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Buenos Aires 5 to 9 September 2016 Acoustics for the 21 st Century… PROCEEDINGS of the 22 nd International Congress on Acoustics Environmental Acoustics & Community Noise: FIA2016-88 Characterization of noise pollution in downtown of Cordoba city Jorge Perez Villalobo (a) , Horacio Contrera (a) , Raúl Bodoira (a) , Elías Cáceres (a) , María Hinalaf (a) , Mario Serra (a) (a) Centro de Investigación y Transferencia en Acústica (CINTRA) - Unidad Asociada de CONICET - Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Córdoba, Argentina, [email protected] Abstract Noise pollution in urban areas is mainly generated by the vehicular traffic. In this paper the results obtained from a survey conducted about the levels of noise pollution daytime generated by road traffic in an area with commercial-residential predominance on Cordoba city, Argentina, is reported. The study area has an approximate surface of 1.3 km 2 . The measurements were carried out in: (1) major avenues that cross the city; (2) secondary streets with a medium density of vehicular traffic; (3) a street with high flow of passenger vehicles, mainly buses. From the sound levels surveyed in fixed points of the area under study, two groups of noise maps were developed in order to show the extent of noise pollution through of: (a) the overall levels with A weighting and (b) the spectral composition analysed by standard octave bands without weighting. Keywords: Spectral noise map, noise pollution, road traffic.

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Buenos Aires – 5 to 9 September 2016

Acoustics for the 21st

Century…

PROCEEDINGS of the 22nd International Congress on Acoustics

Environmental Acoustics & Community Noise: FIA2016-88

Characterization of noise pollution in downtown of Cordoba city

Jorge Perez Villalobo(a), Horacio Contrera(a), Raúl Bodoira(a), Elías Cáceres(a), María Hinalaf(a), Mario Serra(a)

(a) Centro de Investigación y Transferencia en Acústica (CINTRA) - Unidad Asociada de CONICET -

Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Córdoba, Argentina, [email protected]

Abstract

Noise pollution in urban areas is mainly generated by the vehicular traffic. In this paper the

results obtained from a survey conducted about the levels of noise pollution daytime generated

by road traffic in an area with commercial-residential predominance on Cordoba city, Argentina,

is reported. The study area has an approximate surface of 1.3 km2. The measurements were

carried out in: (1) major avenues that cross the city; (2) secondary streets with a medium

density of vehicular traffic; (3) a street with high flow of passenger vehicles, mainly buses. From

the sound levels surveyed in fixed points of the area under study, two groups of noise maps

were developed in order to show the extent of noise pollution through of: (a) the overall levels

with A weighting and (b) the spectral composition analysed by standard octave bands without

weighting.

Keywords: Spectral noise map, noise pollution, road traffic.

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Caracterización de la contaminación sonora en el microcentro de la ciudad de Córdoba

1 Introducción

El ruido se constituye como un agente contaminante más del medio ambiente, influyendo

directamente sobre la calidad de vida de los individuos, produciendo efectos adversos

fisiológicos y/o psicológicos [1].

De acuerdo a Basner et al. [2], la exposición por parte del individuo a niveles elevados de ruido

de manera cotidiana, producirá efectos auditivos –pérdida de la capacidad auditiva– como

también no auditivos –ira, disgusto, agotamiento– lo que lleva a un incremento del estrés

debido a estas molestias, además de efectos fisiológicos, como afecciones al sistema

cardiovascular generados por problemas de hipertensión asociados al ruido producido por el

tráfico rodado, según Babisch et al. [3].

En Latinoamérica las normativas de diagnóstico y regulación de los niveles de contaminación

acústica, requieren de una revisión general debido a que son insuficientes, están

desactualizadas o directamente no existen, sumado a la falta de un esquema que controle y

sancione su cumplimiento [4].

Puede citarse entonces como ejemplo, los países de la comunidad Europea donde la

existencia de la Directiva 2002/49/CE [5] exige a las autoridades la elaboración de mapas

estratégicos de ruido y planes de acción en aquellos municipios y comunidades cuya población

supere los 100000 habitantes.

El tratamiento de esta problemática sólo puede llevarse a cabo siempre que se disponga de

información correspondiente a los niveles sonoros en ambientes exteriores de las distintas

áreas de una urbanización. Por lo tanto los mapas de ruido resultan una herramienta de

diagnóstico de gran utilidad en la identificación de las principales fuentes sonoras para luego

analizar posibles planes de acción [6] [7].

Generalmente, el mapa de ruido de un área urbanizada sigue los lineamientos del trazado de

las calles y el comportamiento cotidiano del tránsito vehicular. Dado que el tráfico rodado

resulta ser la fuente de ruido predominante en este tipo de área, las demás fuentes de

contaminación acústica pueden despreciarse obteniendo un modelo simplificado.

La elaboración de mapas de ruido se efectúa tomando como descriptor de base el nivel sonoro

continuo equivalente ponderado A (LAeq), a partir del cual puede inferirse el nivel equivalente

día (Ld) cuando se trata de niveles sonoros en horario diurno, como es tratado en este trabajo.

El uso de niveles sonoros con ponderación A, suele ser discutido, dado que ello supone una

importante pérdida de información en las bajas frecuencias. Diferentes estudios demuestran

que el ruido de baja frecuencia generado por el tráfico rodado es un gran contribuyente a la

molestia subjetiva del oyente [8] [9], por lo que aplicar dicha ponderación en los mapas de ruido

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podría no ser representativo de los efectos reales de la polución acústica. Por otra parte,

autores como Torija y Flindell [10] [11], y Kim et al. [12] concluyen que las componentes de

medias y altas frecuencias tienen una mayor contribución sobre la molestia subjetiva, afirmando

el uso de la ponderación A en los mapas de ruido.

Debido a esto, una alternativa podría ser la adición de mapas de ruido espectrales

confeccionados a partir de bandas de octavas normalizadas sin ponderación, pudiendo de este

modo tener apreciación de la contribución de cada banda de frecuencias al ruido total presente.

2 Metodología

Para el análisis de la contaminación sonora en el área de estudio, en primera instancia se

diagramó una grilla de puntos de medición a relevar que cubriera en forma lo más

representativamente posible los distintos sectores y calles del microcentro. Luego con ayuda

del software de predicción acústica CadnaA se realizó el modelado edilicio y arquitectónico de

toda el área. Por último, se introdujeron en este modelo los niveles sonoros relevados en cada

punto con la finalidad de elaborar una serie de mapas de ruido del sector.

2.1 Área de estudio

El área de estudio seleccionada fue el microcentro de la Ciudad de Córdoba, ver Figura 1. La

zona tiene una superficie aproximada de 1,3 km2 y con una población cercana a los 28200

habitantes según el último censo nacional del año 2010. Está delimitada perimetralmente por

las siguientes calles: Av. Humberto Primo–Av. Sarmiento, Av. Maipú–Bv. Chacabuco, Bv.

Arturo IIlia–Bv. San Juan y Av. Marcelo T. de Alvear–Av. Figueroa Alcorta. En la zona, existe

una gran variabilidad en cuanto a las características de las construcciones civiles, donde

edificaciones de hasta 30 plantas colindan con construcciones de sólo una planta.

La actividad comercial es predominante en el sector, sin embargo también existen numerosas

residencias habitacionales, por lo que podría calificarse como una zona comercial-residencial.

En cuanto a la circulación de vehículos se observó un movimiento prácticamente constante

entre las 9:00 y 20:00 hs, coincidente con el horario de atención al público de los locales

comerciales.

El flujo vehicular puede ser caracterizado dividiendo las calles en: a) avenidas, y b) arterias

secundarias. Las avenidas, tanto aquellas perimetrales que delimitan el microcentro, y las

troncales que atraviesan el microcentro en sentido norte-sur (Av. General Paz–Av. Vélez

Sarsfield) y oeste-este (Av. Colón–Av. Olmos), presentan un flujo vehicular elevado y de

circulación continua en el tiempo, compuesto por vehículos livianos y pesados. En cuanto a las

arterias secundarias, la circulación vehicular puede considerarse como baja a media (con

predominancia de vehículos livianos), y un flujo con tendencia discontinua e irregular en el

tiempo. En esta última categoría debe considerarse la existencia de casos especiales, como lo

es la calle 27 de Abril–San Jerónimo, la cual es una arteria que presenta un alto porcentaje de

vehículos pesados, principalmente constituido por ómnibus del sistema de transporte público

que atraviesan el casco céntrico de la ciudad.

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Figura 1: Microcentro de la Ciudad de Córdoba, con los puntos de medición

Debe destacarse en la zona la presencia de gran cantidad de esquinas semaforizadas, lo cual

indudablemente influye sobre las características del flujo vehicular. La construcción de las

calzadas es en todos los casos de hormigón o asfalto. A nivel general, la composición del

parque automotor que circula por esta área es variada, conviviendo vehículos livianos (autos y

motos), como también vehículos pesados asociados a la actividad comercial (camiones) y al

recorrido de las líneas de transporte público (ómnibus). Esto conduce a una alta densidad

vehicular en la zona, especialmente en la banda horaria de 8:00 a 20:00 hs. Por último, se

debe aclarar que en el sector existen arterias peatonales vedadas a la circulación vehicular

durante las 24 hs, por lo que en dichas arterias no se efectuaron relevamientos de ruido, dado

que el principal interés del estudio era evaluar los niveles sonoros emitidos por el tráfico

rodado.

2.2 Relevamiento

Para realizar las mediciones se utilizó un medidor de nivel sonoro clase 1 (Brüel & Kjaer 2270),

el cual registró los niveles sonoros continuo equivalente globales con ponderación A (LAeq) así

como las componentes espectrales por tercio de octava sin ponderación aplicada (LZeq).

Los niveles registrados en cada punto de medición se relevaron durante períodos de 15

minutos y fueron efectuados en la franja horaria de 9:00 a 19:00 hs, donde el flujo vehicular no

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presentaba variaciones importantes, estos horarios se encuentran dentro de los establecidos

por la Norma IRAM 4062:2016 [13] como horario diurno.

En cuanto a la disposición espacial del medidor de nivel sonoro se colocó sobre la vereda, a

una distancia de aproximadamente 0,2 m del cordón, y a una altura de 1,50 m con el medidor

de nivel sonoro orientado hacia el centro de la calzada y con protector de viento.

Esta metodología de medición se aplicó en 50 puntos fijos distribuidos en toda la zona de

estudio, como se muestran en la Figura 1 (puntos en color azul). Como se puede observar la

ubicación de los mismos fue en la zona media de cada cuadra evitando la incidencia de los

semáforos y los cruces de arterias. La distancia entre puntos fue de tres cuadras o menos

sobre la misma calle ya que el flujo vehicular no mostraba variaciones importantes a lo largo de

las mismas.

2.3 Modelo computacional

2.3.1 Configuración general

En primera instancia, y según los requerimientos del software CadnaA, fue necesario la

elección de un modelo de tráfico rodado a utilizar, por lo que se tomaron como referencia

estudios similares realizados en ciudades de Latinoamérica [14] [15], de donde se concluyó

que el modelo que más se aproximó fue el correspondiente a la norma alemana RLS-90 [16].

Los parámetros para el modelado general son los mostrados en la Tabla 1.

Tabla 1: Configuración general del software

Ítem Parámetro Opción Normativas Carretera

Propagación RLS-90 ISO 9613-2:1996

General Error máximo (dB) Radio máximo de búsqueda (m) Mínima distancia emisor-receptor (m) Interpolación de malla Extrapolar malla bajo edificios Apantallamiento rápido

0,5 200 0 Ninguna Si No

Absorción Terreno Absorción de Terreno G 0

Dado el gran tiempo de cálculo requerido para la simulación, se procedió a una simplificación

del modelo correspondiente, a los fines de acelerar el mismo. Se redujo entonces el radio

máximo de búsqueda de fuentes sonoras para cada uno de los puntos receptores sobre el área

y se restringió a un cierto orden el número de reflexiones. Esta simplificación del modelo

implicó menor tiempo de procesamiento.

Según lo recomendado por la Guía de buenas prácticas para mapas estratégicos de ruidos, del

Grupo de Trabajo sobre Evaluación de Exposición al Ruido de la Agencia Medioambiental

Europea [17], se consideró el trazado de los mapas en una grilla con resolución de 10x10 m.

Sin embargo los receptores fueron fijados a 1,5 m desde el nivel del suelo, es decir, la altura a

la que se realizaron los relevamientos de niveles sonoros.

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2.3.2 Especificaciones del modelado

A continuación se detalla la manera en que los datos recolectados durante las mediciones

efectuadas in situ fueron utilizados para configurar parámetros específicos en el software de

predicción y construir el modelo en base a lo relevado.

Parámetros relacionados a emisores sonoros: el emisor utilizado para la modelación es el tipo

carretera, donde a cada cuadra de la zona se la representó como un tramo de este emisor.

Debido a que no se relevó la totalidad de las cuadras, en aquellas donde no se tenían valores

se les asignó uno mediante interpolación teniendo en cuenta puntos próximos de la misma

arteria. Los datos cargados en este tipo de emisor fueron los siguientes:

Denominación de las calles. Ancho de calzada (relevado in situ). Nivel de emisión de ruido de

la fuente, caracterizado por el parámetro LmE (nivel de emisión promediado en el tiempo a 25 m

del centro la fuente) de la norma RLS-90. Ya que los valores de niveles sonoros relevados in

situ no se realizaron a 25 m del centro de la arteria se tuvo que aplicar una corrección mediante

el parámetro Ds1 de la RLS-90 (ver Ecuación 1) obteniéndose así los valores reales

proyectados a 25 m. Finalmente este es el valor que se le dio al parámetro LmE, logrando que

los valores simulados concuerden con los relevados in situ.

(1)

Siendo s1 la distancia lineal entre el centro de la fuente y el punto de medición.

Parámetros relacionados a obstáculos: estos son los referidos a la infraestructura edilicia

existente en el área. Conjuntamente con las mediciones de niveles sonoros se llevó a cabo el

relevamiento de las características edilicias de la zona, como el ancho de veredas, la

distribución y las alturas de las edificaciones, las cuales se modelaron de forma simplificada

como una única unidad edilicia por manzana con una altura final que fue el promedio de las

relevadas. Otro obstáculo eran las variaciones topográficas del terreno las cuales se relacionan

con los parámetros de curvas de nivel. Debido a que el sector presentó una reducida

variabilidad de las características de elevación del terreno, se asumió como completamente

plano.

Parámetros relacionados a receptores: los puntos considerados como receptores se ubicaron

en el modelo computacional de manera que se correspondan con los puntos de medición in

situ, permitiendo la comparación del resultado de la simulación con lo realmente medido.

3 Resultados

Los resultados obtenidos constan de una serie de mapas de ruidos que presentan los niveles

sonoros continuo equivalente globales con ponderación A (LAeq), como así también niveles

sonoros por bandas normalizadas de octavas sin ponderación (LZeq). Para visualizar dichos

niveles en el mapa, se utilizaron áreas de ruido en intervalos de 5 dB, esta representación se

recomienda en la Directiva Europea 2002/49/CE [5]. Los colores empleados para representar

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los diferentes niveles sonoros corresponden a los propuestos por la versión 1987 de la ISO

1996-2.

3.1 Mapa de niveles sonoros globales

En la Figura 2 se muestra el mapa de ruido con los niveles sonoros globales ponderados A.

Figura 2: Mapa de ruido con niveles globales (dBA)

De su análisis puede inferirse en primera instancia que, los niveles sonoros correspondientes a

las avenidas periféricas y troncales están por encima de los 70 dBA. Una excepción a esto lo

constituye la Av. Maipú–Bv. Chacabuco, donde los niveles se encuentran en el intervalo entre

los 60 y 70 dBA. La justificación de esta reducción de nivel se corresponde con una menor

velocidad media del tránsito vehicular en esa arteria –principalmente en la zona cercana a la

Av. Olmos–como consecuencia de la mala sincronización de los semáforos del sector. En las

arterias secundarias, si bien los niveles sonoros son menores que en las avenidas perimetrales

y troncales, en casi todos los casos los niveles superan los 65 dBA, los que pueden

considerarse como relativamente altos. Cabe destacar que la arteria secundaria (27 de Abril–

Av. Colón

Av.

Gra

l. P

az

Pa

z

Av.

F.

Alc

ort

a

Alc

ort

a

Av. H. Primo Av. Sarmiento

Av. Olmos Av.

Ma

ipú

Ma

ipú

Bv.

Cha

ca

bu

co

Cha

ca

bu

co

Bv. A. Illia Bv. San Juan

Av.

lez S

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ld

Sa

rsfie

ld

San Jerónimo 27 de Abril

Av. M. T. de Alvear

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San Jerónimo) muestra valores próximos a los 70 dBA, lo cual sería consecuencia de una alta

tasa de circulación de vehículos pesados principalmente del transporte público de pasajeros.

También existen otras arterias (Belgrano–Tucumán) que tienen una tendencia similar a aquella.

3.2 Mapas de niveles sonoros espectrales

En la Figura 3 se presentan los mapas de ruido espectrales por bandas normalizadas de

octavas.

250 Hz 500 Hz 1 kHz

31,5 Hz 63 Hz 125 Hz

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Figura 3. Mapas espectrales en bandas de octavas (dB)

Del análisis de estos mapas se infiere el gran contenido energético presente en las bandas de

31,5 Hz a 125 Hz inclusive, siendo la de 63 Hz la de mayor energía. Estas bandas también

presentan una distribución homogénea de los niveles sonoros, con escasas diferencias entre

avenidas y vías secundarias. A partir de la banda de 250 Hz y hasta la centrada en 8 kHz se

percibe que los niveles sonoros se reducen con el incremento de la frecuencia, denotándose

una mayor heterogeneidad (variabilidad de niveles) entre vías principales y secundarias.

4 Conclusiones

En el mapa de niveles globales se observó que los valores de ruido en todas las arterias

(avenidas y vías secundarias) donde existe tránsito vehicular se sobrepasan ampliamente los

55 dBA recomendados por la Organización Mundial de la Salud [18], para ambientes exteriores

de viviendas en el horario diurno.

El adicionar mapas de ruido espectrales en banda de octavas sin ponderación a los

tradicionales mapas de niveles globales ponderados A, proporcionó una información más

detallada y fidedigna de la situación acústica en la zona bajo estudio. Algunas ventajas de este

tipo de mapa serían: a) aumentar la precisión en la estimación de los niveles sonoros en el

interior de las viviendas, dado que el nivel de aislamiento de los materiales constructivos de las

edificaciones es función de la frecuencia, siendo esto válido también para la etapa de proyecto

de una construcción. b) optimizar las medidas propuestas en planes de acción para la

mitigación del ruido en la zona ya que se conoce la distribución energética en el espectro.

Agradecimientos

Este trabajo se enmarca dentro del PID UTN 3448: “Contaminación sonora en la ciudad de

Córdoba y estrategia educativa para su concientización”, que cuenta con el financiamiento

brindado por la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Tecnológica Nacional,

2 kHz 4 kHz 8 kHz

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como así también del Centro de Investigación y Transferencia en Acústica (CINTRA) –Unidad

Asociada del CONICET, de la Facultad Regional Córdoba – Universidad Tecnológica Nacional.

Referencias

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