Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial...

Equation Chapter 1 Section 1

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería Aeroespacial

Análisis Experimental de Impedancias Acústicas de

Elementos en Edificaciones

Autor: Pablo Blanco Ostos

Tutor: Antonio Romero Ordóñez

Dpto. Mecánica de Medios Continuos y Teoría

de Estructuras

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

ii

iii

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería Aeroespacial

Análisis Experimental de Impedancias Acústicas de

Elementos en Edificaciones

Autor:

Pablo Blanco Ostos

Tutor:

Antonio Romero Ordóñez

Dpto. de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

iv

v

Trabajo Fin de Grado: Análisis Experimental de las Impedancias Acústicas de Elementos en Edificaciones

Autor: Pablo Blanco Ostos

Tutor: Antonio Romero Ordóñez

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Fecha:

El Secretario del Tribunal

Sevilla, 2018

vi

vii

Agradecimientos

a realización y finalización de este proyecto no hubiese sido posible sin las personas que me han

estado apoyando y animando desde el primer momento.

En primer lugar, agradecer a todo el profesorado de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de

Sevilla por la enseñanza y los conocimientos aportados durante todos estos años que han pasado

desde que entré en la ETSI como alumno de primer curso. Agradecimiento especial a Antonio Romero

Ordóñez, el que ha sido mi tutor durante este proyecto, por su paciencia y por todo el tiempo que ha

invertido en mi trabajo.

Agradecimientos a mi familia, en especial a mis padres, por todo el esfuerzo que han puesto en que

pudiese estudiar sin que no me faltase de nada y por todo el apoyo que me han dado siempre, sin dejar

nunca de confiar en mí.

A mis compañeros de carrera a lo largo de estos años, que han sufrido conmigo día a día la dureza y

exigencia de estudiar en la Escuela, pero que siempre gracias al apoyo mutuo encontrábamos fuerzas para

seguir adelante.

A mis amigos, esos que cuando más agobiado estaba eran capaces de sacarme de casa o de la biblioteca

para que así me pudiera despejar y retomar los estudios con más fuerzas.

Pablo Blanco Ostos

Sevilla, 2018

L

viii

ix

Resumen

n el presente proyecto se tratará de encontrar un procedimiento experimental para el cálculo de la

impedancia acústica de objetos estructurales en la edificación presentes en nuestra Escuela, con el

objetivo de poder extrapolarlos a distintos materiales posteriormente. Exactamente se ensayará la

puerta del Aula 8 situada en el taller T1 de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla.

Durante este análisis se tendrán en cuenta las distintas propiedades del material que se ensaya, así como

las propiedades relacionadas con la teoría de señales que gobiernan estos ensayos.

Para el pleno entendimiento de lo que se pretende conseguir con este proyecto, se llevará a cabo una

descripción detallada de los instrumentos a utilizar así como de los principales elementos que aparecen

durante los mismos análisis.

Otro de los puntos a tratar será el entendimiento de la ley que regula los distintos niveles sonoros, así

como el conocimiento de estos. No se entrará en detalle de estos aspectos puesto que no será el objetivo

final del proyecto, pero son necesarios sus conocimientos para futuros desarrollos del mismo.

Finalmente se realizarán distintas medidas, analizadas todas ellas en bandas de frecuencia de tercios de

octavas con el fin de comparar los resultados y así poder validar las hipótesis establecidas al comienzo de

la investigación. Esto permitirá poder obtener unas conclusiones generales sobre el objetivo propuesto,

así como unas propuestas para un futuro desarrollo de esta investigación.

E

x

xi

Abstract

n the present project we will try to find an experimental procedure for the calculation of the

impedance of structural objects of the building present in our School, with the aim of being able to

extrapolate them to different materials later. Exactly the door of Classroom 8 will be rehearsed

located in workshop T1 of the School of Engineering of Seville. During this analysis, the different

properties of the material being tested will be taken into account, as well as the properties related to the

signal theory that govern these tests.

For a full understanding of what is intended to be achieved with this project, a detailed description of the

instruments to be used will be carried out, as well as the main elements that appear during the same

analyzes.

Another point to discuss will be the understanding of the law that regulates the different sound levels, as

well as the knowledge of these. We will not go into detail about these aspects since it will not be the final

goal of the project, but their knowledge is necessary for future developments of the project.

Finally, different measurements will be made, all analyzed in thirds of octaves in order to compare the

results and thus be able to validate the hypotheses established at the beginning of the investigation. This

will allow to obtain general conclusions about the proposed objective, as well as some proposals for a

future development of this research.

I

xii

xiii

Índice

Agradecimientos vii

Resumen ix

Abstract xi

Índice xiii

Índice de Figuras xv

Notación xix

1 INTRODUCCIÓN 21

2 OBJETIVOS Y CONTRIBUCIONES ORIGINALES 27

3 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE INSTRUMENTACIÓN 29 3.1. SONÓMETRO NL-42/NL-52 29 3.2. FUENTE DIRECCIONAL FL-03 34 3.3. MICRÓFONOS GRAS 46AE 1/2´´ CCP 36 3.4. SOFTWARE PULSE REFLEX 37

4 CONFIGURACIÓN DE LOS DISTINTOS INSTRUMENTOS PARA LA MEDIDA 39 4.1. SONÓMETRO NL-42/NL-52 39 4.2. FUENTE DIRECCIONAL FL-03 44 4.3. MICRÓFONOS GRAS 46AE Y PULSE REFLEX 44

5 METODOLOGÍA PARA LA ESTIMACIÓN DE LA IMPEDANCIA 49 5.1. Disposición de los Instrumentos 49 5.2. Configuración de las medidas 50 5.3. Caracterización del ambiente 51 5.4. Ruido Blanco 54 5.5. Ruido Rosa 56 5.6. Comparaciones y Comprobaciones 59

6 COMPROBACIÓN DE CÁLCULOS PARA EL SONÓMETRO 63 6.1. Disposición de los Instrumentos 63 6.2. Configuración de los instrumentos 63 6.3. Caracterización del ambiente 65 6.4. Ruido Blanco 66 6.5. Ruido Rosa 67

7 IDENTIFICACIÓN DE FUENTES DE RUIDO EN EL TALLER T1 69 7.1. Medidas del compresor 70 7.2. Medidas del motor de la grúa 71 7.3. Medidas del corte de metal 72 7.4. Medidas del corte de hormigón 73

8 CONCLUSIONES 75

xiv

ANEXO I: REPRESENTACIÓN DE TODAS LAS MEDIDAS 1/3 OCTAVA 79 I.1. Metodología para la estimación de la impedancia 79 I.2. Comprobación de cálculos para el sonómetro 88 I.3.Identificación de Fuentes de Ruido en el taller T1 93

ANEXO II: CARACTERÍSTICAS Y PROCESAMIENTO DE ARCHIVOS .UFF 97

Bibliografía 103

xv

Índice de Figuras

Figura 1.1: Señal continua en tiempo y amplitud 22

Figura 1.2: Señal continua en amplitud y discreta en tiempo 22

Figura 1.3: Representación gráfica de una señal muestreada 23

Figura 3.1 : Esquema parte frontal del sonómetro 29

Figura 3.2: Esquema de la pantalla 31

Figura 3.3: Esquema del panel de control 32

Figura 3.4: Esquema de la parte inferior del sonómetro 32

Figura 3.5: Esquema de la parte trasera del sonómetro 33

Figura 3.6: Montaje completo del sonómetro 34

Figura 3.7: Fuente direccional FL-03 34

Figura 3.8: Mando para el control de la fuente 35

Figura 3.9: Micrófonos GRAS 46AE 36

Figura 3.10: Adaptador trípode 37

Figura 3.11: Sistema de adquisición de datos Pulse LAN XI Modelo 3056 37

Figura 3.12: Interfaz software Pulse Reflex 38

Figura 4.1: Menú principal del sonómetro 39

Figura 4.2: Menú Measure 41

Figura 4.3: Menú Store 41

Figura 4.4: Menú System 42

Figura 4.5: Menú Display 43

Figura 4.6: Pantalla de inicio de Pulse Reflex 44

Figura 4.7: Conexión de los micrófonos 45

Figura 4.8: Configuración previa a las medidas 46

Figura 4.9: Ventana de lanzamiento de medidas 46

Figura 4.10: Ventana de procesamiento con elementos de la cadena de procesos 47

Figura 4.11: Pantalla de resultados 48

Figura 5.1: Disposición de los instrumentos 50

Figura 5.2: Configuración de medidas previas 50

Figura 5.3: Configuración procesamiento 51

Figura 5.4: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 52

Figura 5.5: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 52

Figura 5.6: Comparación de condiciones ambientales en distintos instantes 53

Figura 5.7: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 abierto 54

Figura 5.8: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 55

Figura 5.9: Ensayo 1 Atenuación del Ruido Blanco frente a la puerta del aula 8 del taller T1 56

Figura 5.10: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 57

Figura 5.11: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 57

Figura 5.12: Ensayo 1 Atenuación del Ruido Rosa frente a la puerta del aula 8 del taller T1 58

xvi

Figura 5.13: Superposición de las cuatro impedancias obtenidas e impedancia media 59

Figura 5.14: Media de las cuatro Impedancias 60

Figura 5.15: Suma Impedancia Ruido Blanco a Ruido Rosa 60

Figura 5.16: Suma Impedancia Ruido Rosa a Ruido Blanco 61

Figura 6.1: Configuración programa de medición del sonómetro 64

Figura 6.2: Configuración del menú de almacenamiento 64

Figura 6.3: Hoja de cálculo para conversión de archivos .rnh 65

Figura 6.4: Ejemplo de archivo .rnh convertido 65

Figura 6.5: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 66

Figura 6.6: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 67

Figura 6.7: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 68

Figura 7.1: Disposición del sonómetro 69

Figura 7.2: Ensayos correspondientes al compresor del taller 70

Figura 7.3: Ensayos correspondientes al motor de la grúa del taller 71

Figura 7.4: Ensayos correspondientes al corte de metal del equipo ARUS 72

Figura 7.5: Ensayos correspondientes al corte de probetas de hormigón 73

Figura I.1: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 79


Figura I.3: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 80


Figura I.5: Impedancia ensayo 1 Ruido Ambiente 81

Figura I.6: Impedancia ensayo 2 Ruido Ambiente 81

Figura I.7: Comparación de condiciones ambientales en distintos instantes 81

Figura I.8: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 82


Figura I.10: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 82


Figura I.12: Impedancia ensayo 1 Ruido Blanco 83

Figura I.13: Impedancia ensayo 2 Ruido Blanco 83

Figura I.14: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 84


Figura I.16: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 84


Figura I.18: Impedancia ensayo 1 Ruido Rosa 85

Figura I.19: Impedancia ensayo 2 Ruido Rosa 85

Figura I.20: Representación de impedancia de cuatro ensayos y media de la impedancia 86

Figura I.21: Impedancia Media 86

Figura I.22: Suma de impedancia ruido blanco a señal rosa 86

Figura I.23: Suma de la impedancia rosa a señal ruido blanco 87









xvii





Figura I.36: Resultados correspondientes a los ensayos del compresor del taller 93

Figura I.37: Resultados correspondientes a los ensayos del motor de la grúa del taller 93

Figura I.38: Resultados correspondientes a los ensayos del corte de probetas de metal 94



Figura I.41: Ensayo 1 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 95

Figura I.42: Ensayo 2 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta 95

Figura I.43: Ensayo 1 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 96

Figura I.44: Ensayo 2 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada 96

Figura II.1: Código Matlab para lectura de archivo .UFF 100

xviii

xix

Notación

I.S.O International Standarization Organization

dB Decibelios

Hz Hertzios

S Segundos

T Periodo

I.E.C International Electrotechnical Commission

TFT LCD Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display

Ω Ohmios

pF Pico Faradios

mV Mili voltios

Pa Pascales

ºC Grados centígrados

WS Wind Screen

DC Corriente continua

AC Corriente alterna

FFT Transformadas de Fourier

ASCII American Standard Code for Information Exchange

20

21

1 INTRODUCCIÓN

n el presente documento se abordará el cálculo de una de las principales propiedades acústicas

que ofrece un medio al paso de una señal. Este concepto de impedancia acústica se puede

englobar dentro de la Teoría de Señales. Dentro de la teoría de señales se pueden clasificar tres

elementos básicos que describen un sistema de comunicaciones, siendo el sistema un grupo de

objetos que pueden interactuar armónicamente y que se combinan para lograr un determinado

objetivo. Por otra parte se puede definir las señales como una función univaluada en el tiempo, es

decir, a cada instante de tiempo le corresponde un único valor de la función. Finalmente el último

elemento que se puede definir dentro de la teoría de señales se corresponde con la respuesta del

sistema ante una señal, es decir, la manera en la que reacciona un sistema a la entrada de una señal.

Como parte de la Teoría de Señales, es fundamental definir los tipos de señales que existen. Así, en

una primera clasificación del tipo de señal es posible encontrar señales continuas, que son aquellas

que presentan un valor real para todos los valores del eje del tiempo, y generalmente son descritas

mediante una función de una variable continua y señales discretas en el tiempo, que son aquellas que

presentan valores sólo entre los espacios, que para facilidad computacional presentan una separación

igual, pero que generalmente no suelen ser equidistantes en el tiempo.

Para pasar de una señal analógica a una señal digital es necesario dotar de un decodificador, es decir,

un conversor A/D, que se encargue del proceso denominado modulación digital. Estos convertidores

están presentes en los instrumentos de medida y realizan este proceso a la hora de recepción de la

señal. Consiste primero en un muestreo de la señal continua, posteriormente se lleva a cabo un

proceso de cuantificación, donde se le asigna un valor a las muestras pero sin llegar a ser aún digital.

El último paso del proceso de modulación que realizan estos convertidores es la digitalización de la

señal, esto es, la asignación a las muestras de dígitos binarios. Este proceso es determinante a la hora

de procesar datos, puesto que permite trabajar con señales que el ordenador procesa con mayor

facilidad.

Es importante recalcar que el muestreo se realiza siguiendo el teorema de Nyquist. Este teorema fue

desarrollado en 1928 por Nyquist y probado matemáticamente por Shannon en 1949. La teoría del

muestreo define que para una señal de ancho de banda limitado, la frecuencia de muestreo debe de

ser mayor que dos veces su ancho de banda medida en Hertzios. En caso de que no se cumpla y la

frecuencia de muestreo fuese menor que dos veces el ancho de banda se produce el fenómeno

denominado Aliasing [4], que supone la superposición de dos señales muestreadas, debido a que los

dos anchos de banda se solapan.

Existen dos tipos de dominios donde poder tratar una señal, el dominio del tiempo y el dominio en

frecuencias, siendo el dominio temporal el dominio donde la mente humana percibe y entiende

mejor las señales. Sin embargo, en ocasiones es más fácil tratar señales en dominio frecuencial,

puesto que muestra las componentes de la señal según la frecuencia en la que oscilan dentro de un

rango determinado. Para pasar de un dominio a otro la herramienta utilizada son las propiedades de

la transformada de Fourier, que permite representar una señal como combinación de exponenciales

complejas.

El principio básico en el que se fundamentan los análisis de Fourier es en que toda señal

periódica se puede representar como una serie de senos y cosenos. En función del tipo de señal,

E

22

se utilizará la transformada de Fourier (FT) en caso de ser la señal continua en tiempo y

amplitud (Figura 1.1), y la transformada de Fourier en tiempo discreto (DTFT) en caso de ser

una señal continua en amplitud y discreta en tiempo (Figura 1.2). Esta última herramienta es la

que se emplea en las señales muestreadas, siendo la transformada rápida de Fourier (FFT) una

versión más rápida de la transformada de Fourier discreta.

Figura 1.1: Señal continua en tiempo y amplitud [2]

Figura 1.2: Señal continua en amplitud y discreta en tiempo [2]

Las señales tratadas en estos análisis serán señales analógicas continuas, posteriormente

procesadas y digitalizadas, emitidas por una fuente sonora, que bien será un altavoz, para el

análisis del dominio frecuencial de manera homogénea a nivel frecuencial, o bien puede ser una

fuente sonora desconocida proveniente del entorno, como se tratará el ruido ambiente, de las

cuales no se conoce su comportamiento a nivel frecuencial.

Dichas señales serán recogidas por un receptor, en este caso micrófonos, que a su vez estarán

conectados a un software de post procesamiento de señales, el Pulse Reflex. Con este software

serán muestreadas a una frecuencia de muestreo fijada y filtradas por un tipo de filtro

previamente definido, con el objetivo de obtener con la mayor claridad posible toda la

información que proporciona la señal.

Un filtro es un instrumento que transmite una señal de manera que su salida es el resultado de

hacer la convolución de la señal de entrada con la función de respuesta a un impulso unitario del

filtro. Esto se relaciona a través de la Transformada de Fourier con el dominio de la frecuencia

de la señal como una multiplicación compleja del espectro de la señal y la función de respuesta

en frecuencia del filtro [3].

Un filtro tiene la propiedad de eliminar ciertas frecuencias de una señal y permite el paso de las

demás frecuencias no filtradas sin alterarlas. Hay que tener en cuenta que las frecuencias que

pueden ser filtradas pueden ser altas frecuencias, como bajas frecuencias e incluso un cierto

rango de frecuencias medias. Por ello, existen distintos tipos de filtros según las frecuencias que

dejan pasar.

Así, el filtro de paso bajo elimina las frecuencias por encima de cierto valor, mientras que el

filtro paso alto elimina las frecuencias por debajo de cierto valor. A este valor se le llama

23

frecuencia de corte. Para el caso de filtrado de bandas de frecuencias, se encuentra el filtro paso

banda que deja sólo pasar las frecuencias que se encuentra un rango que queda definido por dos

frecuencias, y el filtro rechazo de banda que elimina las frecuencias que se encuentran dentro

del rango definido por dos valores de frecuencia [3]. En los ensayos que se realizarán en este

proyecto el filtro utilizado será el filtro paso alto.

Figura 1.3: Representación gráfica de una señal muestreada [4]

En la figura 1.3 se muestra una representación de una señal muestreada en el dominio temporal,

donde el valor ∆ representa el intervalo de muestreo, guardando la frecuencia de muestreo una

relación con el dominio temporal relacionando ∆ que es el intervalo de tiempo que mide cada

muestra, por ello se puede definir la frecuencia de muestreo como f = ∆−1. Para obtener el

espectro de la señal muestreada habría que aplicar las propiedades de Fourier a cada uno de los

impulsos por los que quedarían representados cada muestra.

Es relevante conocer además, que cada muestra presenta ciertos índices acústicos. Estos índices

se pueden clasificar en aquellos utilizados para la evolución del ruido, y en los utilizados para

las mediciones ambientales. Los primeros son aquellos que son necesarios establecerlos debido

a que el ruido es una magnitud física que presenta valores con gran variabilidad con el tiempo.

Esto exige fijar unos límites máximos y mínimos de exposición, por lo que se establecen estos

parámetros instantáneos de una medición, valores máximo o mínimos que se han superado

durante un tiempo, valores percentiles... En cuanto a aquellos parámetros utilizados para las

mediciones ambientales, es fundamental la evaluación y gestión del ruido ambiental mediante

parámetros y criterios homogéneos que permitan comparar los datos correspondientes a

distintos entornos territoriales [1].

Toda la información relacionada con los diferentes niveles acústicos se encuentra recogida en la

norma NORMATIVA RUIDO E INDICADORES DE RUIDO: “REAL DECRETO

1367/2007”, el cual tiene por objeto establecer las normas necesarias para el desarrollo y

ejecución de la Ley 37/2003, del ruido en lo referente a zonificación acústica, objetivos de

calidad y emisiones acústicas.

En este contexto, los distintos índices que define la norma para la evaluación de ruido son los

que se detallan a continuación.

Valor máximo de presión sonora alcanzado durante el intervalo T, 𝐿𝐴𝑚𝑎𝑥, para evaluar

niveles sonoros máximos durante un periodo temporal de evaluación. Así mismo, se

puede calcular el valor mínimo alcanzado durante un intervalo T, 𝐿𝐴𝑚𝑖𝑛.

Nivel sonoro continuo equivalente, 𝐿𝐴𝑒𝑞,𝑇 , para evaluar niveles sonoros en un intervalo

temporal T. Puesto a que corresponde a un promedio a lo largo del tiempo, el nivel

equivalente siempre debe de ir acompañado por la letra que indica la ponderación

utilizada, en este caso A.

24

Índice de ruido equivalente corregido, 𝐿𝐾𝑒𝑞,𝑇 , para evaluar niveles sonoros en un

intervalo temporal T, con correcciones de nivel por componentes tonales emergentes,

por componentes de baja frecuencia o por ruido de carácter impulsivo.

Índice de ruido equivalente corregido a largo plazo, 𝐿𝐾,𝑥 , para evaluar molestia y los

niveles sonoros, con correcciones de nivel por componentes tonales emergentes, por

componentes de baja frecuencia o por ruido de carácter impulsivo, promediados a largo

plazo, en el periodo temporal x.

Es importante mencionar que en dicha norma también se establecen los índices correspondientes

al análisis en el ámbito de las vibraciones, sin embargo, este campo no será objeto de estudio en

este proceso de investigación.

Además de estos índices de ruidos, la Ley hace mención a una serie de índices que aparecen en

el “Real Decreto 1513/2005, de 16 de Diciembre”. Estos índices se corresponden con los

índices que caracterizan el ruido ambiental y estos aparecen definidos aparecen en este Real

Decreto.

𝐿𝑑𝑒𝑛 , para evaluar niveles sonoros medios en el periodo día-tarde-noche.

𝐿𝑛 , para evaluar niveles sonoros en el periodo de noche.

En este Real Decreto aparecen además como índices suplementarios los siguientes índices:

𝐿𝑑 , para medir niveles sonoros en el periodo de día.

𝐿𝑒 , para medir niveles sonoros en el periodo de tarde.

Estos dos índices suplementarios son necesarios para el cálculo de 𝐿𝑑𝑒𝑛 , siendo éste el índice

de mayor relevancia. Este parámetro pretende dar una idea del nivel de ruido a lo largo de las 24

horas del día, teniendo en cuenta que durante el periodo de noche el ser humano se vuelve más

sensible al ruido, y por tanto la importancia relativa de este periodo aumenta. Para su cálculo se

obtienen los niveles equivalentes de los periodos de día, tarde y noche sumándole a estos dos

últimos 5dB y 10dB respectivamente y promediándolo con la siguiente ecuación.

𝐿𝑑𝑒𝑛 = 10 𝑥 𝑙𝑜𝑔1

24(12 𝑥 10

𝐿𝑑10 + 4 𝑥 10

𝐿𝑒+510 + 8 𝑥 10

𝐿𝑛+1010 )

En el desarrollo de este proyecto, los índices que se tratarán serán los correspondientes a la

caracterización del ruido, añadiendo el caso de los índices percentiles, que no se encuentran

recogidos en la normativa pero que indican que el nivel de presión sonora 𝐿𝐴 ha sido

sobrepasado en un porcentaje N en un intervalo de tiempo T.

Como ya se ha comentado, el subíndice A hace referencia al tipo de ponderación acústica

utilizada. Estas ponderaciones de frecuencia relacionan los niveles de presión sonora con la

respuesta humana (500Hz-6kHz), siendo por debajo y por encima de estos niveles el oído

humano más sensible. Realmente, las ponderaciones de frecuencias son filtros que contiene el

instrumento de medida y que ajustan el modo de medición del sonido. Podemos tener tipo A, B,

C, D, Flat, L y Z1.

Las más utilizadas son las ponderaciones A, C y Z, las que suelen incluir la mayoría de los

sonómetros. Sin embargo para las medidas del presente documento, únicamente se hará uso de

la ponderación A, siendo la que más se asemeja a la respuesta del oído humano

Tipo A: Abarca un rango entre 20Hz y 20kHz, por lo que la respuesta es similar a la del

oído humano a bajos niveles.

1 http://www.acoustic-glossary.co.uk/definitions-l.htm

25

Tipo B: Actualmente se encuentra en desuso, se desarrolló con el objetivo de cubrir el

rango medio entre las ponderaciones A y C.

Tipo C: Esta ponderación se usa normalmente para niveles más altos y niveles de

presión pico de sonido.

Tipo D: Utilizada para medir el ruido de los aviones, especialmente los motores

militares sin derivación.

Tipo Flat: Medidor sobre un rango de frecuencias no establecido, actualmente en

desuso.

Tipo L: Similar al tipo Flat.

Tipo Z: Ponderación `Zero´ que no implica ponderación en frecuencia, aunque

realmente el rango es de 10Hz a 20kHz. Se introdujo para reemplazar a los filtros planos o

lineales.

Finalmente con la ayuda de los distintos instrumentos de medida de los que se dispone, y

configurando los parámetros necesarios en cada ensayo se llevarán a cabo una serie de análisis

en tercios de octavas para detallar la mayor información posible de la señal que se desea

analizar, con el fin de poder comparar los distintos resultados y obtener resultados concluyentes.

26

27

2 OBJETIVOS Y CONTRIBUCIONES

ORIGINALES

ste proyecto se ha centrado en la consecución de un objetivo fundamental, a la vez que de

forma simultánea se han obtenido dos objetivos complementarios, todos ellos marcados al

comienzo del mismo.

Las contribuciones más relevantes según los objetivos propuestos se detallan a continuación.

El objetivo fundamental del proyecto reside en el cálculo de la impedancia de ciertos

objetos con el fin de poder extrapolarla a otros ensayos, se detallará un proceso único para la

medición de la misma mediante una serie de ensayos que permitan definirla como una

función matemática.

El segundo de los objetivos que se pretende alcanzar con este estudio consiste en el correcto

procesamiento de las señales aportadas por las distintas fuentes sonoras de la que se

dispondrán, algunas de ellas controlables y a priori conocidas, y algunas otras desconocidas

y que no se podrán controlar. Se pretenderá además caracterizar el comportamiento acústico

de estas fuentes. Para ello, se realiza un modelo matemático basado en transformadas y

series de Fourier que aparecen recogidas por un software de cálculo digital.

Como último objetivo y en relación con las aportaciones del segundo objetivo, se pretende

elaborar una guía de apoyo para un correcto uso de las distintas herramientas de trabajo de

las que se dispondrá para la realización de los distintos experimentos. Estas herramientas

serán distintos instrumentos de medición y la fuente direccional de la que se dispondrá.

Además de estos objetivos principales que se pretenderá alcanzar, existen una serie de objetivos de

menor relevancia pero igualmente se intentaran alcanzar.

Conocimiento de la normativa de ruido así como los índices acústicos que aparecen

definidos dentro de la misma.

Familiarización con los conceptos básicos de la teoría de señales que puedan estar presentes

durante la investigación.

Elaboración de una serie de códigos de Matlab que permitan la representación de los

resultados, por lo que esto conlleva el manejo del software Matlab.

E

28

29

3 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS

DE INSTRUMENTACIÓN

ara llevar a cabo los experimentos, se harán uso de una serie de equipos de instrumentación, los

cuales se describirán de manera exhaustiva a continuación, siendo la descripción que aparecerá

a continuación relacionada con el aspecto físico de dichos instrumentos.

Los instrumentos que se detallan a continuación son el sonómetro NL-42/NL-52, una fuente

direccional FL-03, los micrófonos GRAS 46AE 1/2´´ CCP Free-Field Standard Microphone Set y

por último se detallará el Software utilizado para procesar datos Pulse Reflex.

3.1. SONÓMETRO NL-42/NL-52

El sonómetro NL-42/NL-52 de la compañía Rion [5] será el utilizado para tomar las medidas de

acuerdo a las normas IEC (International Electrotechnical Commission). Este instrumento se

encarga de las mediciones de los niveles de presión sonora, que posteriormente serán utilizadas

para su comparación con las de otros instrumentos de medida.

En cuanto al aspecto físico, dicho sonómetro presenta una imagen sencilla.

La pantalla es compatible con varios idiomas y permite una operación intuitiva y fácil de usar

que puede ser manejada cómodamente por personas que no tienen experiencia en mediciones.

3.1.1. Parte Frontal

En su parte frontal (Figura 3.1) este sonómetro presenta una unidad principal, compuesta por el

panel de control y la pantalla TFT LCD, y una unidad secundaria formada por el micrófono UC-59 y

por el preamplificador NH-25.

Figura 3.1 : Esquema parte frontal del sonómetro

P

30

3.1.1.1. Micrófono UC-59

El micrófono consta de dos partes, la primera parte que es el cuerpo del micrófono en sí, y la

segunda parte que es la rejilla del micrófono, ambas deben de estar correctamente unidas para su

correcto uso

En cuanto a las características físicas del micrófono, este modelo que incorpora el sonómetro NL-

42/NL-52 es el micrófono UC-59, que presenta un diámetro nominal de 13,2mm y una longitud

aproximadamente de 14,3mm, llegando a pesar 4,7g aproximadamente.

En referencia a los aspectos técnicos que presenta dicho micrófono, posee un rango de operación de

frecuencias que comprende de 10 Hz a 20 kHz. En cuanto a la sensibilidad, uno de los aspectos más

importantes a tener en cuenta, los valores que ofrece son de ± 2 dB a temperatura ambiente (23ºC de

temperatura, 50% de humedad relativa y 101.325 kPa la presión atmosférica). Otro de los aspectos

técnicos importante del micrófono es su capacitancia, lo que viene a ser lo mismo que hablar de su

capacidad eléctrica, siendo la del micrófono de 13pF con una precisión de ± 1,5dB.

Pero esta sensibilidad se puede ver alterada por distintos fenómenos que regirán las condiciones del

entorno en el que se llevan a cabo los ensayos. Así, si la temperatura se encuentra entre -10ºC y +

50ºC, la sensibilidad puede aumentar o disminuir en 0,35 dB como máximo, siendo de 0,5 dB en el

caso en el que la temperatura se encuentre entre – 20ºC y + 60ºC. Para el caso en cual la humedad

relativa presente porcentajes entre 50% y 90%, la sensibilidad podrá variar en ± 0,14 dB. Todas estas

medidas están referenciadas a 23ºC y en una frecuencia de operación de 1 kHz, además de no existir

condensación en el aire.

3.1.1.2 Preamplificador NH-25

El preamplificador forma junto con el micrófono una unidad separada de la unidad principal y como

tal, existen parámetros que dependerán directamente de los parámetros del micrófono.

Los aspectos que mejor definen al preamplificador son su impedancia a la entrada y su resistencia a

la salida. La impedancia de entrada tiene un valor de 3GΩ // 27pF, siendo el valor de la resistencia a

la salida 50Ω.

Existe una relación directa entre la frecuencia de corte a bajas frecuencias y la capacitancia del

micrófono. Esto se debe a que el micrófono presenta un pequeño valor de capacitancia y una alta

impedancia, especialmente a bajas frecuencias. Por tanto, se requiere una resistencia grande para

asegurar una respuesta uniforme que se extienda a la baja frecuencia también. Como consecuencia,

la relación existente entre ambas magnitudes se muestra a continuación.

𝑓0 =1

2𝜋 ∗ 𝑍𝑖𝑛 ∗ 𝐶𝑚

Siendo 𝑓0 (Hz) la frecuencia de corte a bajas frecuencias, 𝑍𝑖𝑛 (Ω) la impedancia de entrada del

preamplificador y 𝐶𝑚 (F) la capacitancia del micrófono.

Existe además una relación que no se tendrá en cuenta que relaciona la perdida de sensibilidad en la

capacitancia del micrófono si se conectasen a través de un cable. Como en los ensayos de esta

investigación el sonómetro no se conectará a través de un cable, si fuese necesario consultar dicha

relación se encuentra en el manual del sonómetro.

Por estos dos motivos, se encuentra el preamplificador justo después del micrófono para garantizar

una señal de salida a baja impedancia.

3.1.1.3. Pantalla TFT LCD

La pantalla es un panel LCD retroiluminado que puede mostrar el sonido medido como una

indicación numérica o como un gráfico de barras. Se encarga de indicar el estado de funcionamiento

del sonómetro y permite definir los parámetros de medición, así como mostrar las indicaciones de

31

advertencia y otra información.

Para realizar una buena lectura del display, se muestran los distintos resultados posibles que

aparecen por pantalla (Figura 3.2). Solo se detallarán, debido al elevado número de elementos que

dispone, los datos que serán de utilidad durante los ensayos tendrán lugar con el sonómetro,

quedando el resto de elementos definidos completamente en el manual de instrucciones del

sonómetro.

Figura 3.2: Esquema de la pantalla

En la primera barra se muestran las etiquetas relacionadas con el modo de análisis para el que se ha

configurado el sonómetro y datos relativos a la tarjeta de memoria, como son el indicador de tarjeta

y la capacidad de la misma.

Justo debajo, se encuentran una serie de datos relacionados con las correcciones que se han aplicado

al sonómetro para tomar las medidas, siendo estas correcciones la de la pantalla anti viento y la

corrección por difusión de ruido.

Un poco más abajo, se encuentran los datos relacionados con el almacenamiento de las medidas y el

modo de almacenamiento, indicándose así el intervalo de medición para el valor Lp, el tiempo de

duración total de la medida, y el tiempo que lleva transcurrido la medición.

El cuerpo central del display muestra claramente un número ocupando la mayor parte de la pantalla

que se corresponde con el valor medido en ese instante de Lp. También se puede observar el tipo de

ponderación utilizado, quedando reflejado esto en las letras que aparecen junto al valor de Lp.

Finalmente, en la última franja se muestra el estado de la batería, el bloqueo de pantalla, y la hora y

fecha del instante en que se esté utilizando.

3.1.1.4. Panel de Control

El panel de control lo conforman todos los botones que serán utilizados para configurar el

sonómetro. Se encuentran dentro del panel de control las distintas teclas que configuran el

sonómetro (Figura 3.3), desempeñando cada una de ellas las funciones que se detallan a

continuación.

32

Figura 3.3: Esquema del panel de control

START/STOP: Este botón es utilizado para iniciar y finalizar las medidas.

PAUSE/CONT: Este botón es utilizado para pausar y continuar las medidas.

Indicador LED: Indica el estado o el funcionamiento del sonómetro según se encienda azul

o rojo.

DISPLAY: Esta tecla cambia el modo de visualización de la pantalla de medidas además de

ser usada para mostrar una pequeña ayuda ofrecida por el sistema de ayuda que incorpora el

sonómetro.

MENU/ENTER: Con esta tecla se puede realizar o finalizar la configuración elegida para

una medición. Cuando se presiona en la pantalla de medición, aparece la pantalla con todas

las opciones que ofrece el menú.

CAL: Esta se utiliza para calibrar las unidades de medida o para la calibración de los

instrumentos conectados.

LIGHT: Este botón se presionara cuando se quiera encender y apagar la pantalla de fondo,

especialmente para facilitar la lectura en lugares con poca visibilidad.

POWER: Es importante dejar presionado este botón durante un segundo para que su uso sea

efectivo, encendiendo y apagando el sonómetro como función.

Key Lock: Realmente no se trata de un botón únicamente, para conseguir el bloqueo de

teclas es necesario presionar simultáneamente los botones < y >, y viceversa, es decir para

anular el bloqueo de teclas es necesario volver a presionarlas. Es importante saber que

cuando se bloquean el panel de control, la única función disponible, es decir, el único botón

que se podría presionar es el de “LIGHT”.

3.1.2. Parte Inferior

En la parte inferior del mismo la disposición es tal y como se muestra en la figura 3.4, siendo

esta parte del sonómetro el lugar donde se encuentran mayormente los distintos tipos de

conectores.

Figura 3.4: Esquema de la parte inferior del sonómetro

33

BOTTOM COVER: Esta cubierta protege a los conectores en la parte inferior durante el

almacenamiento y el transporte.

DC IN Connector: Permite conectar un cable serie NC-98 para la alimentación AC.

Además también permite conectar una batería BP-21A para su carga.

SD Card Slot: Es la ranura donde se inserta la tarjeta de memoria externa.

I/O Connector: Permite la conexión de la impresora.

AC OUT Connector: Emite una señal AC de acuerdo con la ponderación de frecuencia.

DC OUT Connector: Emite una señal DC correspondiente al nivel de presión acústica.

USB Connector (mini B): Permite la conexión con un ordenador.

3.1.3. Parte Trasera

Por último y para terminar de describir el sonómetro al completo, como se muestra, se definen

los elementos situados en la parte trasera del sonómetro (Figura 3.5). En esta aparecen

elementos como el sello, el compartimento de la batería, la placa modelo y el adaptador del

trípode.

SEAL: El sello garantiza el funcionamiento de la unidad a prueba de humedad y polvo.

MODEL PLATE: Su única función es la de mostrar información como el número de

modelo de la unidad, el número del micrófono, número de preamplificador, número de

serie y fecha de fabricación.

TRIPOD MOUNTING THREAD: Se utiliza para poder colocar el sonómetro sobre un

trípode.

BATTERY COMPARTMENT: Aquí se insertan cuatro pilas del tamaño AA y que

cumplan con los requisitos de la norma R6 IEC.

Figura 3.5: Esquema de la parte trasera del sonómetro

Al sonómetro es posible colocarle accesorios que permitan obtener una medida más exacta del

sonido. En este aspecto, se le colocará una pantalla anti viento WS-10. Ésta se colocará por la

parte superior del sonómetro, protegiendo al micrófono de la mayor parte de la difusión

generada por el viento.

34

El montaje de la pantalla anti viento en el sonómetro causará cambios en la respuesta de

frecuencia, sin embargo, es posible configurar una corrección en el sonómetro para garantizar la

respuesta en frecuencia que se detallará en el punto siguiente. Las distintas pantallas que se le

pueden colocar al sonómetro además de la pantalla anti viento WS-10 son la pantalla contra la

lluvia WS-16 y la pantalla para cualquier tipo de adversidad climatológica WS-15. Para

garantizar un correcto montaje, el sonómetro debe de presentar el siguiente aspecto (Figura 3.6),

asegurándose de manera minuciosa la correcta colocación de todos y cada uno de sus elementos.

Figura 3.6: Montaje completo del sonómetro

3.2. FUENTE DIRECCIONAL FL-03

La fuente de sonido que se utilizará durante los ensayos, que requieran de la excitación de uno

de los distintos tipo de ruido, del presente documento es la fuente direccional FL-03, como el

que se muestra en la Figura 3.7. Es un altavoz especializado para el ensayo de aislamiento del

ruido aéreo que cumple con las especificaciones de las reglas ISO 140-5 [6].

En cuanto a sus características físicas, se puede definir como un altavoz ligero y de sencillo uso,

al alcance de cualquier persona con pocos conocimientos en este ámbito. La fuente FL-03 tiene

un peso de 10 kg, constando en su interior de un amplificador de 300W y de un generador de los

tres tipos de ruidos que emite esta fuente: rosa, blanco y sinusoidal.

Figura 3.7: Fuente direccional FL-03

35

En cuanto a aspectos técnicos se refiere, esta fuente presenta un nivel de potencia sonora a la

salida de 116 dB, una respuesta en frecuencia que oscila entre 50 Hz a 6300 Hz, es decir emite

sonido en ese rango de frecuencia con una potencia en salida continua de dicho valor.

Además, esta fuente presenta unas dimensiones de 450 x 350 x 400 mm y un peso de 10 kg

como se mencionó con anterioridad, lo que hace de esta fuente cómoda para su transporte y

manejable.

En cuanto a otras prestaciones que presenta el altavoz, como se puede comprobar en la imagen

anterior, permite ser colocado en un trípode mediante el soporte, y permite direccionar la

emisión del sonido con un rango de ángulos que oscilan entre los 0º y los 60º.

Ofrece también la posibilidad de colocar un pack de baterías recargables que dotan a la fuente

de una autonomía de 1h 20min, un tiempo suficiente para que, en caso de no ser posible

conectar la fuente con la corriente, sea posible realizar todos los ensayos en su totalidad.

En cuanto al manejo del altavoz, se llevará a cabo a través de un control remoto RF (Figura 3.8)

que incluye dieciséis funciones para su completo control. En él se incluyen la configuración de

los distintos ruidos posibles, el nivel de potencia sonora y controles para iniciar y parar la

fuente.

Figura 3.8: Mando para el control de la fuente

Donde la etiqueta “White Noise” se corresponde con el ruido blanco, “Pink Noise” con el ruido

rosa y “Sweep Sine” al ruido sinusoidal. Con los botones + y – aumentamos como se muestra en

la figura en 2 dB la potencia sonora mientras que con los botones > y se inicia y se detiene la

reproducción del ruido que este emitiendo en ese instante. Las etiquetas que presentan distintos

valores en decibelios se corresponden con los niveles de presión de sonora, siendo

normalmente, el más utilizado el correspondiente al valor -30dB ya que se trata de la intensidad

más baja y menos perjudicial para el oído humano.

36

3.3. MICRÓFONOS GRAS 46AE 1/2´´ CCP

Los micrófonos que se utilizan en los siguientes ensayos serán los micrófonos GRAS 46AE

1/2`` CCP (Figura 3.9). Este modelo se incluye dentro de un conjunto de micrófonos de campo

libre, optimizando todo tipo de aplicaciones acústicas, donde se conoce la ubicación de la fuente

de sonido y dicho sonido incide directamente sobre el mismo con un ángulo de cero grados, es

decir, sin ningún grado de inclinación. Como en el caso del sonómetro, estos micrófonos

realizan las mediciones de acuerdos a las normas IEC.

En cuanto a los aspectos físicos, tal y como se han descrito los otros instrumentos, cada

micrófono de la familia GRAS 46AE tiene un peso de 33 g, y unas dimensiones que varían

según la parte del mismo donde se realice la medida, de 84 mm x 12,7 mm de diámetro en la

zona central del micrófono.

Los micrófonos de esta familia están compuestos por un micrófono y un preamplificador, al

igual que en el caso del sonómetro, pero con la diferencia de que los datos tomados por estos

deberán de ser procesados en un software posteriormente, ya que no poseen un sistema de

procesamiento de datos interno como si ocurría con el sonómetro.

3.3.1. Micrófono

El micrófono que llevan acoplados esta familia de instrumentos son los del tipo GRAS 40AE 1/2``

pre polarizado, diseñado para garantizar una gran fiabilidad a largo plazo en cualquier tipo de

ambiente. Su gran sensibilidad y fiabilidad hacen este micrófono idóneo para las medidas a niveles

medios de presión sonora en frecuencias medias.

3.3.2. Preamplificador

El preamplificador utilizado en estos micrófonos es el modelo GRAS 26CA con un conector del tipo

BNC. Este preamplificador está compuesto por los circuitos GRAS, caracterizados por su bajo ruido,

su alta frecuencia y gran capacidad de velocidad de giro.

Figura 3.9: Micrófonos GRAS 46AE

En cuanto a las especificaciones técnicas, estos micrófonos presentan un rango de operación en

frecuencia que se encuentra entre 3.15kHz y 20kHz, siendo la sensibilidad del micrófono de

50mV/Pa. En cuanto a las características referidas a la temperatura, estos micrófonos tienen un rango

de operación que oscila entre los -30ºC y los +85ºC.

La resistencia de salida que ofrece este micrófono tiene un valor de 50 Ω, similar a la que ofrecía el

sonómetro. En cuanto a la humedad, el rango en el cual se debe de operar para que no se produzca

37

condensación gira en torno a 0-95% de humedad relativa.

Por último, es importante detallar que junto a los micrófonos se hará uso de un adaptador como el de

la Figura 3.10 que permita colocar estos micrófonos sobre un trípode, facilitando así las medidas y el

ajuste de su posición.

Figura 3.10: Adaptador trípode

3.4. SOFTWARE PULSE REFLEX

El software Pulse Reflex será la principal herramienta que será utilizada en el presente

documento para el procesamiento de datos recogidos previamente mediante un sistema de

adquisición Pulse LAN XI. No es una herramienta física como tal por lo que es complicado

detallar su descripción física.

Se trata de un programa de análisis y generación de informes de sonido y vibración que incluye

herramientas para el post procesamiento de información. Esta información se obtiene

directamente de los micrófonos, mediante la conexión de los mismos a un ordenador a través

del ya mencionado sistema de adquisición de datos Pulse LAN XI.

De entre todos los modelos que presenta la gama LAN XI, el utilizado durante los ensayos será

el modelo 3056-A-040 (Figura 3.11), el cual está dirigido a aplicaciones que requieren medir

señales de tensión de baja frecuencia al mismo tiempo que señales de ruido y vibraciones.

Este modelo ofrece una combinación de cuatro canales de entrada con un rango que oscila entre

0Hz a 51,2kHz y ocho canales auxiliares de baja frecuencia que se muestran simultáneamente.

Figura 3.11: Sistema de adquisición de datos Pulse LAN XI Modelo 3056

38

Por tanto al no tratarse de un elemento físico como tal, solo es posible la descripción de la

interfaz del programa (Figura 3.12), siendo una interfaz difícil para su manejo. Esta interfaz se

encuentra con la complejidad de presentar múltiples ventanas que pueden tener múltiples

pestañas a su vez, lo que implica un manejo un tanto lioso y es posible incurrir en pequeños

errores. En el siguiente punto se detallará la interfaz de este software y se describirá

minuciosamente su configuración.

Figura 3.12: Interfaz software Pulse Reflex

39

4 CONFIGURACIÓN DE LOS

DISTINTOS INSTRUMENTOS PARA

LA MEDIDA

e procede en el siguiente punto a la configuración de los instrumentos de medida, siendo esta

descripción una descripción general, con las distintas opciones que ofrecen dichos

instrumentos. Este punto será esencial a la hora de llevar a cabo las mediciones, puesto que el

fallo en uno de los parámetros, o no saber que parámetros introducir correctamente implicaría

automáticamente la repetición de todos y cada uno de los ensayos previamente realizados.

Se empezará describiendo el sonómetro, que junto al software Pulse Reflex conllevan las

configuraciones más complejas. Los micrófonos se describirán junto con el software, puesto que

estos micrófonos como tal no requieren ningún tipo de configuración, más que su correcta

colocación para la práctica. Finalmente la fuente direccional presenta una configuración sencilla.

4.1. SONÓMETRO NL-42/NL-52

El primer instrumento que se detalla es el sonómetro NL-42/NL-52 de la compañía Rion. Este

sonómetro ofrece múltiples opciones de medida, siendo detalladas a continuación minuciosamente

cada una de ellas [5].

Lo primero que hay que tener en cuenta son los procedimientos previos al encendido. Esto parece

algo sencillo, pero es importante saber que para guardar las medidas se puede realizar mediante la

inserción de una tarjeta de memoria o bien mediante un cable USB, que se conecta directamente con

el portátil. En los ensayos que seguirán, el método de almacenamiento de datos será mediante la

introducción de una tarjeta de memoria.

Una vez que se tiene el sonómetro preparado para su uso, se mantiene pulsado unos segundos el

botón de ON/OFF para su encendido. Lo primero que aparece en la pantalla al encender el

sonómetro es el menú con las distintas configuraciones que ofrece el sonómetro, tal y como se

muestra en la Figura 4.1.

Figura 4.1: Menú principal del sonómetro

S

40

En este menú aparecen distintas opciones para configurar, además de tres parámetros en la parte

inferior que se corresponden con la ponderación en frecuencia, el tiempo de ponderación y la

etiqueta “Sub” que permite seleccionar si se quiere que se muestre el nivel de sonido medido en el

canal secundario.

Las distintas opciones que permite modificar el sonómetro son las relacionadas con las medidas y

sus parámetros “Measure”, los parámetros relacionados con el almacenamiento de datos “Store”,

con los elementos del sistema “System (Language)” y con los datos a mostrar por pantalla

“Display”.

El resto son opciones que tienen menor relevancia en los ensayos, siendo “Save/Print” opciones

relacionadas con la impresión de los datos obtenidos, “Option” es la pantalla que permite cambiar la

configuración del sonómetro a los distintos programas instalados, “I/O” parámetros relacionados con

el tipo de señal de salida, para ver los datos almacenados en la tarjeta de memoria o en la memoria

interna se accede a la opción “Recall” y por último la pantalla de “WR” se selecciona en caso de que

se haya instalado el programa adicional NX-42WR, por lo que en caso de no estar instalado no es

posible acceder a esta configuración.

4.1.1. Measure

Este menú (Figura 4.2), como se ha dicho antes permite configurar los parámetros de medida. Una

vez se entra en él, aparecen una serie de opciones que se pueden modificar según las medidas que se

quieran realizar

El menú que presenta esta pantalla tiene un aspecto sencillo, y bastante intuitivo. A continuación se

definen el significado de los distintos parámetros que se pueden configurar en esta pantalla, estando

todos ellos relacionados estrictamente con los aspectos técnicos de las medidas.

Frequency Weighthing: Permite modificar la ponderación de frecuencia usada por el

sonómetro, estando disponibles las ponderaciones de frecuencia A,C y Z. Estas

ponderaciones son las más frecuentes, y por lo general la empleada será la ponderación de

tipo A.

Time Weighthing: Permite modificar las características del tiempo de ponderación para el

canal principal. Son seleccionables la opción F, siendo esta la ponderación rápida, y la

opción S, que se corresponde con una ponderación lenta del tiempo.

Windscreen Correction: Establece las correcciones a realizar según el tipo de protector que

se le coloque al micrófono del sonómetro. Estos protectores pueden ser el protector de

viento WS-10, el protector de lluvia WS-16, y por último el protector ante todas las

adversidades climatológicas WS-15.

Diffuse Sound Field Correction: Con esta opción se puede activar o no la corrección de

campo por sonido difuso. Solo presenta dos posibilidades, ON para activarla y OFF para

desactivarla.

Delay Time: Muestra el tiempo de retardo de la medida que es un intervalo de tiempo que

se inicia presionando el botón “Start”

Back Erase: Esta pantalla muestra si se excluyen los datos obtenidos antes de una pausa de

medición.

Sub Channel Settings: Muestra las opciones para la configuración del canal secundario.

Ln mode: Muestra la configuración para la medida percentil Ln.

41

Figura 4.2: Menú Measure

4.1.2. Store

Este menú resalta las opciones que ofrece el sonómetro a la hora de definir la forma de

almacenamiento de datos en la memoria interna. Es posible realizar el almacenamiento de tres

maneras posibles (Figura 4.3), presentando cada tipo de almacenamiento un menú distinto con sus

respectivos parámetros a configurar.

Figura 4.3: Menú Store

El tipo de almacenamiento a elegir se establecerá pinchando sobre “Store Mode”, pudiéndose elegir

entre manual, automático y temporizador automático. Ambos presentan otro parámetro común,

“Store Name” siendo este valor un conjunto de cuatro dígitos que representa la posición en la cual se

guardarán las medidas.

Para el primer caso, es decir, almacenamiento manual el único parámetro distinto a configurar es el

tiempo de la medida “Measurement Time”, que como bien expresa su propio nombre, establece el

tiempo que durará la medida a realizar.

Para el segundo caso, el almacenamiento automático, mediante “Total Measurement Time” se puede

establecer el tiempo de medida total, calculándose el valor de Leq cada cierto intervalo de tiempo

mediante la pestaña “Leq Calculation Interval” y llevándose a cabo el almacenamiento por intervalo

de los valores del índice Lp con el parámetro “Lp Store Interval”.

42

Para el tercer y último caso, el almacenamiento con temporizador automático, los parámetros que

varían con respecto al modo automático son “Start/Stop” que establecen el tiempo inicial y final de

la medida, “Timer Auto Interval” que permite seleccionar el intervalo automático del temporizador,

y por ultimo “Sleep Mode” que permite entrar en modo de suspensión.

4.1.3. System (Language)

Esta pestaña permite configurar los elementos relacionados con el sistema de la unidad (Figura 4.4).

En principio serán parámetros que no serán manipulados con frecuencia, pero aun así es importante

conocer las opciones que ofrece en cuanto a esta sección de la configuración.

Figura 4.4: Menú System

Son todos parámetros relacionados con aspectos técnicos de la propia unidad, así, se describen a

continuación las posibles opciones que ofrece.

Read/Save setting: Muestra la pantalla para guardar una configuración del sonómetro y leer

la configuración guardada. Clock Settings: Muestra la pantalla para configurar la fecha y la hora del reloj interno. Backlight/LCD Settings: Muestra la pantalla para configurar la luz de fondo y la pantalla

LCD. Battery Type: Muestra la pantalla con el tipo de batería utilizado en el sonómetro. Card Format: Solo puede ser seleccionado si se encuentra insertada la tarjeta de memoria, y

muestra el tipo de memoria, la capacidad y el espacio libre restante. Index: Muestra la pantalla con el número de identificación de la unidad cuando se utilizan

distintas unidades en medidas paralelas. Program Information: Muestra la información del programa utilizado en la unidad. Touch Panel Lock: Permite bloquear el panel táctil para evitar alguna acción indeseada. Eco Setting: Permite entrar en el modo ahorro de energía. Language: Muestra la pantalla para la configuración del idioma.

4.1.4. Display

El display muestra los valores de medición que se muestran en la pantalla (Figura 4.5). Son

principalmente índices sonoros, aunque también permite configurar otras opciones.

43

No se van a definir todos los índices de nuevo, puesto que el sonómetro calcula una serie de índices

y en este apartado se seleccionan cual aparecen por pantalla sin más que pulsando sobre él y

activando el modo ON, en caso de que no se quiera mostrar por pantalla solo habría que activar el

modo OFF.

Figura 4.5: Menú Display

Siendo estos índices los correspondientes a Leq, LE, Lmax, Lmin, L5, L10, L50, L90 y L95.

Además, se puede configurar si se desea mostrar la pantalla de nivel de tiempo mediante “Time

Level”, y si se muestra la pantalla de nivel de tiempo, es decir si “Time Level” se encuentra en ON,

se puede establecer la escala de tiempo con “Time Scale”. Finalmente, se puede definir un rango

límite inferior y superior de los valores de la gráfica mediante “Output Level Range Upper” y

“Output Level Range Lower”.

4.1.5. Save/Print

Los datos de las medidas que aparecen en pantalla se pueden guardar o directamente imprimir con

la opción save/print.

Esta pantalla muestra la posibilidad de guardar la medición mediante “Store data”, pudiéndose

guardar también una captura de la pantalla de las mediciones pinchando sobre “Screenshot (BMP)”.

Si se quieren imprimir directamente los resultados, se pincha sobre “Print”, pero para ello es

necesario que el sonómetro se encuentre conectado a una impresora mediante cable. Por último, si

no desea guardar los datos se pincha sobre “cancel”.

4.1.6. Option

La pantalla de option permite cambiar la función de la unidad a cada programa instalado siempre y

cuando el programa elegido este instalado. El sonómetro que se utilizará en la realización de los

ensayos tiene instalado los programas NL-42 y NX-42RT para el análisis en tercios de octavas.

4.1.7. I/O

Esta pantalla muestra el tipo de señal de salida que se está utilizando, pudiendo ser la señal continua

“DC OUT” o una señal de salida alterna “AC OUT”. También permite ver si la unidad está

conectada a una impresora o a un ordenador, las conexiones en general mediante “Communication

Interface”.

4.1.8. Recall

Esta pantalla muestra los datos guardados en la memoria interna o en la tarjeta de memoria. Te

permite guardar las medidas, eliminar las medidas, o incluso pasar las medidas a la tarjeta de

memoria si se encuentran en la memoria interna.

4.1.9. WR

Este caso solo está disponible si se tiene instalado el programa opcional NX-42WR. Si se tuviese

instalado, esta pantalla permitiría grabar la forma de onda utilizado en dicho programa.

44

4.2. FUENTE DIRECCIONAL FL-03

El caso de la configuración de la fuente direccional FL-03 es mucho más sencillo, puesto que

únicamente requiere de un cable de conexión a la corriente. Este cable es posible conectarlo para

generar corriente continua (DC Power, conector blanco) o conectarlo a la corriente alterna (AC

Power, conector azul).

Una vez conectado a la corriente, y en función del tipo de conexión que se haya escogido,

únicamente habrá que encender el interruptor correspondiente a dicha conexión. Finalmente,

mediante el control remoto que incorpora la fuente se elige el tipo de ruido que se desea generar y a

la intensidad a la que se quiere generar.

4.3. MICRÓFONOS GRAS 46AE Y PULSE REFLEX

Los micrófonos y el software Pulse Reflex se describirán conjuntamente puesto que realmente los

micrófonos no tienen más configuración que la de su colocación en un trípode y su correcta

conexión al ordenador a través del sistema de adquisición para su medición, por lo que a ser los

datos recogidos por los micrófonos y post procesados en el software, es este el motivo por el cual se

definen conjuntamente.

Lo primero que hay que hacer es abrir un proyecto nuevo en Pulse Reflex pinchando en” Nuevo

Proyecto” o en caso de que se desee continuar con las medidas de un proyecto comenzado pinchar

sobre “Cargar Proyecto” dentro de la ventana de inicio de Pulse, tal y como se muestra en la Figura

4.6.

Figura 4.6: Pantalla de inicio de Pulse Reflex

Una vez se tiene abierto el proyecto se abrirá el cuadro principal de la interfaz de Pulse Reflex.

En la parte superior de la imagen aparecen una serie de pestañas con las distintas opciones que

permite configurar este software. De entre todas ellas, para los ensayos del presente documento

solo será necesario configurar la venta de “Medición” y la venta de “Procesamiento”. Todas

estas ventanas muestran a su vez una pequeña pestaña llamada “Árbol del proyecto” donde se

van detallando los pasos seguidos durante las mediciones.

45

Se comienza configurando la ventana “Medición”. En esta ventana se detallarán los parámetros

necesarios para la realización de medidas así como la configuración relacionada con los

micrófonos.

Dentro de esta ventana y una vez colocados los micrófonos, el mismo Pulse muestra si los

micrófonos han sido conectados correctamente o no. Esto queda indicado en la pestaña

“Buscador de hardware” donde aparecen hasta un máximo de cuatro señales posibles a

conectar. Si la señal del micrófono es receptada correctamente aparece un tick de dicho

micrófono sobre el número de la señal correspondiente al número del puerto de conexión al que

esté conectada (Figura 4.7).

Figura 4.7: Conexión de los micrófonos

Una vez el Pulse recibe la señal del micrófono, hay que configurar dichos micrófonos eligiendo

la opción de “channel” dentro de la pestaña buscador del hardware. Elegida esta opción permite

cambiar la fuente de entrada a los micrófonos, estableciendo una fuente de tipo “CCLD”.

Con esto quedan configurados los micrófonos, ofreciendo Pulse la posibilidad de observar la

presión sonora que recibe cada señal y el espectro de la señal recibida en cada instante en el

margen derecho de la pantalla, exactamente en la pestaña del monitor.

Una vez conectados y configurados los micrófonos en la pestaña “Mediciones estándar”,

también dentro de la ventana medición, se llevará a cabo el ajuste de los parámetros espectrales

de la medición, el escritorio o carpeta donde quedarán recogidas las medidas y los botones para

iniciar y finalizar las mediciones.

Dentro de la pestaña mediciones estándar, en la sub pestaña matriz de mediciones se pueden

ajustar los parámetros espectrales. Esto se hará a través del “FFT System” de cada señal. Lo

primero que hay que establecer es el modo en el que se lanzan las medidas (Figura 4.9),

pudiéndose hacer de dos maneras posibles. La que se utilizará en estos ensayos será la manual,

mientras que también es posible tomar las medidas mediante un trigger que es un lanzador.

Seguidamente se establecen los parámetros correspondientes al número de líneas de frecuencias

y el intervalo frecuencial, como se muestra en la Figura 4.8. Con estos dos parámetros queda

definido también el rango frecuencial a través de la ecuación Nº líneas FFT=Fmax/∆f.

Finalmente se introduce el tipo de promediación que será usada y el tiempo de promediación se

ajusta automáticamente a través de un cálculo intermedio que realiza el Pulse, calculando la

46

frecuencia de muestreo como fs=2,56Fmax y posteriormente llevando a cabo el cálculo del

tiempo de promediación como ∆t=1/∆f.

Figura 4.8: Configuración previa a las medidas

Pasando ahora a ajustar los parámetros de sub pestaña de “Control de medición” y “Propiedades

de medición” es posible definir el nombre de la grabación, la carpeta de grabación donde van a

ser guardadas y pulsar el botón de apagado/encendido para iniciar las grabaciones.

Figura 4.9: Ventana de lanzamiento de medidas

47

Una vez configurada la ventana de medición y realizadas las medidas se procede al procesamiento

de los datos. Primeramente es importante recalcar que los archivos en los que ofrece los datos Pulse

es en formato .pti.

Para este procesamiento de datos es necesario colocar el diagrama de elementos para el análisis que

permita obtener los resultados que se desean (Figura 4.10). En este caso se colocará un filtro, del

cual hay que definir el tipo de filtro y su frecuencia de corte. También se representará el espectro de

la señal mediante un elemento “Señal FFT” y su correspondiente display. Por último se utilizará un

elemento que permita el análisis en tercios de octavas mediante el elemento “CPB Normalizado” y

su correspondiente display para su representación. Además se coloca un elemento “Store” para su

almacenamiento.

Figura 4.10: Ventana de procesamiento con elementos de la cadena de procesos

Todos estos elementos se colocan a través de la pestaña “Elementos”, pudiendo establecer los

parámetros de cada elemento cuando se seleccionen dichos elementos o bien si se encuentran ya

colocados y se desea modificar los datos se pincha sobre el botón derecho del ratón y se escoge

la opción de propiedades.

Los parámetros relacionados con el filtro se han mencionado anteriormente, siendo los

correspondientes a la señal FFT los parámetros espectrales definidos previos a las mediciones.

Por tanto, solo falta por detallar aquellos parámetros del elemento “CPB Normalizado”, siendo

el ancho de banda, como se ha dicho, de tercio de octava. La frecuencia superior quedaba fijada

en los parámetros espectrales como se detalló anteriormente (Fmax), por lo que únicamente se

fijan la frecuencia inferior y el tipo de ponderación acústica.

Por último se procede al procesamiento de los archivos .pti introduciendo estos archivos en la

cadena de procesos. Para ello se accede al árbol del proyecto ubicado en el margen izquierdo de

la interfaz, y pinchando sobre el archivo que se desee convertir se selecciona “Importar Fichero”

y “Convertir”. Una vez seleccionado esto, se abrirá una ventana con la carpeta que se eligió para

el almacenamiento de datos, se pincha sobre el archivo .pti y dicho ensayo ya aparece en la

cadena de procesos para ser procesado.

48

Finalmente se pincha sobre “Run Analysis” para comenzar el análisis de los ensayos dentro de la

cadena de procesos.

Figura 4.11: Pantalla de resultados

Una vez obtenidos los resultados y en función de los elementos que se hayan dispuesto, se

pueden representar los distintos análisis realizados tal y como se muestra en la Figura 4.11. En

este caso concreto se están representando los análisis de ambas señales en tercios de octavas,

pudiéndose seleccionar otro análisis para su representación pinchando sobre la pestaña que se

encuentra junto a “Display Manager Individual”. En caso de que se tuviesen más micrófonos,

las repuestas de éstos aparecerían en cuadros de soluciones idénticos a los de la imagen.

Finalmente a la hora de elegir el formato con el que serán guardados los datos, de entre las

cuatro opciones que permite Pulse se elige el formato .UFF dentro de la pestaña “Autoexportar”.

Esto proporcionará un formato de archivo fácilmente manejable en lenguaje Matlab.

49

5 METODOLOGÍA PARA LA

ESTIMACIÓN DE LA IMPEDANCIA

l objetivo de este capítulo es describir el método que se utilizará para la estimación de la

impedancia de un objeto dentro del campo de la construcción. De entre los distintos métodos

existentes para su cálculo se detallará exclusivamente un proceso meramente experimental,

ayudándose de los instrumentos descritos anteriormente.

Se llevarán a cabo los análisis en el aula 8 del taller T1 de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería

(Universidad de Sevilla), realizándose un primer ensayo con la puerta del aula abierta y un segundo

análisis con la puerta del aula cerrada, siendo este segundo ensayo el que permitirá definir la

impedancia que presenta la puerta ante el paso de la señal. Se analizará únicamente dos de los

cuatros ruidos que posee nuestro altavoz, que gracias a la excitación de todas las frecuencias por

igual proporcionará resultados concluyentes que puedan ser extrapolados a otros ensayos. Además,

se definirá el ambiente previamente, para conocer las condiciones a las que se encuentra el taller en

el instante en el que se realizan las mediciones.

Se analizará el dominio espectral de la señal mediante tercios de octavas2, que son bandas con una

anchura de un tercio de las bandas de octavas. Una banda de octava es una banda que esta entre dos

frecuencias con una relación de dos, donde los centros de banda de octavas están normalizadas

según la norma ISO 717-1 [7] (International Organization for Standardization). Por ejemplo, la

banda de octava de 1kHz, un ejemplo de valor normalizado, comprende las frecuencias de 707 Hz a

1.414 Hz.

Como un tercio de octava es la tercera parte de una banda de octava, una octava comprende tres

bandas de tercio de octava. Así, siguiendo con el ejemplo anterior, para la frecuencia 1kHz le

corresponde el rango de frecuencias de 891 Hz a 1.122Hz. Los centros de las bandas de tercio de

octavas siguen igualmente normalizadas. Las bandas de tercio de octava son las más utilizadas en

cualquier tema relacionado con audio, debido a que se asemejan mejor a la manera de percepción del

oído humano del sonido.

Finalmente se comprobará si los resultados arrojados tanto por el ruido blanco como por el ruido

rosa presentan una respuesta similar para poder validar nuestro ensayo.

5.1. Disposición de los Instrumentos

En la realización de los distintos experimentos se dispondrán los instrumentos de manera similar

para cada una de las repeticiones que se efectúen del mismo, quedando esta disposición reflejada en

la Figura 5.1. En estos primeros ensayos solo se hará uso de los dos micrófonos GRAS 46AE, de la

fuente direccional para los casos en los cuales sea necesario y el software Pulse Reflex.

Se dispone de los dos micrófonos que se colocan cada uno de ellos sobre un trípode, a una altura de

un metro del suelo y situados simétricamente sobre el objeto a analizar, en este caso la puerta del

aula, a una distancia de un metro respectivamente.

El altavoz, que será la fuente sonora con la que trabajaremos, estará situado sobre una mesa, fuera de

la sala, a una altura de un metro y alineado con ambos micrófonos.

2 https://www.dasaudio.com/faq-2/acustica-general/que-es-un-tercio-de-octava/

E

50

En cuanto al software, se mantendrán conectados ambos micrófonos mediante un cable de conexión

BNC al puerto de conexión para su posterior procesamiento de datos.

Figura 5.1: Disposición de los instrumentos

5.2. Configuración de las medidas

Una vez se tienen los dos micrófonos conectados correctamente y comprobado que ambos

micrófonos responde correctamente mostrando la señal como se ha descrito en el punto anterior, se

tiene que configurar el software con los parámetros de medición que se desea.

Este software primeramente recoge los datos en formato de archivo .pti, que él mismo es capaz de

convertirlos mediante el procesamiento de datos temporales. Una vez se han procesado estos datos

se exportan estos archivos en formato .uff. (Ver Anexo II). Estos archivos son leídos por el

programa matemático Matlab, obteniéndose los resultados buscados mediante unos códigos

programados previamente en lenguaje Matlab.

Para la configuración previa de las medidas para la realización de los ensayos es necesario introducir

los parámetros espectrales, tal y como se muestra en la Figura 5.2. Se introducen el número de líneas

frecuenciales que presentará el espectro y la resolución frecuencial, quedando la frecuencia máxima

ajustada automáticamente.

Siendo estos valores de 100.000 líneas de frecuencias y 0,16 el valor de la resolución frecuencial.

Esto fija además la frecuencia máxima como 16kHz, la longitud de grabación, siendo este valor de

6,25s y la longitud de muestreo en segundos siendo 24,41 microsegundos. Por último, la frecuencia

de muestreo queda definida como fs=2,56Fmax, siendo por tanto este valor de 40,96kHz.

Figura 5.2: Configuración de medidas previas

51

Esa es la configuración previa a la toma de medidas, elegida de esta manera con el fin de obtener

unas condiciones de medición homogénea para los distintos ensayos. Además de estos parámetros es

necesario configurar también los parámetros previos al procesamiento de datos (Figura 5.3). Estos

parámetros son la frecuencia de corte del filtro utilizado, siendo este filtro un filtro de paso alto,

eligiendo este filtro para eliminar los resultados a frecuencias bajas debido a que carecen de

significado físico, así como aquellos parámetros relacionados con el análisis normalizado en tercios

de octavas como se muestra en la figura 29 (análisis en tercios de octava, ponderación acústica de

tipo A y frecuencia inferior de 16Hz).

Figura 5.3: Configuración procesamiento

Lo último que habría que configurar sería el formato de archivo en el que se desea auto exportar los

resultados y el escritorio en el que se quieren guardar estos resultados. Esto se explicó en el punto

anterior, por lo que no se devolverá a repetir. Finalmente con todo configurado es posible iniciar las

medidas.

5.3. Caracterización del ambiente

Lo primero que se debe hacer cuando se lleva a cabo un experimento de estas características es

definir el ambiente. El ambiente se considera una fuente de ruido que no es posible controlar, esto es,

excitará de distinta manera las frecuencias para cada instante de tiempo, sin embargo, se debe de

tener en cuenta por la influencia que pudiera tener sobre los resultados.

Por este motivo, se definirán las condiciones en las que se realizan los ensayos mediante dos análisis

en tercios de octava del ambiente en el instante del ensayo. El hecho de utilizar los tercios de octava

reside en que cuando se trata de ruidos de banda ancha el oído humano pierde la capacidad de

discriminar variaciones de frecuencias que estén dentro de un tercio de octava, por lo tanto un

gráfico que se encuentre promediado en un sexto de octava ofrece excesiva información, mientras

que uno que se promedie en octavas no muestra todo lo que es posible percibir.

Estos ensayos, como ya hemos comentado previamente, constarán de dos casos posibles para su

análisis, por lo que el procedimiento seguido será idéntico. Se va a comenzar analizando las

condiciones cuando la puerta se encuentra abierta. La representación en tercios de octavas queda

definida en la siguiente figura (Figura 5.4).

52

Figura 5.4: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta

A la vista de los resultados, en el rango de frecuencia definido mediante el software Pulse Reflex se

podría pensar que el ambiente presenta una distribución aparentemente plana, esto no es posible

afirmarlo con exactitud pues con un paso de 20dB se pueden ocultar variaciones que son

perceptibles al oído humano. Además se observa una caída de tensión a frecuencias altas, lo que

lleva a pensar que el sonido ambiente no excita las altas frecuencias.

Para corroborar los resultados y comprobar que no se incurre en un error grave de medición, se lleva

a cabo una segunda medida del ambiente segundos después. Esta gráfica se puede ver detallada en el

Anexo I, donde se puede observar que las medidas fueron correctamente tomadas y los resultados

similares. No serán exactamente iguales puesto que de un instante a otro las fuentes de sonido

presentes en el ambiente pueden variar y por tanto que la medición varíe ligeramente. A la vista de

los resultados se aceptan como válidos ambos ensayos.

Para el caso en el cual la puerta está cerrada se observa que la curva correspondiente al

ambiente de dentro de la sala cae considerablemente, como es de esperar, debido a la atenuación

que provocará la puerta en la señal. Esto queda definido en la Figura 5.5, mediante una nueva

representación en tercios de octavas, procesadas por Pulse Reflex a partir de los datos obtenidos

en ambos micrófonos.

Figura 5.5: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

53

Este será el principal objetivo de este punto, encontrar un método eficaz que permita definir

completamente la impedancia de un objeto al paso del sonido, comparando las medidas tomadas

antes y después del cierre de la puerta.

A la vista de los dos ensayos anteriores, se podría decir que en el instante en el que las medidas

son tomadas, las frecuencias excitadas por las distintas fuentes sonoras presentes en el ambiente

oscilan entre los 63 Hz y los 16 kHz, esto se debe a que las medidas han sido filtradas mediante

un filtro de paso alto, con una frecuencia de corte de 50 Hz. Sin embargo, solo las frecuencias

medias se estudiarán, ya que tanto los resultados experimentados en las bajas frecuencias como

en las altas frecuencias carecen de sentido físico.

Además es importante saber que ambas graficas se muestran las medidas en decibelios, es decir

se trata de medidas relativas, esto es porque generalmente los valores están normalizados al

nivel de presión sonora medio de 1kHz, es decir, el valor de 1kHz se corresponde con el valor

de 0dB, siendo el resto de valores la diferencia existente con dicho punto de referencia.

La atenuación que provoca la puerta en el Ruido Ambiente será la diferencia que se aprecia

entre las dos curvas, de nuevo en tercios de octavas. Nuevamente se han representado la

diferencia de ambas curvas para los dos ensayos (ver Anexo I), arrojando resultados similares

entre ambos ensayos, lo que lleva a pensar que el procedimiento usado hasta el momento es

correcto, y las medidas están bien tomadas.

Esta atenuación será indiferente en los análisis debido a la aleatoriedad en el comportamiento

del ambiente, ya que esta misma atenuación puede variar según el instante en el que se realizan

las mediciones, esto es porque como se comentó con anterioridad, no es posible conocer las

fuentes sonoras presentes en el ambiente, que van a variar de un instante a otro. No obstante,

será interesante conocerla para el momento concreto en el cual se llevan a cabo las mediciones.

Para comprobar el hecho del cambio que sufre el ambiente de un instante a otro, se va a

proceder a comparar, representando en la misma Figura 5.6 las distintas respuestas ambientales,

la información obtenida para el ambiente durante los ensayos correspondientes al análisis de los

distintos ruidos con la información obtenida en el ensayo correspondiente al corte de hormigón,

que será analizado con profundidad posteriormente.

Figura 5.6: Comparación de condiciones ambientales en distintos instantes

Como se observa esta diferencia es considerable y se aprecia perfectamente a la vista humana.

Teniendo en cuenta que las medidas han sido filtradas a una frecuencia de 50 Hz y que a altas

54

frecuencias la información que nos aporta la gráfica carece de sentido, se puede observar que

ambas curvas difieren en unos 10 dB, e incluso en algunas frecuencias se superponen dentro del

rango de frecuencias medias.

Con esto se puede dar por finalizada la definición de las propiedades del ambiente y comenzar

con los siguientes análisis de los distintos ruidos.

5.4. Ruido Blanco

El primer ruido que va a ser tratado es el llamado ruido blanco3, este se caracteriza por tener una

densidad espectral de potencia constante, es decir, excita todas las frecuencias y todas ellas presentan

la misma potencia. Se dice que tiene una densidad espectral de potencia plana, con un ancho de

banda teóricamente infinito, esto quiere decir que en una gráfica espectral de frecuencia tras haber

realizado una descomposición espectral de Fourier, en el dominio de la frecuencia veríamos todas las

componentes con la misma amplitud, similar a una línea continua paralela al eje horizontal.

El hecho de excitar todas las frecuencias por igual va a permitir obtener una representación de la

atenuación de la señal del ruido provocada por la puerta, que no debería variar si se realizase el

ensayo repetidas veces. Este hecho será el objeto de demostración en este apartado.

Para comprobar esto se llevará a cabo el ensayo repetidamente dos veces para cada uno de los

distintos casos, analizando primero el caso para el cual la puerta está abierta (Figura 5.7), y

seguidamente para el caso en el que la puerta se encuentra cerrada (Figura 5.8). La información

obtenida será nuevamente representada en tercios de octavas, del mismo modo que fue obtenida la

información relacionada con el ambiente.

Figura 5.7: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 abierto

Teóricamente la representación en tercios de octava del ruido blanco debería de ser plana, sin

embargo en este caso no lo es, ya que se tratan de medidas experimentales y el ambiente puede

contaminarlo, al existir distintas fuentes sonoras en él, a la hora de tomar las medidas. Sin

embargo, a frecuencias medias es posible aceptar la representación como lineal, puesto que este

no es el objetivo, sino el de comprobar que en ambos casos la impedancia es la misma

independientemente de la influencia del ambiente.

3 https://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_blanco

55

Como se observa, las frecuencias excitadas por la fuente sonora abarcan de nuevo el intervalo

63Hz a 16kHz, de nuevo debido a que la señal se filtra con el filtro de paso alto mencionado con

anterioridad. Aunque al igual que se acordó en el caso del ambiente, sólo se hará uso de la

información obtenida a frecuencias medias para evitar resultados que carezcan de sentido físico,

como se puede observar en el comportamiento de la señal a frecuencias altas, donde se puede

ver la misma caída de tensión producida en el ambiente, lo que puede llevar a pensar que se

debe o bien a la eficacia de los micrófonos o bien al hecho de que el ambiente no excite las altas

frecuencias. Es importante mencionar que este filtro, como se comentó anteriormente, se ha

definido mediante el software Pulse Reflex, siendo el rango total que se podría analizar el

disponible por la fuente sonora.

Para el caso con la puerta del aula cerrada los resultados que se obtienen son bien distintos,

observándose de nuevo el efecto que la puerta provoca en la señal. Se vuelven a observar

efectos similares al caso con la puerta abierta, como es el caso de la no linealidad total de la

gráfica. Comentar que nuevamente el barrido de frecuencias abarca hasta los 16 kHz teniendo

en cuenta el filtro de paso alto utilizado. Esto llevará a una primera aproximación de la

impedancia que ofrece la puerta.

Figura 5.8: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

Ambos ensayos deberían presentar resultados similares para poder afirmar que el ensayo de

ruido blanco arroja resultados a priori fiables y poder aceptarlos como válidos, a falta

únicamente de ser contrastados con el ruido rosa y comprobar que al sumar la impedancia a la

señal de dentro se obtiene como resultado la señal recogida fuera. Se lleva a cabo una primera

estimación de la atenuación, esta se muestra en la siguiente imagen, y se lleva a cabo un

segundo ensayo con el ruido blanco para comparar los resultados de cada uno de los dos

ensayos (véase Anexo I).

Es importante mencionar que para el caso de la atenuación, se vuelve a despreciar la

información a altas frecuencias, a la misma vez que toda información que se encuentre por

debajo de los 50 Hz.

Observando ambas mediciones, en dicho intervalo, las dos graficas presentan prácticamente

resultados idénticos. Esto conlleva aceptar como válidos ambos ensayos y por tanto, que la

impedancia estimada ante el ruido blanco presenta la forma representada por cada una de las dos

repeticiones de este ensayo.

Respecto a la curva obtenida (Figura 5.9), se puede concluir que la puerta del aula presenta una

atenuación que gira en torno a los veinte veinticinco decibelios. En este caso la gráfica está

56

dividida en su eje de ordenadas cada cinco decibelios, por lo que a la vista no se ve recta, pero si

se dividiesen los intervalos del mismo modo que los anteriores gráficos, es decir, cada veinte

decibelios probablemente la curva se viese mucho más lineal en el intervalo de frecuencias

medias.

Figura 5.9: Ensayo 1 Atenuación del Ruido Blanco frente a la puerta del aula 8 del taller T1

Para poder aceptar la estimación obtenida faltaría comprobar si dicha impedancia se

corresponde con la del ruido rosa. Esa demostración la trataremos en el último punto de esta

sección, describiendo la impedancia correspondiente al ruido rosa en el siguiente punto.

5.5. Ruido Rosa

El siguiente ruido que se analiza es el ruido rosa4. Este ruido se caracteriza por presentar una

densidad espectral inversamente proporcional a la frecuencia. Cuando se visualiza el ruido rosa con

filtros de tercios de octava se ve que cada banda de tercio de octava presenta la misma presión

sonora, hecho que es demostrable puesto que el ancho de banda de las frecuencias más altas es

mayor que las frecuencias bajas (Estandarizadas en Normas ISO).

Esto se debe a que al ser las octavas, o en este caso los tercios de octava, filtros proporcionales hace

que a medida que se baja una octava se duplique el ancho de banda y por ese motivo decae 3dB por

octava el ruido rosa, justo la medida que aumenta el ancho de banda que viene siendo el doble. Por

este motivo se visualiza este ruido como un ruido con el mismo nivel sonoro en todas las bandas de

octavas.

Este ruido caracterizado como ruido plano se utiliza para analizar el comportamiento de un altavoz,

aislamiento de una sala, equipos de sonido…siendo generado normalmente en un rango de

frecuencias entre 20 Hz y 20kHz. La fuente direccional utilizada en este proyecto es capaz de

generarlo en el rango de 50Hz a 20kHz, siendo estos valores muy próximos.

Los resultados que se obtengan de este ensayo deben ser similares a los del ruido blanco, como se ha

comentado con anterioridad, para así poder definir que la atenuación obtenida experimentalmente en

ambos ensayos coincide.

Para ello se vuelven a analizar los dos casos llevados a cabo anteriormente para el caso de ruido

blanco, con la puerta del aula abierta (Figura 5.10) y con la misma cerrada (Figura 5.11), obteniendo

con la puerta abierta unos resultados similares a los obtenidos en el ensayo del ruido blanco.

4 https://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_rosa

57

Figura 5.10: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta

Las medidas han vuelto a ser filtradas mediante el mismo filtro de paso alto que se viene utilizando

en las medidas, por lo que nuevamente se puede observar que las frecuencias excitadas por este

ruido se sitúan en un intervalo entre 63Hz a 16kHz, siendo nuevamente los resultados

representativos en el intervalo correspondiente a las frecuencias medias.

Esto tiene sentido, pues como se mencionó en el Capítulo 3, los micrófonos ofrecen una mayor

precisión a frecuencias medias que a altas frecuencias, observándose nuevamente que las frecuencias

altas sufren una caída de tensión considerable. También se puede deber al hecho de excitar

simultáneamente dos fuentes, la fuente direccional y la fuente ambiental.

Como se había comentado anteriormente, el espectro del ruido rosa debería de presentar un aspecto

lineal, sin embargo, se puede observar que no es del todo lineal el aspecto que presenta. Esto se debe

nuevamente a la posible contaminación del ambiente a través de fuentes desconocidas que puedan

estar presentes y que puedan alterar las medidas de los micrófonos. Aun así, y teniendo en cuenta

que el paso utilizado corresponde a 10dB, se puede asumir la curva como lineal.

Puesto que ha sido establecida en todos los ensayos una frecuencia de corte definida por el filtro

utilizado, en la que por debajo de dicho valor no se tomaran medidas y que a partir de una

determinada frecuencia los resultados arrojados no ofrecen aportación alguna, existirá pues un

intervalo en el que coincidan con el caso de ruido blanco, siendo por tanto posible una comparación

a nivel frecuencial de ambas atenuaciones, y de esta comparación poder extraer resultados que se

acerquen al objetivo que se persigue.

Figura 5.11: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

58

Con todo esto, se representa nuevamente el caso en el que la puerta del aula se encuentra cerrada,

obteniéndose unos resultados, de nuevo, similares a los del ruido blanco. Estos resultados se pueden

ver en el Anexo I, donde se puede observar que ambos ensayos vuelven a presentar resultados muy

similares.

Como se hizo con el ruido blanco, se vuelve a representar la atenuación provocada por la puerta

en la señal con el objetivo de poder comparar ambos ensayos. A continuación se muestra en la

Figura 5.12 la impedancia que provoca la puerta en el primer ensayo, pudiéndose consultar los

resultados del segundo ensayo en el Anexo I.

A la vista de los resultados y con el fin de que las comparaciones se hagan con la máxima

precisión posible, para ambas curvas que representan la atenuación de la señal, solo serán

válidas las conclusiones obtenidas del intervalo de frecuencias que se encuentra entre la

frecuencia de corte y las altas frecuencias, es decir, de nuevo el rango de frecuencias medias.

Figura 5.12: Ensayo 1 Atenuación del Ruido Rosa frente a la puerta del aula 8 del taller T1

Teniendo en cuenta ambas gráficas, se puede aceptar cualquiera de las dos graficas como la

atenuación que provoca la puerta en la señal de ruido rosa. A continuación se llevará a cabo la

comprobación de que tanto la impedancia correspondiente a los ensayos de ruido blanco como

la impedancia correspondiente a los ensayos de ruido rosa coinciden.

Hasta el momento se puede concluir que tanto los ensayos del ruido rosa como los ensayos de

ruido rosa arrojan resultados fiables siempre teniendo en cuenta un pequeño porcentaje de fallo,

puesto que al tratarse de ensayos experimentales y no teóricos, tanto los instrumentos, como el

ambiente, como cualquier pequeño detalle pueden influir y provocar una pequeña variación en

las medidas.

59

5.6. Comparaciones y Comprobaciones

Como ya se ha comentado, este punto se encargará de efectivamente confirmar que los resultados

teóricos coincidan con los resultados experimentales. Es decir, según el cálculo teórico si se

superpusiesen todas las gráficas de los cuatro ensayos, todas deberían de quedar superpuestas

exactamente. Sin embargo, se sabe que eso no es posible, y se debe comprobar hasta qué punto de

exactitud se pueden aceptar los resultados como válidos.

Para comprobar esta hipótesis se procede a superponer en una misma gráfica la información

obtenida para los cuatro ensayos para el caso en el que la puerta se encuentra cerrada (Figura 5.13),

puesto que los experimentos con la puerta abierta no nos proporcionan los datos necesarios como es

ya sabido.

Figura 5.13: Superposición de las cuatro impedancias obtenidas e impedancia media

De nuevo se observa las bajas frecuencias en cada ensayo han sido filtradas, observando

además, que en el intervalo en el cual los resultados deben de aportar un sentido físico, las

gráficas prácticamente se superponen, lo que indica una gran exactitud en el resultado final. Por

tanto, estos resultados solo tendrían validez en dicho intervalo, no pudiéndose aplicar a

frecuencias que se saliesen de este dominio.

Para una estimación del error, se tomará como referencia la frecuencia de 1.25 kHz, donde a

priori se observa un mayor error en la gráfica anterior. Para esa frecuencia el valor de la

impedancia media es de 23,15 dB, siendo la impedancia correspondiente al primer ensayo del

ruido rosa (23,59dB) la que más dista de la media. Por tanto realizando un pequeño cálculo para

determinar el error relativo se obtiene que dicho error equivalga a un 1,9%. Este es el valor más

alto del error relativo que se aprecia, habiendo intervalos de frecuencias que prácticamente se

superponen, donde el error prácticamente se considera inexistente. A pesar de esto, el error

relativo medio será tan pequeño que se pueden considerar validos los resultados obtenidos.

Esto plantea un pequeño problema, escoger cuál de las cuatro impedancias se tomará cómo

impedancia de la puerta. Pues bien, para resolver este problema se define dicha impedancia

como una media aritmética de las cuatro impedancias resultantes en cada uno de los cuatro

ensayos (Figura 5.14).

60

Figura 5.14: Media de las cuatro Impedancias

Otra de las comprobaciones que se llevarán a cabo será la suma de la atenuación obtenida en el

ensayo del ruido blanco a los resultados obtenidos para el micrófono colocado dentro de la sala

durante el ensayo del ruido rosa y viceversa. Esta comprobación consiste en que si la suma

descrita se superpone con los resultados representados por el micrófono situado fuera de la sala,

se puede afirmar que ambos ensayos han finalizado con resultados satisfactorios, en caso

contrario, se deberían repetir ambos ensayos hasta obtener resultados convincentes.

Esta comprobación, al concluir con anterioridad que las atenuaciones de los dos ensayos para un

mismo ruido eran coincidentes, o que el error era mínimo, sólo se realizará para el primer

ensayo en ambos casos. Primero se llevará a cabo la comprobación de los datos obtenidos en los

ensayos del ruido blanco (Figura 5.15), siguiendo con el mismo procedimiento para el ruido

rosa (Figura 5.16). Para ambos casos se obtendrá un error relativo que se discutirá si realmente

es aceptable o no.

Figura 5.15: Suma Impedancia Ruido Blanco a Ruido Rosa

A la vista de los resultados, se observa que a frecuencias medias las dos graficas se superponen.

Para realizar una estimación del error relativo se toma nuevamente la frecuencia 1.25 kHz. En

esa frecuencia será donde el error será mayor, puesto que es donde mayor diferencia existe entre

la suma calculada y los datos que aporta el micrófono que se encuentra fuera de la sala, siendo

el error absoluto de 0,87dB, y con un error relativo de 1,26%. Lógicamente, este error es el

calculado a frecuencias medias, puesto que a altas frecuencias los micrófonos presentan una

precisión menor y el error se dispararía.

61

Con un cálculo similar, se observa que el mayor error en la suma para el caso de la impedancia

rosa se obtiene nuevamente para la frecuencia 1.25kHz, incluso el error relativo presenta el

mismo valor que para el caso anterior, 0,87dB. Para el caso del error relativo varia, siendo este

menor que en el caso anterior y con un valor de 1,16%, es decir, muy cercano al del caso

anterior.

Figura 5.16: Suma Impedancia Ruido Rosa a Ruido Blanco

En cualquier caso, ambos errores son bastantes pequeños y fácilmente asumibles teniendo en cuenta

que en el resto de frecuencias los errores se sitúan por debajo de ese valor. Se puede concluir por

tanto que los resultados en ambos ensayos son satisfactorios y se ha llegado a una metodología de

manera experimental que nos permite calcular la impedancia que presenta un objeto al paso del

sonido y poder extrapolarla a otros ensayos.

62

63

6 COMPROBACIÓN DE CÁLCULOS

PARA EL SONÓMETRO

l objetivo de este punto será el de comprobar que las medidas tomadas por el sonómetro se

corresponden con las recogidas por los micrófonos, para así, poder realizar el resto de

mediciones únicamente utilizando este sonómetro. Esto implicaría una mayor comodidad en

los ensayos con resultados idénticos.

La metodología que se utilizará para llevar a cabo, en este caso, las medidas será similar al del punto

anterior, describiendo previamente la disposición que tendrán los instrumentos utilizados. Antes de

realizar los ensayos también se analizará previamente el ambiente en el instante de las medidas,

puesto que como se ha comentado con anterioridad, el ambiente en cada instante es importante

conocerlo aunque no aporte datos concluyentes.

Una vez tengamos descrito el ambiente se realizarán las medidas de los distintos ruidos que se llevan

analizando, con el fin de comparar los resultados. Para procesar en estos ensayos los datos, se harán

usando el software Pulse Reflex para obtener la información de los micrófonos, mientras que para el

caso del sonómetro se realizarán mediante unos archivos de conversión, que serán detallados a

continuación, obteniendo los resultados en archivos con formato Excel. Para la representación de las

distintas gráficas se utilizará nuevamente el software Matlab.

6.1. Disposición de los Instrumentos

La disposición para estos ensayos será distinta que para los ensayos anteriores, haciéndose uso esta

vez de los dos micrófonos, el software Pulse Reflex, la fuente direccional y como es lógico, del

sonómetro.

En este caso se dispondrá un micrófono dentro de la sala, colocado a un metro del suelo y un metro

de la puerta, similar a los ensayos anteriores. La diferencia está en el micrófono de fuera, que esta

vez se colocará en paralelo al sonómetro, ambos colocados a un metro de altura y a una distancia de

un metro de la puerta. El altavoz seguirá estando en la misma disposición que con anterioridad,

siendo esta un metro de altura, centrado entre micrófono exterior y sonómetro, y alineado con el

micrófono interior.

6.2. Configuración de los instrumentos

Para la configuración de los instrumentos en este caso, solo varía de la anterior en la configuración

del sonómetro, siendo la configuración de los micrófonos y el software la establecida en el punto

anterior.

Para configurar el sonómetro, se establecen ciertas pautas a seguir. En el Capítulo 4 se realizó una

descripción general de las distintas opciones que permitía configurar el sonómetro. En este caso, se

detalla una descripción más específica del sonómetro para estas medidas, siendo lo primordial

encender el sonómetro con la configuración NX-42RT que permite realizar análisis en tercios de

octavas (Figura 6.1).

E

64

Figura 6.1: Configuración programa de medición del sonómetro

Una vez se tiene configurado el sonómetro para que las mediciones las realice en tercios de octava,

habrá que introducir los parámetros con los que se desea realizar las mediciones. Esta configuración

se lleva a cabo introduciendo los valores concretos mediante la opción “Measure”. Abierta esta

pantalla, se introducen los parámetros para llevar a cabo las medidas.

Pocas son las cosas que hay que cambiar, la ponderación sigue siendo de tipo A, mientras que el

tiempo de ponderación sigue siendo F. La corrección por el protector anti viento será el

correspondiente a WS-10, mientras que la corrección por la difusión del sonido se mantiene

apagado.

Tras la configuración del menú de medidas, se configura el menú de almacenamiento, “Store”. El

modo de almacenamiento que se utilizará será Temporizador Auto, comenzando las medidas en la

posición 0017, tal y como se muestra en la Figura 6.2.

Para terminar de configurar el sonómetro, dentro del mismo menú de almacenamiento, se establece

un intervalo de almacenamiento Lp de 100ms, al mismo tiempo que se establecen 10s como

intervalo de cálculo Leq. El resto de parámetros se dejan tal y como vienen definidos de manera

predeterminada.

Figura 6.2: Configuración del menú de almacenamiento

65

6.3. Caracterización del ambiente

Como se ha hecho ya en otras mediciones, lo primero que se lleva a cabo en estos ensayos es la

caracterización del comportamiento acústico del ambiente. Como objetivo primordial de este punto,

caracterización del ambiente se llevara a cabo para la comparación de los resultados arrojados por el

micrófono exterior con el sonómetro, también colocado en el exterior de la sala.

Para obtener los resultados, el sonómetro aporta los datos en archivos .rnh, los cuales requieren de un

conversor para poder manejar los resultados en formato Excel. Este conversor se corresponde con la

hoja de Excel “NL42_52”. Esta hoja de cálculo presenta un diseño como el que sigue en la Figura

6.3, eligiendo la opción “NX-42RT Auto_Leq data filtering” para la conversión de este tipo de

archivos.

Figura 6.3: Hoja de cálculo para conversión de archivos .rnh

Una vez convertido el archivo aparecerá una hoja de Excel con los datos recogidos por el sonómetro

(Figura 6.4), donde se muestran los valores de los distintos parámetros seleccionados en la

configuración del sonómetro. Finalmente para su representación, se copian los datos en una hoja de

Matlab, que permite una representación sencilla mediante el comando “Plot”.

Figura 6.4: Ejemplo de archivo .rnh convertido

Este archivo Excel está incompleto y sólo se representa una parte de él, puesto que la finalidad no es

66

la de mostrar el archivo al completo sino más bien la de mostrar el formato en el que se obtienen los

resultados. Este archivo tiene hasta un total de cinco hojas de cálculo.

La primera y la segunda hoja son quizás las más importantes, puesto que en la primera se desglosa al

completo todos los parámetros configurados en el sonómetro al mismo tiempo que la segunda ofrece

un cuadro con todos los valores de todos los datos que han sido configurados para ser calculados.

Las otras tres hojas desglosan contienen los valores del parámetro que indica en el propio nombre de

la hoja, por esta razón se concluye que las dos primeras hojas son las que realmente contienen toda

la información. Se puede consultar un archivo de este formato en el Anexo II.

Nuevamente, se vuelven a filtrar las medidas con un filtro de paso alto que tiene una frecuencia de

corte de 50Hz. Además, se volverán a despreciar las altas frecuencias, puesto que los resultados

mostrados no presentan significado físico ninguno aunque es importante tener en cuenta que se

vuelve a observar la caída de tensión en este rango de frecuencias.

Como se muestra en la siguiente figura (Figura 6.5), los resultados arrojados por el sonómetro y por

los micrófonos para el caso del ambiente varían en exceso. Sin embargo, de estos datos no se puede

obtener nada en concreto, pues como bien se sabe, del ambiente solo se obtiene información para

conocer su estado acústico en ese instante y establecer posteriormente si contamina el sonido lo

suficiente.

Figura 6.5: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta

Se lleva a cabo un segundo ensayo, el cual arroja resultados similares, siguiendo una diferencia

apreciable entre las medidas tomadas por el sonómetro y por el micrófono. Seguidamente, se

realizan las medidas con la puerta cerrada, observando en estos ensayos una similitud mayor entre

los datos obtenidos por el sonómetro y los datos recogidos por el micrófono exterior.

Queda así definido el ambiente en ese instante. No se lleva a cabo aquí un cálculo del error puesto

que realmente estos cálculos serán irrelevantes en conclusiones posteriores. Puesto que con estos

ensayos lo único que se pretende conseguir es determinar si los datos del sonómetro coinciden o se

aproximan a los del micrófono, aquí no se calculará la impedancia de cada ensayo.

Queda representada en la imagen anterior una muestra de los ensayos del ambiente, pudiéndose

consultar los resultados del resto de ensayos en el Anexo I.

6.4. Ruido Blanco

El primero de los ruidos que se va a analizar, al igual que en el punto anterior es el ruido blanco. El

procedimiento para el procesamiento de datos será el mismo que para la caracterización del

67

ambiente.

Llevando a cabo la lectura de manera similar al realizado con el ambiente, y siendo las medidas

filtradas nuevamente con el filtro de paso alto que se ha ido utilizando en todos los ensayos, se llevan

a cabo los ensayos para los dos casos en cuestión.

Se observa en la Figura 6.6 que para este tipo de ensayos, los resultados que arrojan tanto el

micrófono exterior como el sonómetro se parecen considerablemente, lo que puede llevar a la

conclusión que las medidas tomadas por el sonómetro son correctas.

Figura 6.6: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

Ambas graficas se superponen, por lo que el error en el que se incurre en el uso del sonómetro será

mínimo. Para ello, se realiza un cálculo del error relativo y del error absoluto a la frecuencia a la que

mayor diferencia se observe, siendo este caso para el valor de 630Hz. En ese punto el valor que

marca el micrófono exterior es de 65,2dB siendo el que marca el sonómetro 64,4dB, por lo que

presenta un error absoluto de 0,8dB mientras que el error relativo gira en torno a 1,22%.

Se vuelve a observar que este ruido, que debería de mostrar una gráfica lineal vuelve a no mostrar un

aspecto del todo lineal, debido de nuevo a la sensibilidad de los instrumentos y probablemente a la

contaminación que introduce el ambiente. Igualmente se puede aceptar como válido el ensayo a

frecuencias medias donde los instrumentos se muestran más fiables.

Se puede afirmar por tanto que los resultados arrojados por el sonómetro son similares a los

resultados arrojados por el micrófono exterior, existiendo la posibilidad por tanto de utilizar el

sonómetro en ensayos futuros. Todos los resultados de los distintos ensayos se pueden volver a

consultar en el Anexo I, mostrando únicamente en este apartado una imagen significativa de los

ensayos.

6.5. Ruido Rosa

El siguiente ruido en cuestión, el ruido rosa se volverá a tratar de manera similar. Este ruido como es

sabido, al representarse en una escala en tercios de octavas debería presentar un aspecto lineal.

Nuevamente convirtiendo los datos obtenidos del sonómetro en un archivo .rnh, y siguiendo un

proceso idéntico al realizado con los datos del ambiente y del ruido blanco se obtiene una

representación de dicho ruido fuera y dentro de la sala (Figura 6.7).

68

Figura 6.7: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

Se vuelve a observar que la forma que presenta la gráfica no es totalmente lineal, lo que lleva a un

pequeño error asumible que pueden debido a las condiciones ambientales y a la sensibilidad que

ofrecen tanto el sonómetro como los micrófonos.

De nuevo se calcula el error que se comete en este ensayo, siendo la frecuencia que mayor error

presenta la correspondiente a 630Hz, como sucedió con el caso del ruido blanco. En este punto el

valor que presenta el sonómetro es de 61,9dB, siendo el valor que ofrece el micrófono exterior de

64,04dB. Con estos datos, se concluye que el error absoluto es de 2,14dB, mientras que el error

relativo es de 3,34%. En este caso el error relativo es mayor, pero teniendo en cuenta que es el

mayor error que presentan ambas gráficas, y que en otras frecuencias el error es prácticamente

despreciable, se puede concluir que los resultados obtenidos son bastante concluyentes.

Por lo tanto a la vista de los resultados de ambos ensayos, se puede afirmar que los datos recogidos

por el sonómetro son válidos y presentan un error pequeño, lo que lleva a aceptar que se podría

utilizar el sonómetro en lugar de los micrófonos a la hora de futuras mediciones.

También se observa en ambos ensayos una nueva caída de tensión a altas frecuencias, por lo que la

opción de que fuesen los micrófonos puede ser descartada. Esto se debe a que al realizar estos

ensayos con el sonómetro y observarse el mismo fenómeno es lógico pensar que se deba a otro

motivo como puede ser que la fuente direccional no excite las altas frecuencias, hecho que se

comprobará en el punto siguiente al excitar distintas fuentes. Otra de las posibles causas puede ser

que el ambiente contamine el sonido e influya tanto en las mediciones que al no excitar las altas

frecuencias, a la hora de excitar las dos fuentes simultáneamente decaigan los niveles de presión.

Finalmente, y en relación con el punto anterior, esto es el cálculo de la impedancia, se confirma que

al ser los resultados bastantes aproximados, siempre teniendo en cuenta el pequeño error que se

comete ante ensayos experimentales, se puede afirmar que la impedancia calculada mediante los

micrófonos, y la impedancia teóricamente calculada por el sonómetro serían igualmente válidas.

69

7 IDENTIFICACIÓN DE FUENTES DE

RUIDO EN EL TALLER T1

na vez se tiene establecida la metodología de cálculo de la impedancia de un objeto y se ha

comprobado que las medidas que recoge el sonómetro son perfectamente validas solo falta

llevar a cabo una serie de ensayos que caractericen las distintas fuentes de ruido presentes en

el taller T1.

En esta serie de ensayos, no se llevará a cabo el cálculo de la impedancia y la comprobación de que

las medidas del sonómetro son correctas, sino que sólo se comprobará que ambas repeticiones de

cada ensayo y de cada ruido coinciden, pudiendo definir así el comportamiento acústico de cada

fuente.

Para estos ensayos solo se hará uso del sonómetro colocado sobre un trípode, a una altura de un

metro y colocado fuera de la sala a un metro de distancia de la puerta, tal y como se muestra en la

siguiente figura (Figura 7.1).

Figura 7.1: Disposición del sonómetro

La configuración del sonómetro será idéntica a la del punto anterior, siendo los parámetros de

medida iguales, puesto que si se tienen los mismos parámetros de medición esto permitirá poder

comparar los resultados satisfactoriamente. Es decir, nuevamente se tomarán las medidas utilizando

una ponderación en frecuencia de tipo A, y un tiempo de ponderación de tipo F.

Las única corrección que se configurará será la de la pantalla anti viento, que se corresponde con la

pantalla WS-10. Finalmente para la configuración de las medidas, los tiempos de medida son 100ms

y 10s para el tiempo de almacenamiento de Lp y de intervalo de cálculo de Leq respectivamente.

U

70

7.1. Medidas del compresor

Una de las fuentes que es posible controlar es el compresor que se encuentra en el taller. Por este

motivo se puso en funcionamiento y se tomaron medidas para caracterizar su comportamiento

acústico.

Para estos ensayos, se procesarán los datos únicamente correspondientes a la zona exterior del aula,

puesto que con los resultados de la impedancia obtenida anteriormente se podría determinar el

espectro dentro de la sala, quedando completamente definido su comportamiento tanto fuera como

dentro de la sala.

Estos datos serán procesados como se hiciera en el punto anterior, recogiendo la información del

sonómetro en un archivo .rnh, y procesándolos mediante el convertidor “NX-42RT Auto_Leq” en

una hoja de Excel. Posteriormente la representación del espectro se realiza introduciendo los datos

en la potente herramienta matemática Matlab.

En estos casos no se ha podido caracterizar el ambiente previamente, aunque se tiene en cuenta la

excitación de estas dos fuentes simultáneamente, influyendo de algún modo en la forma que presente

la respuesta ante dicha excitación.

Se toman medidas de los dos ensayos al compresor y se observa que ambos se superponen casi al

milímetro, por lo que se puede decir que la respuesta acústica de esta fuente queda caracterizada por

estos análisis en tercios de octavas.

Figura 7.2: Ensayos correspondientes al compresor del taller

Estas medidas han sido filtradas nuevamente con un filtro de paso alto con frecuencia de corte de 50

Hz como se observa en la imagen anterior (Figura 7.2). Para el caso de altas frecuencias se aprecia

nuevamente la caída de la gráfica, no aportando sentido físico ninguno a los resultados. Esta caída

hace prever que el causante debe de ser el ambiente no excita las altas frecuencias, puesto que en

estos ensayos la fuente ya no se hace uso de la fuente direccional, observándose el mismo fenómeno.

El nivel de presión sonora que presenta esta fuente se mueve en un rango entre los 30dB y los 55dB,

siendo en el intervalo de frecuencias medias, donde los resultados son en principio más fiables, el

valor medio cercano a unos 45dB.

Para calcular el error, en este caso se aproximará al error medio, tanto absoluto como relativo

mediante un pequeño código de Matlab que permite calcular dichos errores directamente. Estos

71

códigos se encuentran dentro de los archivos de Matlab relacionados con los ensayos de las distintas

fuentes de ruido del taller.

Ejecutando los mencionados archivos se observa que los errores que presenta el caso del compresor

son bastante pequeños, siendo el error absoluto medio de 0,542dB. Este error teniendo en cuenta que

los niveles medios que presenta la gráfica giran en torno a los 45dB, se pueden considerar las

medidas realizadas con gran exactitud. En cuanto al error medio relativo, el porcentaje de error que

muestra es de 1,46%, es decir un error muy bajo y que perfectamente admisible dentro del rango de

porcentaje de fallo posible.

7.2. Medidas del motor de la grúa

Otra de las fuentes que se pueden controlar es la grúa del taller. Esta grúa permite desplazar por el

taller grandes bloques de hormigón así como otros objetos pesados que sean necesarios desplazarlos

de un lugar a otro del taller. Por lo que nuevamente, se puso en funcionamiento y se tomaron

medidas para caracterizar su comportamiento acústico.

Para la realización de estos ensayos se recurrió de nuevo al sonómetro únicamente, disponiéndose

nuevamente como se indica en la introducción. Ambos ensayos arrojaron resultados similares en la

parte exterior del aula, por lo que como ya ocurrió con el compresor es posible predecir su

comportamiento en el interior de la sala sin más que restarle a la representación de la señal de fuera

la impedancia que ofrece la puerta.

Se observa en la imagen (Figura 7.3) correspondiente a este ensayo, que nuevamente se produce una

caída a altas frecuencias, lo que lleva de nuevo a pensar que se puede deber a que el ambiente no

excita las altas frecuencias y por eso se produce dicha caída de los niveles de presión sonora.

Figura 7.3: Ensayos correspondientes al motor de la grúa del taller

En estos ensayos, nuevamente se introduce un pequeño código en Matlab que permite calcular

directamente el error medio relativo y el error medio absoluto. Esto nos ofrece un mayor grado de

exactitud a la hora de calcular el error, puesto que representa el error calculado en toda la gráfica, y

no se estima el error a partir del cálculo del valor máximo del error en toda la representación.

Estos pequeños códigos de Matlab permiten comparar a partir de los distintos valores del error,

ambos ensayos, y poder establecer cuál de ellos arroja una mayor exactitud. Sin embargo, a la vista

de la información obtenida, se observan resultados muy similares entre estos dos ensayos, siendo el

error absoluto medio de 0,755dB, valor del orden del ensayo del compresor. Por otra parte, el error

relativo medio se sitúa en 1,77%, porcentaje algo más alto que el del compresor, pero igualmente

72

dentro del rango asumible como fallo propio de lo que se puede asumir en estos ensayos

experimentales.

7.3. Medidas del corte de metal

Aprovechando el corte de tubos de metal que estaban realizando los estudiantes del equipo ARUS,

dió tiempo a realizar una serie de medidas para comprobar que estado de excitación presentaba dicho

corte del metal.

Estos ensayos no se pudieron controlar, por lo que las medidas se tomaron como buenamente se

pudieron realizar, puesto que en el proceso de corte, se producían interrupciones constantes de los

propios alumnos de ARUS, hecho que hacía que durante el proceso de medida el sonido no fuese

continuado en el tiempo.

Debido a esto mencionado anteriormente, estos ensayos a priori deben de ser los que mayor

porcentaje de fallo ofrezcan. Igualmente se realizaron las mediciones de manera similar a los dos

anteriores ensayos, únicamente con el sonómetro, dispuesto de la forma descrita con anterioridad y

únicamente describiendo la zona de fuera de la sala.

Figura 7.4: Ensayos correspondientes al corte de metal del equipo ARUS

Como se observa en la imagen correspondiente a este ensayo (Figura 7.4), ambas gráficas presentan

una forma parecida, aunque sin llegar a superponerse, sin embargo eso sí, llegan a cruzarse. Esto es

consecuencia de lo mencionado anteriormente. Se observa además, que excita con gran amplitud las

altas frecuencias, llegan hasta picos de nivel de presión sonora de 62,7dB. Sin embargo, nuevamente

a altas frecuencias se observa la caída que presentaban los otros ensayos, pudiendo ser nuevamente

la falta de excitación del ambiente.

Para comprobar cómo se ha supuesto que a la hora de realizar estos ensayos se podría incurrir en un

mayor error puesto que se trataba de una fuente que no pudo ser controlada, se vuelve a elaborar un

pequeño código de Matlab para calcular el error.

En cuanto al error absoluto medio, el valor se sitúa en 1,95dB que si se compara con los niveles de

nivel de presión sonora en los que oscila el corte del metal, puede parecer pequeño el error. Sin

embargo, cuando se habla de error relativo medio el valor asciende a 3,97%, siendo un porcentaje

bastante mayor que el de los ensayos anteriores, lo que lleva a poder afirmar que debido a la

realización de los ensayos y no poder controlar la fuente sonora, el error en el que se incurre es

mayor.

73

7.4. Medidas del corte de hormigón

Aprovechando el corte de probetas de hormigón en el taller se realizaron una serie de ensayos para

comprobar el estado acústico de esta fuente de sonido. Estos ensayos se llevaron a cabo de manera

distinta al resto de ensayos que se realizaron para la identificación de ruidos del taller.

La diferencia reside en el uso de distintos instrumentos de medidas, puesto que para este caso, al

igual que se hizo con los ensayos para definir la metodología de cálculo de la impedancia, se

dispusieron ambos micrófonos, situados a un metro del suelo y simétricamente respecto a la puerta a

una distancia de un metro respectivamente.

Para el corte de hormigón se pudo caracterizar previamente el ambiente, entre el corte de una

probeta y el siguiente corte. Los resultados de estos ensayos se pueden consultar en el Anexo I,

observándose nuevamente que las frecuencias altas el ambiente no las excita, pudiéndose observar

una caída de la gráfica considerable en dichas frecuencias.

La información del ambiente en ese instante no aporta resultados al estudio, pero es necesario tenerlo

en cuenta, puesto que a la vista de los resultados, el nivel de presión sonora que presenta es

considerable y puede presentar una contaminación a tener cuenta en los análisis posteriores.

Una vez caracterizado el ambiente se llevaron a cabo las medidas con los micrófonos colocados con

una disposición como la descrita anteriormente. Es importante mencionar que estas medidas se

tomaron como una oportunidad que se planteó, por lo que no fueron filtradas mediante un filtro de

paso alto con frecuencia de corte de 50Hz. Igualmente, la frecuencia máxima que se tomo fue

10kHz, lo que implica que la frecuencia de muestreo fuese de 25,6kHz.

Figura 7.5: Ensayos correspondientes al corte de probetas de hormigón

Estos ensayos se volverán a realizar teniendo en cuenta los dos posibles casos, siendo los resultados

mostrados en la imagen anterior (Figura 7.5) los correspondientes al ensayo con la puerta abierta.

Para consultar los resultados que arrojan el resto de ensayos se puede acudir nuevamente al Anexo I.

En todos los ensayos se observa como el corte de hormigón excita claramente las altas frecuencias,

hecho que no ocurría en los anteriores. Finalmente se observa que a medida que aumentan las

frecuencias los valores del nivel de presión sonora aumentan, esto teniendo en cuenta que el análisis

se realizó nuevamente en tercios de octavas, quiere decir que al aumentar el ancho de banda de los

tercios de octavas, la cantidad de ruido presente aumenta a medida que aumentan las frecuencias. A

bajas frecuencias sin embargo, los resultados que se observan no tienen sentido físico alguno, puesto

que el corte del hormigón no excita bien dicho rango de frecuencias.

74

75

8 CONCLUSIONES

n este proyecto se presentó la problemática de obtener la impedancia de un elemento

estructural mediante un proceso experimental. Por este motivo se llevó a cabo un

procedimiento que permitiese calcular la impedancia a cualquier tipo de objeto de la

construcción, obteniéndose satisfactoriamente los objetivos propuestos.

El primero de los objetivos que se fijó, el de establecer un procedimiento que caracterizase la

impedancia de un objeto se alcanzó exitosamente. Para ello se realizaron una serie de ensayos

excitando distintas fuentes sonoras con el fin de caracterizar los efectos que la puerta provocaba

sobre cada fuente. Fue determinante poder excitar mediante la fuente direccional de la que se

disponía distintos ruidos que presentaban características que permitiesen alcanzar dicho objetivo, es

decir, que excitasen todas las frecuencias igualmente. Esto permitió poder definir por completo el

comportamiento de la puerta, puesto que el hecho de que la fuente excitase todas las frecuencias por

igual permite conocer el comportamiento individual para todas y cada una de las distintas

frecuencias.

A la vista de los resultados se pudo caracterizar correctamente la atenuación que la puerta generaba

sobre las señales, siendo esto el objeto de ensayo, si bien, para ello fue necesario previamente

describir el comportamiento acústico del ambiente, y aceptar por tanto que se excitaban dos fuentes

simultáneamente, por lo que el ruido podría estar contaminado como fruto de la propia excitación

del ambiente.

En relación con los resultados y con la caracterización del ambiente, se puede concluir que el

ambiente influye considerablemente en los cálculos realizados. Esto se observa en la caída de las

gráficas a altas frecuencias. Tras observar detenidamente todas y cada uno de los resultados, se

puede observar que en todos se produce dicha caída. En un primer momento se pudo pensar que se

debía a la fuente, pero teniendo en cuenta que en ensayos realizados en los que no intervenía la

fuente se producía la misma caída. Otro de los casos que se podía pensar que era el causante de la

caída era la precisión de los micrófonos, pero nuevamente se descartó puesto que en los ensayos

realizados con el sonómetro también se apreciaba este efecto. Finalmente, y teniendo en cuenta que a

la hora de caracterizar el ambiente se observó claramente que éste no excitaba las altas frecuencias, y

que además presentaba unos niveles de presión sonora a tener en cuenta, se pudo establecer que la

causa por la que todas y cada una de las gráficas presentan esa caída de tensión a altas frecuencias se

debe a la falta de excitación de las altas frecuencias por parte del ambiente.

El segundo de los objetivos marcados en el presente proyecto está relacionado con el procesamiento

de las señales, que tal y como se indicó en la introducción se realizaban mediante la digitalización y

el muestreo de una señal. Las señales fueron correctamente procesadas, y esto fue gracias al software

Pulse Reflex, capaz de procesar y digitalizar una señal que los micrófonos recogen de manera

analógica. El mismo Pulse es capaz de muestrear la señal introduciendo los parámetros que fueron

necesarios para ello, y además, al ser un software normalizado con las normas ISO, cumple con

todos los requisitos de medidas, incluyendo el cumplimiento del teorema de Nyquist ya que éste es

el principal teorema para el muestreo de señales.

Para el caso de los ensayos del sonómetro, incluye en su unidad un propio sistema de procesamiento

y post procesamiento de señales, es decir, al recibir la señal analógica es capaz de digitalizarla y

muestrearla en cuestión de microsegundos.

Como parte del procesamiento de señales se utilizaron los tercios de octavas, que son los filtros más

E

76

utilizados para todo lo relacionado con la acústica y el aislamiento de recintos. El procesamiento en

tercios de octavas de cada uno de los ensayos permitió, además, una fácil comparación de todos los

resultados aportados por los distintos instrumentos de medida.

Con todo esto se puede concluir que las señales tratadas durante todos los experimentos fueron

correctamente procesadas y ayudaron a la consecución del objetivo primordial del proyecto, con la

aportación además de diversos programas como Matlab y Excel para la representación de los datos

obtenidos de manera satisfactoria.

El último de los objetivos que se pretendía alcanzar se corresponde con el manejo precisamente de

esos instrumentos de medida, es decir, en cierta medida este objetivo está estrechamente relacionado

con el procesamiento de señales, puesto que fue a través de estos instrumentos donde se definieron

los parámetros y pautas para que el procesamiento se efectuara de manera correcta.

El manejo de estos instrumentos se llevó a cabo sin ningún tipo de problema, quedando descritos al

detalle estos instrumentos tanto físicamente como paso a paso su configuración. Se ha elaborado una

especie de guía con las distintas opciones que ofrecen los instrumentos, elaborada con el fin de que

si con posterioridad algún usuario hiciese uso de los instrumentos solo tenga que acudir a este

documento y analizar las distintas opciones para la configuración más adecuada en ese supuesto.

También se ha incluido en cada punto del proyecto la configuración concreta que se realizó en el

momento de las mediciones, para que en el caso que algún usuario continúe con estas mediciones,

utilizándolas como base para nuevas investigaciones, le sea lo más sencillo posible comprender y

manejar los distintos parámetros usados para estos ensayos.

Aunque no se profundizó en el tema relativo a la normativa de ruido, se estudiaron y analizaron los

distintos índices que aparecían en dicha normativa, facilitando la compresión en la lectura de datos

que posteriormente ofrecían los distintos instrumentos. Muy ligado al tema de los distintos índices

de ruido, se encuentra todo el tema relacionado con la teoría de señales.

En este aspecto, se manejaron numerosos conceptos todos ellos relacionados con la teoría de señales.

Se han utilizado elementos como son los filtros, definiéndose los distintos tipos de filtro existentes y

sus principales características. Además se han tenido que estudiar teoremas como el teorema de

Nyquist, el procedimiento de digitalización de una señal, etc… Todos estos conocimientos

adquiridos y requeridos para la compresión y el análisis de los distintos ensayos efectuados se

podían considerar como uno de los objetivos secundarios de este proyecto.

Hablando en términos de resultados, y teniendo en cuenta que lo que se pretendía conseguir con este

proyecto era analizar la sonoridad del aula, es concluyente decir que la puerta de metal aporta una

insonoridad importante, siendo los niveles medios de la atenuación en torno a 45dB. Esto tendrá

sentido y entra dentro de la lógica, puesto que al tratarse de un lugar de trabajo dentro de un taller

donde generalmente se trabajará a altos niveles de presión sonora, es importante que posea una

adecuada insonorización.

Como posibles desarrollos posteriores a esta investigación se podría realizar un estudio de la

insonoridad correspondiente al Aula del laboratorio, estudiando los niveles de presión sonora

presentes dentro del Aula y acudiendo a la normativa para comprobar si cumple con las

especificaciones. En esta misma línea se podría utilizar este procedimiento para calcular la

impedancia de cualquier otro objeto fabricado con un material distinto y nuevamente comprobar su

insonoridad.

Otros de los posibles desarrollos que se podrían estudiar fuera de la Escuela y más enfocado al sector

aeroespacial, podría ser un estudio minucioso del ruido provocado por un avión, de cara a

insonorizar zonas residenciales cercanas a un aeropuerto. Así, comparando mediante la utilización

como base este documento y los procesos llevados a cabo durante el mismo, se podrían ensayar

distintos materiales y analizar el grado de insonoridad que puede presentar cada material.

Por último, y mediante la utilización de los distintos instrumentos detallados en el presente

77

documento se podría llevar a cabo el estudio paramétrico de distintas fuentes de ruidos, y llevarlas a

una comparación de todas ellas desde el punto de vista acústico y sonoro, analizando los distintos

niveles sonoros, su espectro, el rango de excitación frecuencial, etc.. y así poder comparar y

encontrar una fuente de ruido que se encuentre dentro de ciertos requisitos exigidos en otros futuros

proyectos.

78

79

ANEXO I: REPRESENTACIÓN DE

TODAS LAS MEDIDAS 1/3 OCTAVA

n este primer anexo será posible consultar todos los resultados de cada una de las repeticiones

de los distintos ensayos llevados a cabo durante todo el proyecto. Se representan siguiendo el

orden seguido durante el documento, situándose primero los ensayos realizados para

establecer la metodología de cálculo de la impedancia, seguidos de los resultados correspondientes a

los ensayos del sonómetro, y por último los ensayos para la identificación de las distintas fuentes.

I.1. Metodología para la estimación de la impedancia

I.1.1. Ruido ambiente

Figura I.1: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta

E

80


Figura I.3: Ensayo 1 Ruido Ambiente con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada


81

Figura I.5: Impedancia ensayo 1 Ruido Ambiente

Figura I.6: Impedancia ensayo 2 Ruido Ambiente

Figura I.7: Comparación de condiciones ambientales en distintos instantes

82

I.1.2. Ruido Blanco

Figura I.8: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta


Figura I.10: Ensayo 1 Ruido Blanco con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

83


Figura I.12: Impedancia ensayo 1 Ruido Blanco

Figura I.13: Impedancia ensayo 2 Ruido Blanco

84

I.1.3. Ruido Rosa

Figura I.14: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta


Figura I.16: Ensayo 1 Ruido Rosa con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

85


Figura I.18: Impedancia ensayo 1 Ruido Rosa

Figura I.19: Impedancia ensayo 2 Ruido Rosa

86

I.1.4.Comprobaciones y Comparaciones

Figura I.20: Representación de impedancia de cuatro ensayos y media de la impedancia

Figura I.21: Impedancia Media

Figura I.22: Suma de impedancia ruido blanco a señal rosa

87

Figura I.23: Suma de la impedancia rosa a señal ruido blanco

88

I.2. Comprobación de cálculos para el sonómetro

I.2.1. Sonido ambiente



89



90

I.2.2. Ruido Blanco




91


I.2.3. Ruido Rosa


92




93

I.3.Identificación de Fuentes de Ruido en el taller T1

I.3.1. Compresor

Figura I.36: Resultados correspondientes a los ensayos del compresor del taller

I.3.2. Motor de la grúa

Figura I.37: Resultados correspondientes a los ensayos del motor de la grúa del taller

94

I.3.3. Corte de metal

Figura I.38: Resultados correspondientes a los ensayos del corte de probetas de metal

I.3.4. Corte de hormigón


95


Figura I.41: Ensayo 1 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta

Figura I.42: Ensayo 2 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 abierta

96

Figura I.43: Ensayo 1 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

Figura I.44: Ensayo 2 corte de hormigón con la puerta del aula 8 del taller T1 cerrada

97

ANEXO II: CARACTERÍSTICAS Y

PROCESAMIENTO DE ARCHIVOS

.UFF

n este anexo se explica todo lo relativo a los archivos .UFF, que como bien se ha comentado

durante los análisis realizados a lo largo del documento, representan el formato de archivo en

que Pulse Reflex procesa los resultados recogidos en los micrófonos. Aquí se definirá que es

exactamente un archivo .UFF y se describirá el procedimiento usado para su lectura.

Un archivo .UFF contiene datos en formatos ASCII y binarios. Los formatos ASCII son un conjunto

de códigos basados en el alfabeto latino que utiliza siete bits para representar el conjunto de

caracteres que lo conforman.

-1

1858

0 3 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0

0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00

0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00

0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00

NONE NONE

NONE

-1

-1

58

Signal 1: Signal 1

NONE

20-Mar-18 16:30:19

E

98

NONE

CPB normalizado

2 0 0 0 NONE 0 0 NONE 0 0

2 31 0 0.00000E+00 0.00000E+00 4.85533E+00

18 0 0 0 Frequency Hz

21 0 0 0 Sound Pressure (Pa)^2

0 0 0 0 NONE NONE

17 0 0 0 Time s

1.60000E+01 1.68444E-10 2.00000E+01 2.29251E-10 2.50000E+01 3.37643E-10

3.15000E+01 5.91252E-10 4.00000E+01 3.24210E-09 5.00000E+01 1.48240E-06

6.30000E+01 6.70186E-06 8.00000E+01 2.96116E-06 1.00000E+02 2.66876E-05

1.25000E+02 3.38178E-05 1.60000E+02 2.54178E-05 2.00000E+02 2.81195E-05

2.50000E+02 3.38310E-05 3.15000E+02 1.87397E-05 4.00000E+02 1.99089E-05

5.00000E+02 2.93049E-05 6.30000E+02 1.16912E-05 8.00000E+02 9.19128E-06

1.00000E+03 1.60634E-05 1.25000E+03 1.37144E-05 1.60000E+03 1.43489E-05

2.00000E+03 2.87355E-05 2.50000E+03 1.25124E-05 3.15000E+03 4.06102E-06

4.00000E+03 8.16984E-07 5.00000E+03 2.10455E-09 6.30000E+03 2.55773E-10

8.00000E+03 1.50990E-10 1.00000E+04 1.14750E-10 1.25000E+04 9.43722E-11

1.60000E+04 7.96955E-11

-1

-1

1858

0 3 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0

0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00

0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00

0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00

NONE NONE

99

NONE

-1

-1

58

Signal 2: Signal 2

NONE

20-Mar-18 16:30:19

NONE

CPB normalizado

2 0 0 0 NONE 0 0 NONE 0 0

2 31 0 0.00000E+00 0.00000E+00 4.85533E+00

18 0 0 0 Frequency Hz

21 0 0 0 Sound Pressure (Pa)^2

0 0 0 0 NONE NONE

17 0 0 0 Time s

1.60000E+01 5.17040E-10 2.00000E+01 9.14259E-10 2.50000E+01 1.85921E-09

3.15000E+01 5.30810E-09 4.00000E+01 1.58066E-07 5.00000E+01 2.43601E-05

6.30000E+01 3.29423E-05 8.00000E+01 5.86294E-05 1.00000E+02 2.22700E-04

1.25000E+02 7.35897E-04 1.60000E+02 2.51407E-03 2.00000E+02 4.69169E-03

2.50000E+02 5.74093E-03 3.15000E+02 5.91742E-03 4.00000E+02 2.50193E-03

5.00000E+02 4.99661E-03 6.30000E+02 3.83791E-03 8.00000E+02 5.38923E-03

1.00000E+03 5.52380E-03 1.25000E+03 3.13299E-03 1.60000E+03 2.96778E-03

2.00000E+03 3.08674E-03 2.50000E+03 1.94761E-03 3.15000E+03 2.18627E-03

4.00000E+03 4.10473E-04 5.00000E+03 1.08948E-06 6.30000E+03 1.64504E-07

8.00000E+03 1.04858E-07 1.00000E+04 8.09230E-08 1.25000E+04 6.67131E-08

1.60000E+04 5.63941E-08

-1

100

Esto representa un ejemplo de archivo .UFF que se corresponde con el ensayo

“sala8_cerrado_fuente_rosa_1”.El formato de archivo 58 es estándar para la comunidad en

cuanto al análisis modal se refiere. El formato define un encabezado que contiene información

general sobre los datos contenidos en el archivo como pueden ser el tipo de función, dirección

de la respuesta así como información especifico del canal como serán las unidades en la que se

han realizado las medidas, los tipos de datos etc..

Para reducir el espacio de almacenamiento y el tiempo de carga se recurrió al formato binario,

que presentan la misma información que el tipo ASCII pero variando el modo en el que se

almacenan los valores de los datos.

En los archivos .UFF utilizados en este proyecto se muestran las dos señales correspondientes a

los dos micrófonos. Además de indicar la fecha y la hora a la que se realizó la medida, presenta

dos columnas de datos, definiéndose la magnitud física que se mide en cada una y las unidades

en la que se representan. Se tratan de mediciones de presión sonora calculadas en pascales al

cuadrado que se obtienen para cada valor de frecuencia definida en hertzios.

Una vez se obtiene el archivo .UFF, se procede a su procesamiento y posterior representación de

los resultados a través de un código de Matlab. Para elaborar los distintos códigos de Matlab se

partió de un primer código básico con el nombre de “Prueba”. Este código realiza la función de

representar las respuestas tanto dentro como fuera del aula, permitiendo mediante pequeñas

variaciones elaborar códigos más complejos que permitan representar la impedancia, la media

de la impedancia, etc...

Figura II.1: Código Matlab para lectura de archivo .UFF

El archivo es llamado en la primera línea de código mediante comillas y la extensión .UFF.

Seguidamente hay que ejecutar un código que permite a Matlab leer los datos del archivo y

definirlo como un bloque de datos. Este código se llama “readuff” y permite leer el archivo

.UFF indicado entre paréntesis.

101

Una vez se tienen los datos leídos, para la representación de la gráfica se toman los datos de la

posición correcta y se representan en Matlab con el comando “Plot”. Estos datos al ser las

unidades pascales al cuadrado se les calcula la raíz cuadrada previamente y posteriormente se

representan en una escala logarítmica referenciados a 20μPa. Jugando con este archivo Matlab

se obtienen los distintos códigos elaborados para la realización de este proyecto, que se pueden

consultar junto al documento.

102

103

Bibliografía

[1] D. Jose Luis Checa Martín, Guía practica para el analisis y la gestióndel ruido industrial ,

Fremap, 2013.

[2] Marta Ruiz Costa-Jussà y Helenca Duxans Barrobes, Conceptos de señales y sistemas,

Universitat Oberta de Catalunya, 2015.

[3] Thanos Antoulas, Richard Baraniuk, Steven J. Cox, Benjamin Fite, Roy Ha, Michael Haag,

Don Johnson, Ricardo Radaelli-Sanchez, Justin Romberg, Phil Schniter, Melissa Selik, JP

Slavinsky, Ricardo von Borries, Señales y Sistemas, Richard Baraniuk, 2013.

[4] María Cano Adán, Descripcion de la metodologia empleada para el tratamiento y análisis de los

datos, Universidad Politécnica de Madrid, 2015

[5] Instruction Manual Sonometer Level NL-42/NL-52, Rion, 2016

[6] UNE-EN ISO 140-5:1999. Acústica. Medición del aislamiento acústico en los edificios y de los

elementos de construcción. Parte 5: Mediciones in situ del aislamiento acústico a ruido aéreo de

elementos de fachadas y de fachadas. AENOR, 1999

[7] UNE-EN ISO 717-1:1996. Acústica.Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de

los elementos de construccion. Parte 1: Aislamiento a ruido aéreo. AENOR, 1997

104

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