[A411] Atenuación del ruido con la distancia

En algunas charlas cuando sale el tema de la atenuación del ruido laboral, no se piensa en la distancia a la fuente, tal vez porque no se ha insistido mucho en la formación de los alumnos, pero no podemos olvidar que justamente el alejarnos de la fuente es una de las medidas de ingeniería que podría resultar "más económica" (siempre que sea factible).

En el estudio de la propagación del sonido en campo libre (ambientes exteriores) es preciso diferenciar 2 tipos de fuentes sonoras:

• Fuentes sonoras puntuales: Se considera que toda la potencia de emisión sonora está concentrada en un punto (máquinas estáticas, etc.), siempre y cuando las dimensiones de la fuente sean mucho menores que la distancia a la que nos encontramos. En estas condiciones y si idealmente no existen objetos reflectantes u obstáculos en su camino, el sonido se propagará en el aire en forma de ondas esféricas. 
• Fuentes sonoras lineales: En este caso el sonido se propagará en forma de ondas cilíndricas, obteniéndose una diferente relación de variación de la energía en función de la distancia. Una infraestructura de transporte (carretera o vía ferroviaria), considerada desde el punto de vista acústico, puede asimilarse a una fuente lineal. Esta simplificación del problema solamente es válida si los niveles de presión sonora equivalentes integrados se obtienen sobre un tiempo superior a la duración del paso de un vehículo.  

Fuente puntual

En el caso de una fuente sonora puntual que emite uniformemente en todas las direcciones del espacio una potencia sonora P (en W), y suponiendo también que el medio no absorbe esta potencia sonora cuando esta lo atraviesa; observaremos que a una distancia "d" de la fuente, esta potencia se habrá distribuido uniformemente por la superficie de una esfera de radio "d". Por lo tanto la intensidad acústica "I" a la distancia "d" tendrá el siguiente valor:

Que no es más que la expresión de la denominada Ley del cuadrado de la distancia: "la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la fuente (considerada puntual)". Válida si d se mide en metros y P en watt.

La potencia acústica es un valor intrínseco de la fuente y no depende del lugar donde se encuentre. En cambio la energía (por lo tanto la intensidad) varía inversamente proporcional al cuadrado de la distancia

No debemos olvidarnos de todos los supuestos que hacemos: campo libre, fuente sonora puntual, dimensiones de la fuente menores que la distancia, unidades en m y W, y no existen objetos reflectantes u obstáculos en su camino; solo en estos casos tiene validez la ecuación. En el caso de recintos cerrados la relación sigue siendo válida pero hay que agregar la componente de campo reverberante.

Regla práctica: Si la distancia a una fuente puntual aumenta al doble, el nivel de intensidad (también la sonoridad) disminuye en aproximadamente 6 dB.

Enunciado genérico de esta ley: La relación entre las intensidades de 2 fuentes sonoras (I1 e I2) respecto de un puesto de trabajo es inversamente proporcional al cuadrado de las distancias respectivas (d1 y d2) de las fuentes a ese puesto:

El desarrollo matemático genérico (cualquier relación de distancias) es el siguiente:

Y en los casos particulares donde d2 sea el doble que d1 obtendremos:

Ej.1: si nos alejamos 200 m de un aerogenerador, el nivel de sonido será ¼ del que teníamos a 100 m.

Ej. 2: si en un puesto de trabajo un equipo que se encuentra a 10 m produce un nivel de ruido de 90 dB, y es factible trasladarlo a 20 m del puesto de trabajo, ahora el nivel de ruido será de 84 dB.

Fuente lineal

De manera similar llegamos a la formulación de la propagación del sonido de una fuente lineal:

siempre que se trate de una propagación en condiciones homogéneas.

Regla práctica: Si la distancia a una fuente lineal aumenta al doble, el nivel de intensidad (también la sonoridad) disminuye en aproximadamente 3 dB.

Otro enunciado de esta ley: La relación entre las intensidades I1 e I2 y las distancias respectivas d1 y d2 es:

Ej.1: si la fuente sonora es lineal (tubería, autopista, etc.) el nivel de presión acústica (NPS) se reduce en 3 dBA cada vez que duplicamos la distancia, y en 10 dBA cada vez que la distancia se multiplica por 10.

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Actualizado el 28/03/2023.

Fuentes:

• SICA (Sistema de Información de Contaminación Acústica). Gobierno de España. Link
• Universidad Politécnica de Catalunya. Barcelona. Link