Characterization of noise pollution in downtown of Cordoba ... · Acoustics for the 21st Century...
Transcript of Characterization of noise pollution in downtown of Cordoba ... · Acoustics for the 21st Century...
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.
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
2
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
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
3
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.
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
4
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
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
5
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.
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
6
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
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
7
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.
Vé
lez S
ars
fie
ld
Sa
rsfie
ld
San Jerónimo 27 de Abril
Av. M. T. de Alvear
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
8
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
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
9
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
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
10
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
[1] Verzini, A.; Serra, M.; Ortiz Skarp, A.; Petiti I.; Henin, C.; Maza, D.; Perez Villalobo, J.; Lorenzo, J. Investigación interdisciplinaria sobre la contaminación sonora en la ciudad de córdoba y mapas de ruido. III Reunión Anual PROIMCA y I Reunión Anual PRODECA. En Contaminación Atmosférica e Hídrica en Argentina, Universidad Tecnológica Nacional, 24 al 26 de agosto de 2011, Tomo 1, pp 123-132.
[2] Basner, M.; Babisch, W.; Davis, A.; Brink, M.; Clark, C.; Janssen, S.; Stansfeld, S. Auditory and non-auditory effects of noise on health. The Lancet, Vol. 383 (9925), 2014, pp 1325-1332.
[3] abisc , l e, G.; Heinrich, J.; Straff, W. Road traffic noise and hypertension – Accounting for the location of rooms. Environmental Research, Vol. 133, 2014, pp 380-387.
[4] Orozco Medina M. G., González A. E. La importancia de la contaminación por ruido en las ciudades. Ingeniería, Revista Académica de la FI-UADY, Vol 19 (2), 2015, pp 129-136.
[5] Directiva 2002/49/CE del Parlamento Europeo y del Consejo “Evaluación y Gestión del Ruido Ambiental” Diario oficial de la UE L189/12-25, del 25 de Junio de 2002.
[6] Suárez Silva, E.; Barros Rojas, J.; Báez Montenegro, A.; Stevens Castro, J.; Romero Gajardo, J.; Alvarez Rodenbeek, J.; González Rivera, C.; Rey Gozalo, G. Mapa de ruido de la comuna de Santiago de Chile mediante modelación. Proceedings INGEACUS 2011 Congreso Internacional de Acústica y Audio Profesional, Valdivia, Chile, 9, 10 y 11 de Noviembre, 2011.
[7] Bastián Monarca, N. Elaboración de mapa de ruido de la ciudad de Valdivia mediante software de modelación utilizando métodos de simplificación. Tesis de grado UACH, Valdivia, Chile, Junio 2013.
[8] Jakovljevic, B.; Paunovic, K.; Belojevic, G. Road-traffic noise and factors influencing noise annoyance in an urban population. Environmental International, Vol 35 (3), 2009, pp 552-556.
[9] Leventhall, H. Low frequency noise and annoyance. Noise and Health, Vol. 6 (23), 2004, pp 59-72.
[10] Torija, A.; Flindell, I. Differences in subjective loudness and annoyance depending on the road traffic noise spectrum. Journal Acoustical Society of America, Vol. 135 (1), 2014, pp 1-4.
[11] Torija, A.; Flindell, I. The subjective effect of low frequency content in road traffic noise. Journal Acoustical Society of America, Vol. 137 (1), 2015, pp 189-198.
[12] Kim, J.; Lim, C.; Hong, J.; Lee, S. Noise-induced annoyance from transportation noise: short-term responses to a single noise source in a laboratory. Journal Acoustical Society of America, Vol. 127(2), 2010, pp 804-814.
[13] IRAM 4062:2016. Ruidos molestos al vecindario. Método de medición y clasificación. Argentina, 2016.
[14] Suárez, E.; Barros, J. Traffic noise mapping of the city of Santiago de Chile. Science of the Total Environment, Vol. 466-467, 2014, pp 539-546.
[15] Murillo, D.; Gil, J.; Zapata, V.; Téllez, J. “Assessment of t e RLS 90 calculation met od for predicting road traffic noise in Colombian conditions” Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N. º 75, June 2015, pp 175-188.
[16] RLS-90: Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen. Der Bundesminister Für Verkehr. Abteilung Straßenbau. Ausgabe, 1990.
X CONGRESO FIA Buenos Aires, 5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
11
[17] European Commission Working Group Assessment of Exposure to Noise (WG-AEN). Good practice guide for strategic noise mapping and the production of associated data on noise exposure. Position paper, Tech. Rep. 004. Brussels, Belgium, 2007.
[18] WHO. Guidelines for Community Noise. Berglund, B.; Lindvall, T.; Schwela, D.H.: Eds. World Health Organization, Geneva, Switzerland, 1999.