MEDICIÓN DEL IMPACTO OCASIONADO POR RUIDOS ESPORÁDICOS DE CORTA DURACIÓN

Nila Montbrun, Víctor Rastelli, Karen Oliver y Rosa Chacón

Nila Montbrun. Ingeniero Químico, Universidad Simón Bolívar (USB), Venezuela. M.Sc. en Mecánica Teórica y Aplicada, Universidad Central de Venezuela (UCV). Profesor, USB, Venezuela. Dirección: Departamento de Ingeniería Mecánica, Edificio de Mecánica y Urbanismo, Tercer Piso, Universidad Simón Bolívar. Sartenejas, Baruta 1081, Caracas, Venezuela. email: nmontbru@usb.ve

Víctor Rastelli. Ingeniero Mecánico, USB, Venezuela. M.Sc. en Mecánica Teórica y Aplicada, UCV, Venezuela. Profesor, USB, Venezuela. email: rastelli@usb.ve.

Karen Oliver. Ingeniero Mecánico y Estudiante Graduada, USB, Venezuela. Ayudante de Investigación, USB, Venezuela. email: karenoliver@usb.ve

Rosa Chacón. Arquitecto, Universidad de Los Andes, Venezuela. Doctor en Planificación Regional y Urbana, Universitá La Sapienza, Roma, Italia. Profesor, Departamento de Planificación Urbana, USB, Venezuela. email: rmchacon@usb.ve

RESUMEN

Las leyes, ordenanzas y normas nacionales vigentes en Venezuela en materia de contaminación ambiental por ruido utilizan parámetros que no detectan los ruidos esporádicos de corta duración. El parámetro utilizado hasta ahora para este tipo de ruido es el nivel estadístico L10, el cual solo registra ruidos que exceden el 10% del tiempo de medición, dejando sin posibilidad de diagnóstico aquellos ruidos que, siendo molestos en forma individual, tienen una duración inferior. En el presente trabajo se midió el impacto ocasionado por ruidos esporádicos de corta duración, utilizando el parámetro Sound Exposure Level (SEL), que se aplica internacionalmente para evaluar el ruido provocado por el paso de trenes, helicópteros y aviones. Se establecieron tiempos de medición de 15min por cada hora de medición, durante los cuales se generaron ruidos de 20s de duración caracterizados por un SEL de 70dBA. Se analizaron tres casos de estudio que permitieron demostrar que este tipo de ruido, aun cuando pueda llegar a ser intermitente, pasa desapercibido cuando se utilizan los parámetros establecidos, pudiendo ocasionar molestias importantes que en la actualidad no son consideradas. Las mediciones indican que se debería incluir el SEL como parámetro adicional para medir el efecto contaminante de este tipo de ruido, y establecer los niveles correspondientes discriminados por tipo de zona y por período (diurno o nocturno).

National and local laws presently enforced in Venezuela concerning environmental noise contamination utilize parameters that do not detect sporadic short duration noises. The parameter currently employed, the statistical level L10, records sound levels that exceed 10% of the measurement time and does not allow detection of individually disturbing noises of lower duration. A noise survey was made using the Sound Exposure Level (SEL), internationally applied to evaluate noise produced by trains, helicopters and airplanes. Measuring times of 15min per hour were established and noise bursts of 20s at 70dBA were applied. Three study cases were analyzed, showing that this kind of noise, even when being intermittent, is not detected by the usual measurement methods while being able to cause important disturbances that are not considered at present. This study shows that SEL should be included as an additional parameter to measure this type of noise and to establish the corresponding permissible levels, discriminated by type of areas and periods (day or night).

RESUMO

As leis e normas vigentes em Venezuela em matéria de contaminação ambiental por ruídos, utilizam parâmetros que não detectam os ruídos esporádicos de curta duração. O parâmetro que se utilizou até agora para este tipo de ruído, é o nível estatístico L10 o qual só regista ruídos que excedem os 10% do tempo de medição, deixando sem possibilidade de diagnóstico, os ruídos que sendo nocivos em forma individual, a sua duração é inferior a esses 10%. No presente trabalho mediu-se o impacto provocado pelos ruídos esporádicos de curta duração, utilizando o parâmetro Sound Exposure Level (SEL), o qual é aplicado internacionalmente para avaliar o ruído provocado por comboios, helicópteros e aviões. Estabeleceram-se tempos de medição de 15min em representação de cada hora de medição, durante os quais, se geraram ruídos de 20s de duração caracterizados por um SEL de 70dBA. Analisaram-se três casos de estudos que permitiram demonstrar que esse tipo de ruído, mesmo que possa chegar a ser intermitente, passa despercebido quando se utilizam os parâmetros estabelecidos podendo ocasionar malefícios importantes que na actualidade não são considerados. As medições indicam que se deveria incluir o SEL como parâmetro adicional para medir o efeito de contaminação provocado por este tipo de ruído, estabelecendo-se os níveis correspondentes discriminados pelo tipo de zona e por período (diurno ou nocturno).

Palabras Clave / Parámetros Acústicos / Ruido Ambiental / Ruidos Esporádicos / Sound Exposure Level (SEL) /

En el ambiente acústico el ruido puede ser interpretado como un sonido indeseable para quien escucha por resultar desagradable, por interferir con otro sonido que se desea escuchar, o por ser perjudicial. Establecer cuándo un sonido se considera ruido puede ser algo subjetivo; sin embargo y en cualquier caso, la exposición a fuertes sonidos puede provocar daños en el ser humano que van desde afecciones del órgano auditivo y alteraciones en el funcionamiento de otros órganos del cuerpo, hasta modificaciones del estado psicológico del individuo (Wilson, 1989; Snow, 1999). Estos últimos daños, llamados extra-auditivos, han comenzado a ser considerados en publicaciones recientes que llaman a la reflexión al destacar los efectos nocivos que el ruido produce en los seres humanos (Stansfeld, 1992; Staples, 1996; Gómez-Jacinto y Morel-Toranzo, 1999; Rylander, 2004).

La interrupción del descanso o del sueño, las interferencias con actividades que demandan concentración, y la pérdida de atención y de rendimiento producen molestias intangibles que terminan generando irritabilidad, irascibilidad, impaciencia, frustración, estrés y, en general, cambios en el estado anímico que afectan el comportamiento de los seres humanos con consecuencias impredecibles (Stansfeld, 1992; Staples, 1996; Gómez-Jacinto y Morel-Toranzo, 1999; Rylander, 2004). En muchos casos estas molestias son producidas por ruidos esporádicos de corta duración que no han sido consideradas en las leyes, ordenanzas y normas nacionales vigentes (COVENIN, 1988, 1995; Baruta, 1996; Chacao, 2003). El único parámetro que se ha utilizado hasta ahora para este tipo de ruidos, solo registra aquellos que exceden el 10% del tiempo de medición, dejando sin posibilidad de diagnostico a los ruidos que, siendo molestos en forma individual, tienen una duración inferior a ese 10%.

Las estrategias adoptadas para solucionar problemas de contaminación sonora difieren considerablemente de un país a otro, y en algunos países las leyes y normas ambientales en materia de ruido prácticamente no existen, no por falta de interés en el tema, sino porque sus habitantes históricamente no generan este tipo de contaminación. En Venezuela, los estudios de impacto ambiental han cobrado importancia en los últimos años, imponiéndose la caracterización acústica como parte de ellos. En el ámbito nacional las leyes que rigen la contaminación por ruido son el Decreto 2217 (MARNR, 1992) y las Normas COVENIN (1988, 1995).

El continuo abuso por parte de unos y el desconocimiento de derechos por parte de otros, ha llegado a formar una sociedad que está cansada e irritada sin saber por qué. Con una buena legislación, personal capacitado técnica y legalmente, y una adecuada campaña educacional y comunicacional se logrará el respeto a las condiciones ambientales en materia de contaminación por ruido a los que todos tenemos derecho.

El oído humano capta sonidos cuya frecuencia está comprendida entre 20 y 20000Hz, en una persona normal de dieciocho años, disminuyendo la frecuencia superior con la edad (Wilson, 1989), mientras que la percepción de las variaciones de la presión en el aire está comprendida entre 20µPa (umbral de la audición a 1000Hz) y 200Pa (umbral del dolor a 1000Hz). Dado que el intervalo de presiones audibles es tan grande, se estableció una gradación logarítmica para cuantificar el ruido, de manera de poder representar los valores comprimiéndolos en una escala menor (Recuero, 1992).

A continuación se dan algunas definiciones básicas en materia de ruido, junto con los elementos de una medición como escalas y parámetros utilizados para evaluar el impacto producido por diferentes tipos de ruido.

Decibel (dB). Harvey Fletcher fue quien dio origen y nombre a la escala de los decibeles cuando consideró que la valoración del sonido se puede representar a través de una unidad logarítmica decimal que expresa el número de decibeles (dB) de una cierta cantidad A en relación a una cantidad A₀ tomada como referencia (Wilson, 1989). Esta definición se puede representar como

referidos a A₀ (dB). Puede notarse que el decibel no es una unidad de medida, sino una cantidad adimensional, que podría interpretarse como las veces que es más grande un número con respecto a una base de referencia. Los decibeles se utilizan para medir presión e intensidad sonora.

Presión sonora. La presión acústica o sonora en un punto de un medio cualquiera es la diferencia entre la presión instantánea absoluta que existe en el punto en presencia del sonido y la presión ambiental estática P0 que existiría en el mismo punto en ausencia de sonido. La presión acústica es pues, el efecto de la perturbación que provoca una fuente sonora sobre un determinado punto del espacio, siendo dependiente de la distancia que separa al receptor de la fuente. Para mediciones acústicas se emplean niveles de presión sonora (L_P o SPL), definido como

donde P_rms: presión media cuadrática de la señal medida, y P₀: nivel de referencia para las presiones sonoras, igual a 20µPa.

Intensidad sonora. Toda la energía irradiada por una fuente sonora en un campo libre fluye a través de superficies imaginarias que encierran a la fuente. La intensidad sonora es una cantidad vectorial que representa el flujo de energía sonora por unidad de tiempo y por unidad de área, y lleva la dirección normal a la unidad de área específica a través de la cual fluye la energía sonora (superficie de propagación) y es expresada en W/m². Esta cantidad también se puede expresar como una relación logarítmica referida a una intensidad I₀ de referencia, conocido como el Nivel de Intensidad Sonora (L_I o SIL) y definido por

donde I: intensidad sonora, e I₀: nivel de referencia para la intensidad sonora, considerado como 10^-12W/m² ya que corresponde al umbral de audición del oído humano a 1000Hz.

Escala de medición ponderada A. El oído humano no escucha con la misma intensidad un sonido de 60dB a 1000Hz que otro, también de 60dB pero a 100Hz. Esto significa que el oído no tiene la misma sensibilidad para todas las frecuencias y de la misma forma que un sonido excesivamente débil no se percibe, uno excesivamente fuerte produce una sensación dolorosa y molesta, existiendo por lo tanto unos límites para el estímulo físico, por debajo y por encima de los cuales la audición es imposible (Recuero, 1992; Figura 1).

Las escalas de medición A, B y C, son escalas de ponderación que tratan de imitar la respuesta del oído humano promedio en situaciones de poca, media y alta intensidad sonora, respectivamente.

La más utilizada es la escala de medición A, ya que le da mayor importancia a la frecuencia media de la banda acústica que aquellas bajas o muy elevadas (Recuero, 1992). Los medidores de ruido en escala A sencillamente suman las componentes de presión sonora para todas las frecuencias incluidas en la escala, pero también ponderan las intensidades para cada frecuencia. Es por ello que la medida del ruido en esta escala representa una medida global que no discrimina por frecuencias.

Tipos de ruido

- Ruido ambiental. Todo ruido circundante asociado a un entorno dado. Es normalmente una composición de sonidos procedentes de muchas fuentes cercanas y lejanas.

- Ruido continuo. Aquel ruido cuyo nivel es detectado en forma continua durante todo el período de medición, en el que las diferencias entre sus valores máximos y mínimos no exceden a 6dB.

- Ruido continuo-fluctuante. Aquel ruido cuyo nivel es detectado en forma continua durante todo el periodo de medición, pero presenta diferencias de 6dB o más entre los máximos y mínimos alcanzados.

- Ruido de Fondo. Señal sonora que se detecta cuando la fuente objeto de análisis o evaluación no está emitiendo.

Parámetros para la medición de ruido

Los parámetros utilizados para la medición de niveles de ruido dependerán del tipo de ruido que se quiera medir. Los utilizados en la mayoría de las normas son:

Nivel Continuo Equivalente (L_EQ). Cuando el ruido varía con el tiempo en forma aleatoria, como sucede en la industria y en la comunidad, es poco práctico describir el ruido mediante una secuencia de valores en dB. En estos casos, se justifica el uso del índice de nivel continuo equivalente L_EQ (siempre en dBA), que expresa el nivel medio energético de ruido en un determinado período de tiempo. Es decir, el nivel L_EQ representa un nivel de ruido que de una manera continua tendría los mismos efectos sobre el receptor, que los niveles variables en el tiempo. El principio es el de buscar el nivel de ruido continuo que posea la misma energía que la suma de todos los niveles fluctuantes en un determinado tiempo. Analíticamente se calcula como

donde T: intervalo de tiempo utilizado, que puede ser de minutos, horas, días, etc.; y L(t): nivel en dB(A) del ruido como una función del tiempo.

Otra forma de evaluar L_EQ, si se toman datos a intervalos iguales de tiempo, es

Niveles estadísticos. Cuando el ruido varía con el tiempo, como en el caso del ruido producido por el tráfico, el valor medio del nivel sonoro no es suficiente para describir completamente el fenómeno acústico. Los niveles estadísticos como L₁₀, L₅₀ y L₉₀, indican el nivel de ruido que fue excedido durante un porcentaje dado del tiempo de medición, de manera que si éstos se representan gráficamente durante un cierto intervalo de medición, se puede saber si el ruido es constante o fuertemente fluctuante durante el día.

El nivel estadístico L₅₀ está considerado como la media y no debe ser confundido con el nivel continuo equivalente. El L₉₀ representa el llamado "ruido de fondo" y el L₁₀, individualiza los eventos que se manifiestan durante los picos de ruido.

Sound Exposure Level (SEL). Cuando la duración del ruido es muy corta como el paso de un avión o de un tren, se recomienda utilizar el parámetro de medición SEL para caracterizarlo. Este parámetro convierte la energía total del ruido en una energía equivalente a un ruido continuo de 1s de duración. Esto equivale a comprimir un evento de varios segundos de duración a un evento comparable de 1s de duración. Analíticamente se calcula como

donde T₀: tiempo de referencia, igual a 1s; y L_(t): nivel en dBA del ruido en función del tiempo.

La normativa actual en materia de ruido urbano nacional e internacional utiliza como principales parámetros de medición de ruido ambiental, el nivel continuo equivalente L_EQ y el nivel estadístico L₁₀, debido a que en la mayoría de los casos éstos permiten una buena representación de los niveles de ruido existentes.

Las normas COVENIN (1988, 1995) complementan el Decreto comentado anteriormente y establecen las reglamentaciones en cuanto a los tiempos límites de exposición ocupacional permisibles para ruidos intermitentes en el lugar de trabajo, los cuales se evalúan en función del L_EQ. El umbral de la norma es 85dB(A) y no está permitida la exposición a ruidos continuos iguales o mayores sin la debida protección auditiva, ni se permitirán exposiciones a ruidos impulsivos que superen los 140dBA, según consta en la última revisión realizada en 1995.

El objetivo del presente trabajo es estudiar la influencia de ruidos esporádicos de corta duración en diferentes ámbitos urbanos y comparar los resultados obtenidos con los niveles de ruido máximos propuestos en el Decreto 2217. Se analizó una zona educativa expuesta a dos diferentes escenarios en horario de actividades (diurno) y una zona residencial en horario de descanso (nocturno). A fin de evaluar el impacto producido por ruidos esporádicos, se generaron, en cada caso, ruidos de 20s de duración caracterizados por un nivel de SEL= 70dBA, que fue llamado ruido de prueba.

Caso 1

Se utilizó un salón de clases de una universidad venezolana para realizar mediciones del nivel de ruido continuo equivalente (L_EQ) y los niveles estadísticos L₁₀ y L₉₀. Las mediciones fueron realizadas durante un período de 15min por cada hora de medición en un período de tiempo comprendido dentro del horario de actividades académicas (8h) y se generó un "ruido de prueba" durante cada medición. En la Tabla I se muestran los resultados de estas mediciones.

Caso 2

En el mismo salón de clases se realizaron mediciones de L_EQ, L₁₀ y L₉₀ durante 15min por cada hora de medición en un período de tiempo comprendido dentro del horario de actividades académicas. La diferencia con el caso anterior fue en el número de "ruidos de prueba" generados, el cual fue incrementandose en cada medición, como se puede apreciar en la Tabla II.

Caso 3

En la Tablas I, II y III se puede apreciar como las variaciones del nivel del ruido de fondo, evaluadas a través de la medición del nivel estadístico L₉₀ fueron pequeñas, de manera que puede evaluarse la influencia que tuvieron los "ruidos de prueba" en cada una de las mediciones. Si bien el parámetro L₉₀ no representa el ruido de fondo como tal, es una buena medida de cómo fue durante la medición ese ruido de fondo.

En la Tabla IV se muestran los valores establecidos en el Decreto 2217 (MARNR, 1992) como los niveles de ruido permitidos para diferentes zonas y horarios, los cuales fueron utilizados como valores de referencia para el desarrollo del presente trabajo. Las zonas a las que hace referencia el Decreto 2217 están relacionadas con los siguientes sectores urbanos:

Zona I. Comprende sectores residenciales con parcelas unifamiliares e instalaciones, como hospitales y escuelas, que no estén ubicadas al borde de vías de alto tráfico de vehículos ni en la vecindad de autopistas o de aeropuertos.

Zona II: Comprende sectores residenciales con viviendas multifamiliares o apareadas, con escasos comercios vecinales, que no estén ubicadas al borde de vías de alto tráfico de vehículos ni en la vecindad de autopistas o de aeropuertos.

Zona III: Comprende sectores residenciales comerciales, con predominio de comercios pequeños industriales en coexistencia con residenciales, escuelas y centros asistenciales, ubicados cerca de vías de alto tráfico de vehículos o de autopistas.

Zona IV: Comprende sectores comerciales industriales donde predominan estos tipos de actividades.

Basados en las definiciones de los diferentes tipos de zonas, se pudo determinar que el aula de clase donde se realizaron las mediciones de los casos 1 y 2, corresponden a una zona tipo I en horario diurno y la zona residencial del caso 3 corresponde igualmente a Zona I, pero en horario nocturno.

Análisis del Caso 1

En las Figuras 2a y b se comparan los niveles de ruido permitidos por el Decreto 2217 para una zona tipo I en horario diurno, con los resultados obtenidos en las mediciones del caso 1 para los parámetros L_EQ y L₁₀, respectivamente. Se puede apreciar que según estos parámetros, los niveles de ruido registrados en el aula de clases están por debajo de los niveles permitidos, por lo que se podría concluir que sus ocupantes, alumnos y profesores, no están sometidos a molestia alguna que afecte la actividad que están realizando. Sin embargo, estudios previos realizados por la Oficina de Reducción y Control de Ruidos de los EEUU (EPA, 1974), estipulan que para que en un salón de clases los alumnos tengan una inteligibilidad de la palabra del 90-95%, no pueden estar expuestos a ruidos con SEL >60dBA. Según estos estudios, los alumnos presentes en el salón de clases donde se realizaron las mediciones experimentales y que estuvieron expuestos a un ruido con SEL= 70dBA, deberían estar afectados en su capacidad de aprendizaje y comunicación.

Análisis del Caso 2

En las Figuras 3a y b se comparan los niveles de ruido permitidos por el Decreto 2217 para una zona tipo I en horario diurno, con los resultados obtenidos al incrementar el número de "ruidos de pruebas" generados en cada medición de L_EQ y L₁₀, respectivamente. Mientras los niveles de L_EQ no muestran casi variación, L₁₀ presenta un ligero incremento. Sin embargo, a pesar de este incremento, tanto L_EQ como L₁₀ se mantienen por debajo de los niveles de ruidos permitidos, a pesar de haber generado hasta diez "ruidos de prueba" en una medición de 15min. Se podría entonces concluir que sus ocupantes, alumnos y profesores, no están sometidos a molestia alguna que afecte la actividad que están realizando.

Análisis del Caso 3

En las Figuras 4a y b se comparan los niveles de ruido permitidos por el Decreto 2217 para una zona tipo I en horario nocturno, con los resultados obtenidos en las tres mediciones de L_EQ y L₁₀, respectivamente. Al igual que en los casos anteriores, los niveles de ruido obtenidos están por debajo de los permitidos por el Decreto 2217, por lo que se podría concluir que los habitantes de esta zona residencial no se vieron afectados por los "ruidos de prueba" generados durante las mediciones.

Estudios previos (Waterman, 2006) muestran que la probabilidad de que ruidos con niveles de SEL >55dBA causen interrupción del sueño se puede calcular mediante la ecuación

donde P: probabilidad de interrupción del sueño, y n: número de eventos generados durante el tiempo de medición.

Considerando que durante la realización de las mediciones se generó un solo "ruido de prueba" caracterizado con un SEL= 70dBA y basados en la ecuación anterior, las personas que habitan la zona residencial en estudio, tendrán una probabilidad de 0,027 (2,7%) de interrupción del sueño. La ecuación muestra que un incremento en el SEL de 10dBA, manteniendo un solo evento perturbador durante la medición, provocaría un aumento del 1,8% en la probabilidad de interrupción del sueño. Sin embargo, si el número de eventos aumenta a 12, manteniendo un SEL= 70dBA para cada uno de ellos, la probabilidad de interrupción del sueño aumentará a 0,32 (32%) es decir 11,85 veces más. Esto demuestra que la periodicidad de los eventos tiene una mayor influencia sobre la probabilidad de interrupción del sueño que un aumento en los niveles del SEL, sin embargo, los niveles de ruido registrados para L_EQ y L₁₀ se mantienen por debajo de los niveles de ruidos permitidos por el Decreto 2217.

Sólo existe legislación y normativa internacional para ruidos de corta duración cuando la fuente emisora son aviones, helicópteros o trenes; sin embargo, a través de los tres casos de estudio presentados se demostró que pueden existir otras fuentes que emiten ruidos de corta duración cuya intensidad, según EPA (1974) y Waterman (2006), causaría interrupción del sueño y/o reducción en la capacidad de inteligibilidad de la palabra.

En todas las mediciones realizadas para cada uno de los tres casos de estudio presentados, los parámetros L_EQ y L₁₀ utilizados en las Normas COVENIN y referenciados en el Decreto 2217, no se registran irregularidades, lo que indica que dichos parámetros son insuficientes para determinar el verdadero impacto provocado por ruidos esporádicos de corta duración.

Se recomienda incluir el SEL como parámetro adicional a los ya existentes, para medir el impacto contaminante de ruidos esporádicos de corta duración, estableciendo los niveles correspondientes discriminados por tipo de zona y por período (diurno o nocturno), y propiciar mesas de trabajo entre los funcionarios responsables de los tres niveles territoriales y un equipo técnico especializado en materia de ruido, que permitan integrar la realidad que afecta la calidad de vida de los habitantes de una determinada zona, con el impacto contaminante que el ruido produce sobre cada una de ellas. De las mesas de trabajo deberían salir las normas respectivas, decretos y ordenanzas que modifiquen las existentes en lo que respecta al ruido permisible en las áreas estudiadas.

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