municipales método de evaluación por percepción

 Han estado siempre en un segundo plano respecto al ruido

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Curvas K

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Curvas K

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Curvas K

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Curvas K Curva base combinada para ejes indefinidos de exposición humana a vibraciones: En los casos en que una misma área del edificio sea ocupada por personas en distintas posiciones, se puede aplicar una curva combinada standard, usando el peor caso de las condiciones de los ejes X, Y, Z. Esta se obtiene usando la respuesta del eje Z de 8 a 80 Hz y la respuesta de los ejes X-Y de 1 a 2 Hz. Para las frecuencias entre 2 a 8 Hz se realiza una interpolación entre las dos curvas.

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Situación hasta la fecha

 Reporte de molestias producidas por vibraciones sin respuesta  ¿Es práctico el método de evaluación basado en las curvas K?

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Presente y futuro

 Ley de Ruido incluye las vibraciones en la contaminación acústica  Real Decreto 1367:2007  Adaptación Normativas Autonómicas

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Law (índice de vibración)

 Law : (Índice de vibración): el índice de vibración asociado a la molestia, o a los efectos nocivos, producidos por vibraciones  Se aplicará para la evaluación de los niveles de vibración máximos, durante el periodo temporal, en el espacio interior de los edificios

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Cumplimiento de los objetivos de calidad acústica aplicables al espacio interior VIBRACIONES ESTACIONARIAS

Ningún valor del índice supera los valores fijados VIBRACIONES TRANSITORIAS . Los valores fijados podrán superarse para un número de eventos determinado de conformidad con el procedimiento siguiente:    

Periodo día 07:00-23:00 / Periodo noche 23:00-07:00 Periodo nocturno ningún exceso No excesos superiores a 5 dB Conjunto superaciones < 9. A estos efectos cada evento cuyo exceso no supere los 3 dB será contabilizado como 1 y si los supera como 3

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Objetivos de calidad acústica para vibraciones aplicables al espacio interior habitable de edificaciones destinadas a vivienda, usos residenciales, hospitalarios, educativos o culturales

Uso del edificio

Índice de vibración Law

Vivienda o uso residencial

75

Hospitalario

72

Educativo o cultural

72

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Real Decreto 1367:2007

Artículo 30. Instrumentos de medida. En la evaluación de las vibraciones por medición se deberán emplear instrumentos de medida que cumplan las exigencias establecidas en la norma UNE-EN ISO 8041:2006. «Respuesta humana a las vibraciones. Instrumentos de medida».

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Real Decreto 1367:2007 ANEXO I B. Índices de Vibración El índice de vibración Law en decibelios se determina aplicando la fórmula siguiente:

aw : el máximo del valor eficaz (RMS) de la señal de aceleración, con ponderación de frecuencia Wm, en el tiempo t, aw(t), en m/s2 a0 : la aceleración de referencia (a0 : 10-6 m/s2)

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Real Decreto 1367:2007 La ponderación en frecuencia se realiza según la curva de atenuación Wm definida en la norma ISO 2631-2:2003: Vibraciones mecánicas y choque – evaluación de la exposición de las personas a las vibraciones globales del cuerpo – Parte 2: Vibraciones en Edificios 1 – 80 Hz.

El valor eficaz aw(t) se obtiene mediante promediado exponencial con constante de tiempo 1s (slow). Se considerará el valor máximo de la medición aw. Este parámetro está definido en la norma ISO 26311:1997 como MTVV (Maximum Transient Vibration Value), dentro del método de evaluación denominado “running RMS”.

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Métodos de evaluación para el índice de vibración 1. Métodos de medición de vibraciones

a) Con instrumentos con la ponderación frecuencial Wm

b) Método numérico para la obtención del indicador Law

c) Calculando la ponderación frecuencial Wm

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Calculando la ponderación frecuencial Wm 1/3 RMS

1/3 RMS (Wm)

aw,i aw,i aw,i

x Wm

aw,i

t

aw,i aw,i

aw,i Valores eficaces de aceleración

Valores eficaces de aceleración Wm

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Valores de aceleración global ponderada Wm

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MTVV aw = max {aw,i }i Máximo de las distintas aceleraciones globales ponderadas, para los distintos Instantes de la medición.

LEGISLACIÓN

 ISO 8041:2005 / UNE-EN ISO 8041:2006  ISO 2631-2 (1997 y 2003)  REAL DECRETO 1367:2007

 Decretos Autonómicos

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Procedimientos de medición de vibraciones a) Identificación focos, direcciones dominantes y características temporales b) Mediciones sobre el suelo en el lugar y momento de mayor molestia y en la dirección dominante si existe y es claramente identificable. Si no lo es, se medirá en tres direcciones ortogonales simultáneamente, obteniendo el valor eficaz aw,i(t) en cada una de ellas y el índice de evaluación como suma cuadrática, en el tiempo t, aplicando la expresión:

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Procedimientos de medición de vibraciones

c) Vibración generada por actividades: tipo estacionario y transitorio d) Vibración generada por infraestructuras: tipo estacionario y transitorio e) Episodios reiterativos f) Vibración producida por un emisor acústico (corrección de la medida por la vibración de fondo)

g) Verificación de la cadena de medición con un calibrador de vibraciones

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¿Qué es necesario para el control de vibraciones conforme con el Real Decreto1367 en materia de vibraciones?

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La Solución  Analizador de Vibraciones

 Acelerómetro triaxial con sensibilidad para vibraciones en edificios  Calibrador de Vibraciones a 16Hz

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Parámetros de los equipos

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Visualización de RMS en X, Y, Z

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Visualización de MTVV en X, Y, Z

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Verificación de no saturación en X, Y, Z

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Visualización de Factor de Cresta en X, Y, Z

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Análisis espectral 1/3 octava en 3 ejes

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Medidas de inspección

Control de Vibraciones Medidas de análisis Análisis 1/1 y 1/3 octava Análisis FFT Registro de señal en el dominio de tiempo Integración en maleta monitorización Análisis de ruido …

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Ejemplo

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