Aplicación de la Ondas Sonoras en la Industria PDF

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Contamnación Sonora y Acústica en los procesos industriales...

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“AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIACIÓN NACIONAL” UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

TEMA: "ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN SONORA EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES"

CURSO: Física de la Masa y Energía DOCENTE: Gutiérrez Atoche, Egberto Serafín ALUMNA: Rivera Flores, Jennyfer Raquel SEMESTRE: 2018 II

CICLO: III

Chiclayo, Diciembre de 2018

ÍNDICE

I.

OBJETIVOS..........................................................................................................1 1.1.

OBJETIVO GENERAL...................................................................................1

1.2.

OBJETIVOS ESPECIFÍCOS..........................................................................1

II.

MARCO TEÓRICO.........................................................................................2

2.1.

¿Qué es la Contaminación Sonora?................................................................2

2.2.

¿Cómo se mide la contaminación sonora?......................................................2

2.3.

Instrumentos de medición del ruido................................................................6

2.4.

Contaminación Sonora en la Industria...........................................................8

2.4.1. NIVEL DE RUIDO SEGURO..........................................................................8 III.

CONCLUSIONES..........................................................................................10

IV.

RECOMENDACIONES.................................................................................11

V.

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................12

“ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN SONORA EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES"

I.

OBJETIVOS

I.1.

OBJETIVO GENERAL

Identificar y analizar la contaminación sonora en los procesos industriales con el fin de medir y controlar los ruidos y vibraciones que pueden provocar éstas en las actividades dentro de la planta, utilizando los conocimientos adquiridos en el curso de física sobre las ondas sonoras.

I.2.

OBJETIVOS ESPECIFÍCOS

 Analizar la contaminación sonora en los procesos industriales, basado en conocimientos de física y usando instrumentos de medición del ruido.  Exponer el nivel de ruido máximo permitido a que puede estar expuesto un trabajador en condiciones normales de trabajo.

1

II.

MARCO TEÓRICO II.1.

¿Qué es la Contaminación Sonora?

Según la OEFA (2016), la contaminación sonora es la presencia en el ambiente de niveles de ruido que implique molestia, genere riesgos, perjudique o afecte la salud y al bienestar humano, los bienes de cualquier naturaleza o que cause efectos significativos sobre el medio ambiente. Las principales fuentes de contaminación acústica en la sociedad provienen de los vehículos de motor, que se calculan en casi un 80%; el 10% corresponde a las industrias; el 6% a ferrocarriles y el 4% a bares, locales públicos, pubs, talleres industriales, etc. En el caso de la contaminación sonora producto de procesos industriales se basa en la condición natural de dicho ambiente. La maquinaria y los procesos derivados de su utilización generan mucho ruido, y estos sonidos pueden tener un efecto de manera muy negativa sobre las personas que trabajan con estos equipos. Una exposición a niveles de ruido alto puede producir estrés, presión alta, vértigo, insomnio, dificultades del habla y pérdida de audición. Ahora bien, se tiene entendido que la intensidad de los distintos ruidos se mide en decibeles (dB). Éstos, son las unidades en las que habitualmente se expresa el nivel de presión sonora; es decir, la potencia o intensidad de los ruidos; además, son la variación sonora más pequeña perceptible para el oído humano. No obstante, es necesario saber que el umbral de audición humano medido en dB tiene una escala que se inicia con 0 dB (nivel mínimo) y que alcanza su grado máximo con 120 dB (que es el nivel de estímulo en el que las personas empiezan a sentir dolor), un nivel de ruido que se produce, por ejemplo, durante un concierto de rock. II.2.

¿Cómo se mide la contaminación sonora?

2

Para medir la contaminación sonora, se siguen las pautas contenidas en el Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Ruido, documento en el que se establecen los estándares nacionales de calidad ambiental para ruido (ECA Ruido) y los lineamientos para no excederlos. En este Reglamento, se establecen los niveles máximos de ruido en el ambiente que no deben sobrepasarse para proteger la salud humana, según cuatro zonas de aplicación: Zonas de protección especial; Zonas residenciales; Zonas comerciales y Zonas industriales. A cada zona de aplicación le corresponde un nivel de ruido para horarios diurnos y uno para horarios nocturnos. Figura 1.Estándares Nacionales de Calidad Ambiental

Fuente: Decreto Supremo Nº 085-2003-PCM - Reglamento de los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Ruido.

Pájaros trinando Rumor de hojas de arboles Zonas Residenciales Conversación normal Ambiente Oficina Interior fabrica Tráfico rodado Claxon automóvil Claxon autobús Interior discotecas Motocicletas silenciador Taladrores Avión sobre la ciudad Umbral de dolor

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10 dB 20 dB 40 dB 50 dB 70 dB 80 dB 85 dB 90 dB 100 dB 110 dB 115 dB 120 dB 130 dB 140 dB

Tabla 1. Mediciones de nivel de presión sonora

Examinado desde la acústica, que es la rama de la física que estudia el sonido, el cual se define como la variación de presión producida en un medio (sólido, liquido o gaseoso) por un elemento que vibra y que el oído humano puede detectar. Mientras, el ruido se define como un conjunto de sonidos no armónicos o descompasados que no es grato. Por tanto, los parámetros que debemos conocer del ruido, para proceder a su reducción o eliminación, son los mismos que los del sonido. La variación de presión de sonido más simple produce la formación de una onda sinusoidal como la representada:

Figura 2. Onda Sinusoidal

Esta onda sinusoidal, presenta una serie de características o magnitudes que la definen, las cuales son: 

VELOCIDAD DEL SONIDO (c): En el aire al nivel del mar a 20 ºC es aproximadamente de 340 m/s.



LONGITUD DE ONDA (λ): Hace referencia a la distancia entre crestas o senos sucesivos en una onda sinusoidal. Se relaciona con la frecuencia mediante la expresión: λ= c/f.



PERIODO (P): Es el tiempo transcurrido entre dos picos o senos sucesivos. Se relaciona con la frecuencia mediante la expresión: P= 1/f.

4



AMPLITUD (A): Mide las variaciones de presión, es decir, la amplitud de la onda. Dado que las variaciones de presión audibles se encuentran en una gama muy amplia, variando entre 20 µNw/m2 y108 µNw/m2 , se adoptó para su medición una unidad logarítmica llamada DECIBELIO (dB) en la que interviene una magnitud de referencia, que es precisamente la mínima presión audible o presión de umbral. dB=20 log

P W =10 log P° W°

P0= 20 µNw/m2 = 20 µPa. (Presión) W0 = 10-12 vatios (Potencia) Atendiendo a esto definimos el Nivel de potencia sonora (Lw), como la potencia sonora de una fuente expresada en vatios, transformada a una escala logarítmica, expresándose en decibelios. Lw = 10 log10 (W/W0) dB

De igual manera definimos Nivel de presión sonora (Lp), en este caso en referencia a presión, que de igual forma al expresarla sobre una escala logarítmica viene dada en decibelios. Lp = 20 log10 (P/P0) dB

-Parámetro sobre el nivel de exposición sonora y el nivel sonoro continúo equivalente. Para un suceso acústico único, el nivel sonoro continuo equivalente, para un intervalo de tiempo T, se relaciona con el nivel de exposición sonora producido por la fuente de sonido mediante la siguiente ecuación, donde los tiempos se expresarán en segundos.

Leq = LAE – 10 log (T/t0) Si se produce una n serie de sucesos acústicos durante el intervalo de tiempo T, se calculará con la expresión siguiente:

Leq = 10 log [(1/T) Σn i=1 100.1 LAE (i) Siendo “LAE (i)” el nivel de exposición sonora de cada suceso.

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II.3.

Instrumentos de medición del ruido Para las mediciones de ruido se requieren del uso de varios equipos. Según Acoustiblok (2016), entre los más usados: -Sonómetro Este instrumento es usado para medir los niveles de presión sonora, en un determinado lugar y un determinado momento, su unidad de medición es el decibelio (dB).

Su funcionamiento está pensado a

reaccionar como un oído humano lo haría. Existen sonómetros que pueden promediar la presión sonora cuadrática en un periodo de tiempo, estos sonómetros son llamados sonómetros-integrador. Figura 3. Sonómetro Básico

-Analizador de Frecuencias También conocido como Analizador de Espectro, este representa los componentes espectrales de una señal partiendo de una transformada de Fourier. Existen analizadores de frecuencias analógicos y digitales y estos cuentan con sensores para señales acústicas, ópticas o eléctricas. Mediante gráficas con escalas logarítmicas se muestran los componentes espectrales de la señal.

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Figura 4. Analizador de Frecuencias

-Dosímetro Este aparato es usado para calcular el ruido a la que una persona está sometida. Registra el ruido y lo acumula registrando una suma total sobre una escala en un determinado tiempo. Este aparato se considera de los más prácticos debido a su gran portabilidad lo cual permite medir todo tipo de ruidos tanto en puestos de trabajo fijos como móviles. Este aparato es útil en las industrias donde el ruido varía en duración e intensidad, y donde el

trabajador

cambia

de

lugares.

El

Figura 5. Dosímetro

instrumento mide las fluctuaciones en la presión atmosférica causada por el sonido.

-Calibrador Acústico También conocido como pistófono, es un instrumento el cual es utilizado para asegurar el correcto funcionamiento de un sonómetro o un dosímetro. Su funcionamiento consiste en producir un sonido

estable

a

una

frecuencia 7 Figura 6. Calibrador Acústico

predeterminada. La lectura del sonómetro hace coincidir con este sonido. En general, disponen de un selector que permite generar uno o más tonos a una frecuencia de 1 kHz. Representa un medio preciso y económico para realizar una verificación antes y después de la medición. II.4.

Contaminación Sonora en la Industria Servilex afirma que la industria moderna cursa una grave problemática en cuanto a la generación del ruido sin poder contenerla o mantenerla dentro de los parámetros establecidos por el marco legal actual. No obstante, para ello es necesario contar con claras y precisas medidas organizativas, referentes a la administración del tiempo que ocupa un trabajador en cada área; y medidas técnicas, referente a los preceptos a realizar sobre los niveles de ruido de las fuentes sonoras más influyentes en los niveles más altos. Para tener en cuenta que medida técnica se ha de tomar en cada caso, se tiene que tener en cuenta los factores que influyen como; el tipo de ruido o de vibración existente, condiciones del foco sonoro, medio de propagación del ruido, ergonomía de los trabajadores, limpieza y mantenimiento, etc. Una de las medidas más eficaces para evitar la contaminación sonora y vulneración de sus trabajadores y del medio ambiente, será necesario realizar un estudio acústico que contenga:



Análisis de los niveles de ruido existentes en cada zona de la plata industrial. Estudio de la emisión y recepción (mapa sonoro).



Evolución temporal en diferentes puntos de la planta (gráficos temporales).



Condiciones del recinto y Estudio del camino de transmisión (reverberación).



Planos de límites de la planta con la ubicación de los focos sonoros.



Actividad de las maquinas bajo análisis. II.4.1.

Nivel de Ruido Seguro

Es primordial saber que la existencia de un nivel de ruido seguro depende esencialmente de dos aspectos; el nivel (volumen) del ruido; y el tiempo se está expuesto al ruido. El nivel de ruido que permiten las normas sobre ruido

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de la mayoría de los países es, por lo general, de 85-90 dB durante una jornada laboral de ocho horas, aunque algunos países recomiendan que los niveles de ruido sean incluso inferiores a éste. El límite de exposición de ocho horas al día que figura en la norma sobre ruido es la cantidad total de ruido a la que un trabajador puede estar expuesto durante un período de ocho horas. La exposición puede ser a un ruido continuado (constante) o a un ruido intermitente (un ruido que es periódico a intervalos periódicos, pero no ininterrumpido). Así pues, se deben sumar los niveles de ruido a los que se está expuesto a lo largo del día para ver si superan los 85-90 dB. Algo importante que siempre se debe tener presente, es que nunca deben estar expuestos los trabajadores a más de 140 dB de ruido impulsivo (normalmente, un ruido muy alto que se produce sólo una vez) en un momento dado.

Figura 7. Nivel de sonido según las horas de exposición de un trabajador

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III.

CONCLUSIONES

 Se concluye que se puede identificar y analizar la contaminación sonora en los procesos industriales a través de estudios, estos pueden ser examinados desde la acústica (rama de la física que estudia el sonido), como también a través de instrumentos especializados como, el sonómetro, calibrador acústico, dosímetro, que miden el ruido y sonido.

 El nivel de ruido máximo permitido según las normas sobre ruido es de 85 a 90 dB durante una jornada laboral de ocho horas. Toda empresa o fábrica industrial que supere este máximo, estará perjudicando a la salud de sus trabajadores, y favoreciendo a la contaminación sonora.

 La reducción de la contaminación sonora es posible mediante la aplicación de una serie de medidas, a través del el análisis de las máquinas así como las actividades realizadas dentro de la planta industrial.

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IV.

RECOMENDACIONES

 Uso de equipos de protección individual y de silenciadores industriales, ya que estos son dispositivos de protección ideados para lidiar con el exceso de ruido procedente de la actividad típica de una fábrica o planta industrial. Dichos silenciadores están diseñados para ser colocados tanto en difusores como en válvulas que emiten en línea o a la atmósfera. Hay que tener en cuenta que las válvulas, ya sean de seguridad o ya sean de control, tienen una función muy específica capaz de producir niveles de ruido sumamente elevados; a pesar que es inevitable obtener cierta contaminación acústica en el entorno industrial, también es cierto que se puede disminuir el número de decibelios con los dispositivos más indicados para ello, como son los silenciadores industriales.

 Tratar en lo posible de eliminar las fuentes de ruido, ya que esto permitirá prevenir los riesgos que corren los trabajadores; además de considerar planificar nuevos equipos o lugares de trabajo.

 Buscar el control de las fuentes de ruido en su origen, localizando y aislando a través del uso de cercos y barreras.

 Tomar medidas colectivas de control a través de la organización del trabajo y la distribución del lugar de trabajo.

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V.

BIBLIOGRAFÍA

 Acoustiblock. Instrumentos para Medir el Ruido. s.f. http://acoustiblok.com.mx/instrumentos-para-medir-el-ruido/ (último acceso: 24 de Noviembre de 2018).  OEFA. La contaminación sonora en Lima y Callao. s.f. https://repositorio.oefa.gob.pe/bitstream/handle/123456789/64/lacontaminacion-sonora-en-Lima-y-Callao.pdf?sequence=1&isAllowed=y (último acceso: 22 de Noviembre de 2018).  RamosSR-UGR. Medidas de Ruido. s.f. https://www.ugr.es/~ramosr/CAMINOS/conceptos_ruido.pdf (último acceso: 22 de Noviembre de 2018).  Servilex. «RUIDO Y CONTAMINACIÓN SONORA EN LA INDUSTRIA.» s.f.

https://www.servilex.pe/blog/ruido-y-contaminacion-sonora-en-la-industria (último acceso: 23 de Noviembre de 2018).

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