[A414] Alejarse de la fuente de ruido

 La amortiguación de una onda sonora tiene 2 causas que podríamos llamar fundamentales:

• la atenuación debida a la forma en que la energía se distribuye en el frente de onda.
• la absorción o disipación de energía que realiza el propio medio. 

En las ondas unidimensionales se considera que toda la energía se transmite idealmente de un punto a otro, y así sucesivamente. En las ondas bidimensionales (circulares, lineales) la energía se reparte en longitudes cada vez mayores. Mientras que en ondas tridimensionales (esféricas) la energía que hace vibrar al medio se reparte en una superficie esférica cada vez mayor. En los últimos 2 casos la intensidad del frente de onda disminuye a medida que nos alejamos de la fuente.

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[A411] Atenuación del ruido con la distancia

Además se puede generalizar como fuente puntual a toda máquina que ocupa una zona pequeña del espacio respecto de las distancias que estemos considerando, por lo que puede interpretarse como un foco puntual que emite ondas uniformemente en todas direcciones (es lo que llamamos onda esférica).

La causa principal de la absorción, en el caso de las ondas mecánicas, es el rozamiento que hace que la energía mecánica se transforme en calor. 

Prevención y confort

Para hacer prevención o en algunos casos para buscar el confort de los trabajadores (por ejemplo que no tengan que usar EPP), nos va a interesar repasar un poco logaritmos y hacer algunas operaciones matemáticas. 

Puede interesarnos el caso de que en un determinado puesto de trabajo el nivel de ruido debido a una única fuente sonora cercana esté por encima de los valores reglamentarios, y exista la posibilidad de separar un poco el puesto de la máquina, ¿cuánto habría que separarlos para estar por debajo de los niveles legales?

También podría presentarse el caso de la adquisición de un nuevo equipo (único con importancia sonora) y al estar diseñando los futuros puestos de trabajo deberíamos adelantarnos y calcular los niveles de ruido futuro en los mismos, para ver si se puede diseñar una planta donde el ruido afecte lo menos posible. 

Ya sabemos por lo visto en [A411] que si duplicamos la distancia entre la fuente sonora y el receptor, el nivel de ruido disminuye 6 dB, pero que pasa si queremos disminuir solo 2 dB porque estamos acotados por los espacios, o al contrario si no tenemos problemas de entorno y queremos bajar 8 dB?

El desarrollo matemático genérico que teníamos en el artículo citado era:

Qué ahora podemos escribir de la siguiente manera para calcular la distancia en función de la cantidad de decibeles que deseamos atenuar:

Donde:

• NIS (I1) = Nivel de Intensidad Sonora en un puesto de trabajo cuando la distancia a la fuente es "d1" y la intensidad de la fuente que llega a ese puesto es "I1".
• NIS (I2) = Nivel de Intensidad Sonora en un puesto de trabajo cuando la distancia a la fuente es "d2" y la intensidad de la fuente que llega a ese puesto es "I2".
• ∆NIS (I1-I2) = Variación del Nivel de Intensidad Sonora en un puesto de trabajo debido a la modificación de la distancia a la fuente que lo genera, al pasar de una distancia "d1" a una distancia "d2".
• d1 = distancia de un puesto de trabajo a una fuente sonora.
• d2 = distancia de un puesto de trabajo a una fuente sonora.

Ejemplos

Ej. 1: Si el equipo (fuente sonora) se encuentra a 7 metros de un puesto de trabajo donde una persona está 8 hs, y tiene un nivel de ruido de 86 dBA, ¿cuánto habría que alejar el puesto de la fuente para que el valor del nivel de ruido esté dentro del permitido?

 

Planteamos el Antilog de 2 dBA (diferencia que pretendemos descontar) dividido por la constante "-20" (obteniendo un valor aproximado de 0,79), y este resultado será el divisor de d1=7m. Lo que arroja un valor de: 8,86 m. O sea que si podemos ampliar en 1,86 m la distancia entre el puesto de trabajo y el equipo que genera el ruido, mientras el trabajador no se acerque a la fuente y se mantenga en su puesto, ya no necesitará utilizar un EPP.

 

Verificación:  

NIS(I2) = 86 dBA + 20.log(7m/8,86m) = 86 dBA - 2 dBA = 84 dBA

Ej. 2: Le consultan a un higienista como mejorar el nivel de ruido en un nuevo puesto de trabajo que se está diseñando, a unos 4 metros de la única máquina que aporta ruido con valores que exigen atención. La medición del NPS en la ubicación del futuro puesto de trabajo dio un valor promedio de 87 dBA. Si las condiciones de espacio lo permiten ¿se podría modificar la ubicación del puesto para que el operario que va a trabajar 8 hs diarias tenga un nivel de ruido por debajo de los 85 dBA? 

 

Consideramos un ∆NIS (I1-I2) de 3 dBA (3 dBA menos que el valor promedio medido de 87 dBA) para estar debajo de los 85 dBA normalizados. Esto nos da un valor de 84 que se divide por la constante "-20" y al resultado se le aplica el Antilogaritmo de base 10, obteniendo un valor aproximado de 0,70. Luego se efectúa el cociente entre 4 m y 0,70, obteniendo la distancia a la que debería ubicarse el puesto de trabajo respecto de la fuente sonora: 5,72 m. O sea que si el puesto que se está diseñando se ubica a más de 5,50 m del equipo (en lugar de 4 m), mientras el trabajador no se acerque a la fuente y se mantenga en su puesto, ya no necesitará utilizar un EPP.

 

Verificación:  

NIS(I2) = 87 dBA + 20.log(4m/5,50m) = 87 dBA - 2,77 dBA = 84,3 dBA

Fuentes:

• Fisicalab Link
• Imagen 1 Link

[A412] El sonido más bajo

 ¿Cómo es el lugar más silencioso de la Tierra?

¿Cuál es el mínimo sonido que puede escuchar el ser humano?
¿El sonido puede tener un "nivel de intensidad" o un "nivel de presión" negativo (medido en decibeles)?
Estas y muchas otras preguntas por el estilo tendríamos que poder responder luego de leer una nota del diario La Nación del 08/02/2023, cuya fuente es un artículo de BBC News del 16/06/2017. Los enlaces a las notas originales están al final de esta entrada. 

Hoy por hoy el lugar más silencioso de la Tierra está en una cámara subterránea construida especialmente en un edificio en la sede de Microsoft en Redmond, Washington, donde se encuentran los laboratorios de hardware de la firma.

Los ingenieros de Microsoft construyeron una habitación para probar los nuevos equipos en desarrollo y en 2015 establecieron el récord mundial oficial de "silencio" cuando el nivel de ruido de fondo en el interior de lo que se conoce como "cámara anecoica" se calculó en -20.6 decibeles (nivel de presión sonora).

Este valor obtenido como récord se aproxima al límite de lo que se podría lograr sin crear un vacío: el ruido producido por las moléculas de aire que chocan entre sí a temperatura ambiente (estimado en unos -24 decibeles).

El límite del oído humano se cree que es de alrededor de 0 decibeles, pero al eliminar los ruidos que habitualmente nos rodean y "tapan" los sonidos de nuestras funciones corporales, podríamos oír el sonido de nuestras articulaciones, el latido del corazón, y la sangre que fluye por las venas. Al eliminar cualquier ruido externo el sistema auditivo se concentra en lo que sí puede detectar y que normalmente el sonido del ambiente silencia. Nadie ha podido permanecer en esta situación más de media hora.

Cuando alguien entra en la cámara siente una sensación extraña y única, difícil de describir, incluso puede sentir pérdida del equilibrio, ya que la conciencia espacial cuenta con la reverberación del sonido que rebota en distintos lugares para mantenernos en pie.

Construcción de la cámara

La cámara es un cubo de 6,36 metros de lado, y tardó dos años en construirse. Tiene 6 capas de hormigón y acero, 68 resortes amortiguadores de vibraciones en el piso para no hacer contacto con el edificio, y un conjunto de cables suspendidos que cancelan el sonido de las pisadas, además de cuñas de fibras de vidrio en las paredes, techo y piso colocadas con el fin de romper las ondas de sonido antes de que tengan la oportunidad de rebotar en la habitación. 

Se asemeja a una mamushka, una habitación dentro de otra, cada una con paredes de hasta 30 centímetros de espesor. La cámara no hace contacto directo con el edificio que la rodea en ningún momento.

También te puede interesar:

HLA_V411_Niveles de sonido (VIVO 2022)

Link a la nota completa:

• Cómo es el lugar más silencioso de la Tierra - BBC News Mundo
• Cómo es la sala con cero ruido en la que nadie aguanta más de una hora adentro - LA NACION

[A413] Interpretación logarítmica del sonido

Las ondas sonoras transportan energía sonora que procede de la energía vibracional causada por un determinado foco sonoro, y que se propaga en virtud de las partículas del medio elástico que va atravesando. 

La cantidad de energía irradiada por una fuente sonora es independiente del entorno, y se denomina potencia sonora a la cantidad de energía sonora por unidad de tiempo, siendo esta una característica intrínseca del equipo (aunque por desgaste de piezas puede tener algunas variaciones durante su vida útil, etc.).

Cuando se analiza la propagación de las ondas sonoras considerando la distancia recorrida y las interferencias del entorno, la propiedad que se busca medir es la intensidad sonora, o sea la potencia sonora por unidad de área normal a la dirección de propagación.

El oído humano responde a un amplísimo rango de intensidades, y éstas dependen de la amplitud de las ondas sonoras, o de las variaciones de presión. 

Para personas jóvenes con buen estado de salud se puede considerar un intervalo que va desde 10^-12 W/m² (un susurro, etc.), hasta 1 W/m² (martillo neumático, etc.). Como se puede observar estos extremos del rango admiten una cantidad extraordinaria de valores intermedios (1 billón), lo que quita practicidad y claridad a la hora de determinar exposiciones a distintas intensidades sonoras.

Entonces por la gran capacidad del oído y la dificultad para diferenciar tantas intensidades, primero se consideró una intensidad relativa, o sea un cociente entre la intensidad instantánea y una intensidad de referencia (siendo referencia el umbral de audición). Cómo el rango de intensidades siguía siendo de 1 billón de valores, se aplicó la función logaritmo de base 10 para pasar a un rango de intensidades de 12 valores, y si bien se trata de valores adimensionales se le asignó una unidad (no física) denominada "bell". Estas consideraciones acarrearían el uso de cantidades con decimales, por lo que finalmente se decidió trabajar con un submúltiplo del "bell", concretamente con el "decibel".  

Cuando se desarrolló este sistema de medición se creía que la curva logarítmica representaba aproximadamente el comportamiento del oído humano, y si bien hoy en día se piensa en otra curva exponencial, las legislaciones de la mayoría de los países siguen trabajando con la curva logarítmica y con una escala que va desde 0 a 120 decibeles (dB).

Esta metodología permite determinar lo que se conoce como "Nivel de intensidad sonoro" (NIS), cuyo rango va del denominado Umbral de audición (UA: 0 dB que equivale a una intensidad sonora de 10^-12 W/m²) al Umbral de dolor (UD: 120 dB que equivalen a una intensidad sonora de 1 W/m²).

También te puede interesar:

HLA_V411_Niveles de sonido (VIVO 2022)

HLA_V433_Intensidad sonora y NIS

Veamos en una tabla la relación entre intensidades y niveles de intensidad.

Como se desprende de la Tabla, una variación de 10 dB entre 2 valores de Nivel de intensidad sonora, equivale a multiplicar por 10 la intensidad del ruido. Por ejemplo se puede ver claramente que si la medición del ruido es de 80 dB corresponde a una intensidad sonora de 0,0001 W/m², mientras que si la medición es de 90 dB (10 dB más), entonces la intensidad sonora es de 0,001 W/m², o sea que la intensidad se incrementó 10 veces. Esto sucede para cualquier par de mediciones que difieran en 10 dB. En el siguiente gráfico se tomaron 4 valores de la tabla anterior para observar en un diagrama de barras esos incrementos.

Para analizar mediciones con valores próximos a los reglamentarios vamos a considerar 2 mediciones, una de 82 dB y otra de 85 dB. Si bien la diferencia entre ambas mediciones es de 3 dB, al observar los valores de las intensidades sonoras vemos que una es el doble de la otra, confirmando lo que ya comentamos en notas anteriores: al duplicar la intensidad sonora en un puesto de trabajo, la medición del NIS solo se incrementa en 3 unidades (3 dB). 

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HLA_V436_Equivalencia entre NIS y NPS

Fuentes:

• SICA (Sistema de Información de Contaminación Acústica). Gobierno de España. Link
• Universidad Politécnica de Catalunya. Barcelona. Link
• Näf Cortés, R. (2013). Guía Práctica para el Análisis y la Gestión del Ruido Industrial. FREMAP. Madrid.
• Sociedad Australiana de Acústica (2009). Ruido: Medición y sus efectos. University of Wollongong.

[A703] Normas de seguridad para Microplantas

En el siguiente texto vamos a mencionar algunos de los puntos legislados en Argentina sobre Microplantas, sobre todo desde el punto de vista del cliente, para facilitar las decisiones respecto a los requisitos de instalación y control de las mismas.

Importante: en todos los párrafos de este artículo se realizó una lectura selectiva en función de lo que se quería resaltar, por lo tanto se deberá recurrir a la lectura completa de la Res. 1097/2015, Anexo III, Capítulos I y II, que se cita al final de esta nota. 

Área de almacenamiento

Una Microplanta de llenado para abastecer con Gas Licuado de Petróleo (GLP) a cilindros, generalmente provistos por la firma fraccionadora o por la empresa que vendió o rentó los autoelevadores, está compuesta por: 1 a 6 tanques para GLP de hasta 7,6 m3 de capacidad; 1 o más bombas para impulsar GLP (con motor e instalación eléctrica a prueba de explosión -APE- y mando para detención a distancia); manguera con pinza o pico de carga exclusivo para este tipo de cilindros; válvula de exceso de flujo y/o conexión “pull away” (para solucionar problemas de arrancamiento de manguera); dispositivos de alivio por exceso de presión, y demás elementos.

Todos los elementos constitutivos de las instalaciones deben estar identificados y ser aptos para el servicio de GLP, construidos conforme a Normas ANSI, ASTM u otra nacional o internacional reconocida, y recomendados por el fabricante para su uso.

Para la ubicación de la Microplanta rige lo dispuesto para cualquier instalación con tanque o batería de tanques cuya capacidad individual se encuentre entre 0,454 m3 y 7,6 m3. O sea que el abastecimiento a granel solo podrá hacerse en zonas cuyas características de edificación y predio permitan la aplicación de las distancias mínimas de seguridad de acuerdo a lo normado en el Capítulo 6 de la NFPA 58.

Los recipientes horizontales deberán estar montados sobre soportes (hormigón o metal) que permitan la expansión y contracción, no solamente del recipiente sino también de las cañerías conectadas. En ambos casos los apoyos se asentarán sobre una platea de hormigón, que deberá calcularse en función de la carga a soportar y la resistencia mecánica del suelo. No está permitido el apoyo de la envolvente del recipiente (cuerpo cilíndrico y casquetes) directamente sobre piso de tierra. Queda terminantemente prohibida la instalación de tanques de almacenaje de GLP a granel dentro de recintos totalmente cerrados, en sótanos de edificaciones, y en el interior de locaciones donde se desarrolle cualquier actividad.

Las microplantas de llenado deberán tener un vallado o cerco perimetral que proteja de los vehículos a la zona de carga o descarga de GLP. El cerramiento contará con 2 puertas que abrirán hacia el exterior, ubicadas en forma opuesta (diagonal), con cierres de accionamiento rápido manipulable desde el interior sin necesidad de llave. También será una protección para el ingreso de toda persona ajena a la operatoria de llenado de cilindros, evitando que con su accionar pueda operar cualquier elemento de la instalación.

La protección contra incendio será proporcional (mínimamente) al volumen de GLP contenido en la instalación, a razón de 1 Kg de Polvo Químico Seco (PQS) clase ABC por cada m3 de almacenaje, previéndose como mínimo un extintor de polvo seco Clase ABC de 5 Kg. La instalación, ubicación, mantenimiento y señalización de los extintores responderá en todos los casos a lo establecido en la Norma IRAM 3517.

Los tanques para GLP deberán señalizarse con carteles de prevención con las leyendas “PROHIBIDO FUMAR” y “PELIGRO INFLAMABLE”, en letras negras con fondo amarillo según lo dispuesto en la Norma IRAM 10005 parte I y II. Además, como en todo otro tanque, deberán contar con calcos que indiquen el nombre de la Firma Fraccionadora y el teléfono del servicio de emergencia de la misma. Por tratarse de una instalación cercada también llevará la advertencia “PROHIBIDA LA ENTRADA A TODA PERSONA AJENA A LA INSTALACIÓN”. Y por tratarse de una Microplanta puede llevar cartelería instructiva con el "Rol de emergencias" y de la "Operatoria de carga". De ser necesario se demarcará horizontalmente el suelo circundante.

Los elementos constitutivos de la Microplanta de llenado deberán ser sometidos a verificaciones o pruebas periódicas según el mantenimiento preventivo determinado para esos componentes en concordancia a lo establecido en la Norma NAG 102. Complementariamente la Res. 8/2006 menciona dentro de los controles periódicos: ensayos bianuales de las válvulas de alivio hidrostático (apartado 10.5.2), ensayos anuales de las válvulas de exceso de flujo (apartado 10.5.3), y ensayos semestrales de las mangueras para GLP (apartado 10.5.4). Estos ensayos los realiza la empresa proveedora de GLP y son controlados durante las visitas de la empresa auditora.

La Firma Fraccionadora será responsable del mantenimiento y control de la instalación externa hasta la zona de despacho, mientras que el mantenimiento de la obra civil, del predio circundante y de otras instalaciones (aún dentro de la zona de seguridad, ej.: iluminación) está a cargo del cliente.

Área de despacho

La zona de despacho de GLP para autoelevadores deberá estar instalada sobre una base de hormigón independiente (si está alejada del almacenamiento), o formar parte de una única unidad de almacenamiento y despacho montada sobre una base continua de hormigón y protegida por un solo cerco perimetral. Los dispositivos de despacho de GLP deberán ubicarse a no menos de 3 m de cualquier otro dispositivo de despacho para líquidos Clase 1 (se encienden fácilmente y arden rápidamente, ej.: diesel).

Al igual que la zona de almacenamiento deberá ubicarse alejada de fosas o sectores bajos, y no deberá presentar drenajes. Se evitará la descarga del fluido a presión dirigida hacia la abertura de un sistema cloacal o a 4,6 m de distancia del mismo.

El área de despacho no podrá ubicarse en el interior de un edificio, pero podrán estar bajo un abrigo meteorológico o un techo, siempre que esta área esté adecuadamente ventilada y no se encuentre cerrada en más del 50 % de su perímetro.

Se instalará una válvula de exceso de flujo o una válvula de cierre de emergencia en el punto en que la manguera de despacho se conecta a la cañería de líquido. 

Las cañerías y la manguera de despacho contarán con válvulas de alivio hidrostático o dispositivos que provean una protección por alivio de presión en cada sección de cañería, incluida la manguera (en la cual el GLP líquido puede quedar aislado entre 2 válvulas de cierre). Estas válvulas de alivio podrán liberar producto a la atmósfera o enviarlo de retorno al tanque. 

El largo de la manguera de despacho no deberá ser mayor que 6 m, contará con algún dispositivo de amarre o sujeción que evite arrastres innecesarios, y poseerá un carretel donde se pueda colgar cuando no se encuentre en uso, evitando de esta manera posibles daños por pisadas. El pico de carga deberá encontrarse asegurado para protegerlo de golpes y las mangueras serán fabricadas y aprobadas para su uso con GLP. Entre la manguera y la cañería se instalará una válvula de cierre de acción rápida (válvula para alta presión).

Deberá instalarse un dispositivo de arrancamiento de emergencia que cumpla con la Norma UL 567 (Conectores para caños normalizados para líquidos inflamable y combustibles y Gas Licuado de Petróleo), y que esté diseñado para retener el líquido a ambos lados del punto de desprendimiento. Ha bitualmente se instala un conector pull away que ofrece la posibilidad de desconexión automática entre el surtidor y la boca de carga cuando se produce un aumento de tensión en la línea de abastecimiento, impidiendo potenciales daños a la instalación y posibles fugas de combustible. 

Se debe controlar la aptitud de corte de llenado en la bomba utilizada para la transferencia de GLP a la unidad (ej.: suele instalarse una válvula by pass), con el objeto de minimizar la posibilidad de fugas y descargas accidentales.

Puesta a tierra

Las microplantas de llenado deberán contar con pinza y cableado de puesta a tierra en la zona de despacho, para equiparación de cargas estáticas en las operaciones de carga a autoelevadores. Si el área de despacho y la de recepción del producto se encuentran alejadas y no forman un solo bloque (dentro de un mismo cerco), esta última también deberá contar con descarga electrostática. 

Las instalaciones eléctricas deberán contar con puesta a tierra de acuerdo a lo normado en la Norma NFPA 70 o Norma IRAM de aplicación equivalente, o de la Asociación Electrotécnica Argentina (AEA).

Fuentes

• Resolución 1097/2015 (Secretaría de Energía).