Hay tres medios principales para mejorar NVH (Ruido, vibración y dureza):
1. La reducción de la intensidad de vibraciones en la fuente, como en la toma de una fuente de ruido más tranquilo con un silenciador, mejorando el balanceo.
2. La interrupción de la trayectoria del ruido o vibraciones, con barreras para el ruido) o aisladores (por vibración).
3. La absorción de la energía, como por ejemplo con amortiguadores de ruido de la fuente, medios y protectores.
Decidir cuál de estos (o qué combinación) para utilizar en la solución de un problema en particular es uno de los desafíos que enfrenta el ingeniero dedicado a NVH.
Los métodos específicos para mejorar NVH incluyen el uso de amortiguadores de masa sintonizados , subtramas , el equilibrio , la modificación de la rigidez o la masa de las estructuras, resintonizar los escapes y la ingesta , la modificación de las características de los aisladores elastoméricos, la adición de amortiguar el sonido o la absorción de los materiales, o mediante el control activo de ruido . En algunas circunstancias, los cambios sustanciales en la arquitectura del vehículo puede ser la única manera de curar algunos problemas.
Se tienen tres tipos de causas de ruido:
Causas mecánicas: El proceso de fabricación del motor lleva consigo deformaciones o desalineaciones en el motor, suelen pasar en el rotor (parte giratoria) y en el estator (parte fija).
Causas aerodinámicas: Se produce por la ventilación del motor, en motores pequeños o medianos la potencia de este ruido suele ser 1/5 del total de la potencia. Es un ruido de banda ancha.
Causas magnéticas:Suele producirse en los espacios de aire entre el estator y el rotor.
Métodos para reducir el ruido:
Colocar material absorbente delante del ventilador a modo de silenciador. Colocar un tubo en ángulo recto en la salida de aire, con esto se reduce entre 5
y 10 dB.
Una máquina está formada por varias piezas así que tendremos varias fuentes de ruido. Un esquema del origen del ruido y de su tratamiento es el de la siguiente figura:
Normalmente las medidas de control son más efectivas cuanta más cerca se produzcan de la fuente, pero sucede que suelen ser más caras, por lo que muchas veces no conviene. El orden de economía de las opciones anteriores sería:
Rodear la máquina con un cerramiento.
Añadir conductos revestidos de material absorbente.
Montar la maquina sobre aisladores de vibración.
Instalar materiales absorbentes en la habitación.
Usaremos la siguiente técnica para reducir el nivel de ruido:
TABLA 3.2.1 PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN EN MATERIALES ACÚSTICOS6
Cerramiento
El cerramiento será por medio de acrílico ya que es Fabricado con Monómero de Metacrilato de Metilo virgen por el sistema de colada en celda, se puede fabricar cristal, blanco y color con Distintos acabados y texturas, es un material apto que puede estar en contacto con alimentos. Posee una densidad aproximada de 2000 Kg / m3 .
En lo referente a su durabilidad, posee buena resistencia mecánica y rigidez, posee una excelente resistencia a los agentes atmosféricos, como también al calor, lo que lo hace un material resistente y muy durable; se puede lograr darle brillo o cualquier otra textura que le da un atractivo estético, sin embargo a altas temperaturas puede llegar a ser muy peligroso y nocivo para la salud.
Su impacto ambiental es favorable por siendo un material reciclable, no atenta contra el medio ambiente.
MATERIAL ESPESOR (m) ߩ(Kg/݉ଶ) FREC (Hz) PT (dB)
Fórmulas utilizadas para la Absorción de los materiales de la Propuesta “A” y “B”.
Dónde: α = coeficiente de absorción
Por lo tanto la absorción de un material está dado por: A = α * S
Dónde α = coeficiente de absorción S = superficie
A = absorción total
Atotal = α1S1 +α2S2 + … + αnSn
Dónde: α = coeficiente de absorción S = superficie
A = absorción total
α = Atotal/ St con: S1 + S2+ …+ Sn
Dónde: α = coeficiente medio de absorción St= superficie total
ן ݐ ൎ 4 4 cosଶ݈݇ ሺఘమమ ఘభభ) ଶݏ݅݊ଶ݈݇ ן ݐ ൎሺߩ Ͷߩଷܥଷߩଵܥଵ ଷܥଷ ߩଵܥଵ)ଶܿݏଶ݇ଶ݈ ሺߩଶܥଶߩଷܥଷߩଵܥଵȀߩଶܥଶ)ଶݏ݅݊ଶ݇ଶ݈ Si ߩଵܥଵൌ ߩଷܥଷ->aire ߩଶܥଶب ߩଵܥଵ PT=10logூ ூ௧ donde: It= Intensidad transmitida Ii= Intensidad incidente
MATERIALES PROPUESTOS “A”:
PARED 1 Y 2:Vidrio de 0.5”+Aire 20mm+ Vidrio de 0.5”+ Marcos de Madera+ Ventilas (Pared 1 entrada de aire y Pared 2 salida de aire)
Principio de Ventilas de aluminio con material absorbente para las paredes 1 y 2:
ENTRADA DE AIRE (PARED 2):
PARED 3:Vidrio de 0.5”+Aire+ Vidrio de 0.5”+ Marcos de Madera+ Ventilador
PARED 4:Vidrio de 0.5”+Aire+ Vidrio de 0.5”+ Marcos de Madera+ Ventilas+ Escape
PARED 5:Vidrio de 0.5”+Aire+ Vidrio de 0.5” Marcos de Madera+ Tablero
AISLAMIENTO TOTAL dB(A)= 18.93 dB(A)
MATERIALES PROPUESTOS “B”:
PARED 1:Madera de 1” + Lana de vidrio (Fieltro 14Kg/m³)25mm+ Fibra de Vidrio (50mm)+ Madera de 1” +Ventilador
PARED 2:Madera de 1” + Lana de vidrio (Fieltro 14Kg/m³)25mm+ Fibra de Vidrio (50mm)+ Madera de 1”
PARED 3 y 4:Madera de 1” + Lana de vidrio (Fieltro 14Kg/m³)25mm+ Fibra de Vidrio (50mm)+ Madera de 1” +Ventilas
SALIDA DE AIRE (PARED 4):
PARED 5:Vidrio (0.5”)
PARED 6:Madera de 1” + Lana de vidrio (Fieltro 14Kg/m³)25mm+ Fibra de Vidrio (50mm)+ Madera de 1” +Neopreno 1.5”
AISLAMIENTO TOTAL DE LA PROPUESTA “B”dB(A)= 36 dB(A)
Sobre el problema de la contaminación del aire por el escape. Se instalará un tubo adaptado al escape donde la salida del aire contaminado con diesel se desechara por una campana al final de este tubo, esto con la finalidad de la salud de los estudiantes y los profesores.
Ruedas.
Se colocarán ruedas de goma para evitar las vibraciones que generan nuestro motor, ya que las que tiene son duras y esto hace que se propagué las vibraciones al piso del laboratorio.
Almacén.
Se tiene también el problema de que las vibraciones llegan al almacén debido a que el motor está pegado a la pared, se sugiere alejarlo para evitar las vibraciones.
Entre los controles de ingeniería que reducen el nivel de ruido de los procesos tenemos: a) Mantenimiento
- Remplazo ajuste de piezas gastadas o desbalanceadas de las máquinas. - Lubricación de las piezas de las máquinas y empleo de aceites de corte. - Forma y afilado adecuado de las herramientas de corte
b) Remplazo de máquinas
- Máquinas más grandes y lentas en vez de otras más pequeñas y rápidas. - Prensas en lugar de martillos.
- Prensas hidráulicas en lugar de las mecánicas. - Correas de transmisión en vez de engranajes.
c) Sustitución de procesos
- Compresión en vez de remachado por impactos. - Soldadura en vez de remachado.
- Trabajo en caliente en lugar de en frío. - Prensado en vez de laminado o forjado
3.3 ESTUDIO ECONÓMICO
Vidrio.
Es un material útil y fácil de encontrar, su valor económico es accesible, ronda los $150 por metro cuadrado, no es muy cómodo con respecto a otros materiales.
Madera ordinaria.
Una madera maleable y de fácil manejo para construcciones de muebles y demás aplicaciones en la construcción, tiene un precio justo en relación con gran aplicabilidad y versatilidad, pues su precio oscila entre los $1,500 y $2,000 pesos por bloques de 3m×15cm× 25cm o láminas de 1 y 2cm de espesor de 2m x 1.22m.
En caso de ser realizado este proyecto, se proponen los siguientes materiales con el costo estimado, incluyendo su mano de obra y el diseño. En cuanto la mano de obra y diseño:
Aproximadamente tarde 15 días, en realizar mediciones y diseño.
El carpintero tardaría en realizar los cambios aproximadamente 1 mes, trabajando 8 hrs diarias, los costos anteriores, es suponiendo que la escuela comprara los materiales y herramientas por sí misma. De no ser así el costo de realización del control de ruido por el carpintero será de $15,000.
Diseño, Material y mano de obra Carpintero Ingeniero $5,000 $11,000 Diseño de control de ruido para el laboratorio de ISISA $16,000
Soporte para motor.
El soporte de motor es para evitar vibraciones y desgaste entre las partes metal- mecánicas el soporte para motor ronda entre los $ 65000.
Neopreno.
Neopreno es el nombre genérico con que se designan los elastómeros sintéticos a base de cloropreno. Los neoprenos constituyen uno de los primeros cauchos sintéticos(1931).Los vulcanizados de neopreno, en todos sus tipos, se asemejan a los del caucho natural en las propiedades físicas básicas; pero son muy superiores en muchas propiedades específicas como la resistencia al deterioro por los aceites, los disolventes, la oxidación, la luz solar, la flexión, el calor y las llamas. La resistencia a las llamas es probablemente su propiedad más singular, y es debida a su contenido de cloro.
El neopreno es uno de los cauchos especiales de mayor uso. No se vulcaniza con azufre. El óxido de Cinc es el material preferido para la formación de ligero entrecruzamiento. Los vulcanizados a base de este polímero tienen alta resistencia a la tracción en ausencia de cargas reforzantes, alta resistencia a aceites, calor y luz solar. Se utiliza en recubrimiento de cables, mangueras industriales, formulación de pinturas, etc. Es más resistente a los agentes químicos que el caucho natural. Su costo ronda por $160 x metro.
Lana mineral
Los productos de Lana Mineral y de Lana de Roca son aislamientos térmicos y acústicos. Su origen mineral y composición química aseguran una perfecta estabilidad a altas temperaturas (650ºC / 1100ºF). Son químicamente inertes y resistentes a los agentes externos. Sus características los hacen resistentes a vibraciones y son estables aún en medios húmedos. No poseen contraindicaciones de ninguna índole por razones de higiene y seguridad, ni exigen precauciones especiales para su uso. Su costo ronda entre los $180 x metro
USOS RECOMENDADOS VENTAJAS
Aislamiento contra incendio, calderas, hornos, ductos, tanques, tubería de vapor, contenedores, principalmente. • Máxima eficiencia Térmica • No Favorecen la corrosión • Ahorro directo en el consumo de energía • Reducen el ruido y la emisión de contaminantes al medio ambiente • Fácil aplicación y manejo Fibra de vidrio
La Fibra de Vidrio se fabrica a partir de arenas, silicatos y boratos, elementos naturales que dan como resultado un producto incombustible dotado de las características necesarias para funcionar como un eficiente aislante termoacústico.
Productos • RF3000 ( Ductos de aire acondicionado)
• Placas de fibra de vidrio R4000 ( Tratamientos acústicos y térmicos)
• Colchas de fibra de vidrio RW4300 Y R4W600 (Tuberías y equipos industriales) • Medias Cañas (Recubrimiento de tuberías)
• MBI (Techos de naves industriales)
• DUCT LINER (Interior de ductos de aire acondicionado) http://www.ratsa.com/catalogo.php?linea=5
PROPUESTA “A” VENTAJA: ES FACIL DE
CONSEGUIR LOS MATERIALES Y PARA MAYOR COMODIDAD SE
UTIZARAN RIELES QUE DESPLAZARAN EL CERRAMIENTO HACIA
ARRIBA.
DESVENTAJAS:ES CARO EL VIDRIO Y NOS REDUCE MUY POCO EL RUIDO, SUSCEPTIBLE A LAS VIBRACIONES Y MANO OBRA POR PARTE DEL VIDRIO CARA. PRESUPUESTO: $14 800 (El costo
incluye la mano de obra y materiales) PROPUESTA “B”
VENTAJAS:REDUCE BASTANTE EL RUIDO GENERADO POR EL MOTOR,
NO ES CARO EN CUANTO MATERIALES Y MANO DE OBRA, ALTA DURABILIDAD, LOS MATERIALES UTILIZADOS
RESISTEN TEMPERATURAS ALTAS. PARA MAYOR COMODIDAD SE UTIZARAN RIELES QUE DESPLAZARAN
EL CERRAMIENTO HACIA ARRIBA.
DESVENTAJAS:LOS ALUMNOS TENDRAN QUE
OBSERVAR POR UN PEQUENO PEDAZO VIDRIO
(ARRIBA).
PRESUPUESTO:$ 10 400 (El costo incluye la mano de obra y
materiales) • Almacenes Comerciales • Industria • Eficiencia térmica • Resistente a la vibración • No favorece la corrosión • Fácil de instalar y manejar • Incombustible
CONCLUSIÓN
El laboratorio de ISISA necesitaba un aislamiento, para ello se realizó un análisis de control de ruido para llegar a una solución satisfactoria.
El laboratorio de ISISA es la principal fuente de ruido que afecta las actividades y la salud de los alumnos de la carrera de ISISA y secundariamente a los alumnos del laboratorio vecino ICA.
El control de ruido registrado fue muy elevado y de gran preocupación para la salud de los profesores y alumnos, es por eso que a continuación de dará una breve explicación de los más importantes puntos que se debe atacar ante problemas de este tipo:
Levantamiento de niveles de ruido: Se deben registrar los niveles de presión sonora (NPS) con mediciones que tengan representatividad espacial y temporal, es decir, se debe poner especial atención en que las fluctuaciones diarias de ruido dentro de un sector específico queden representadas en un único valor nivel de presión sonora (dBA); sólo si es necesario se deben dar valores por periodos parciales de tiempo (un ejemplo es la ejecución temporal de faenas ruidosas). Además, los puntos de medición deben ser escogidos en sectores donde la afluencia de trabajadores y/o alumnos sea continua o temporal principalmente. Se recomienda medir también sectores con concurrencia puntual de trabajadores y/o alumnos de modo de referencia.
Un mapa de ruido es una poderosa herramienta para un futuro análisis.
Evaluación de cargos, labores y sectores: Una medición por sí sola no nos entrega información relevante si no es analizada dentro de su contenido general. Es necesario externalizar el contenido de las mediciones para tener un registro que caracterice cargos, labores y sectores; se recomienda generar una matriz de riesgos que evalúe y contenga todos los ítems nombrados anteriormente. No olvidar que faenas de conducción de equipos móviles también se deben evaluar.
Además, el análisis del espectro sonoro es de vital importancia para identificar situaciones críticas, por ejemplo nos permite identificar ruidos con predominancias tonales o de banda angosta, lo cual resulta ser más molesto y dañino para el trabajador que un ruido de banda ancha, aunque sean de un nivel de presión sonora equivalente similar.
Programa de control de ruidos: Un correcto programa de control de riesgos siempre debe atacar el agente empezando por la fuente de emisión, luego por el medio de propagación y finalmente protegiendo al afectado. Chancadoras, molinos, compresores, sistemas de ventilación y sectores ruidosos en general son candidatos comunes que pueden ser sometidos a un control de ruido en fuentes o de medio; esto lo logramos
mediante encierros, empantallamientos, silenciadores, mantenimiento e incluso con montaje en sistemas antivibratorios (para evitar que la superficie donde está montada se comporte como una fuente sonora, que por lo general es de baja frecuencia).
Programa de conservación auditiva: Centrado principalmente en la protección directa del trabajado y/o alumno. Este debe fortalecerse en caso que el procedimiento de control de fuentes o de medios sea insuficiente. Los elementos de protección auditiva juegan un rol importante en esta etapa; el personal de higiene y seguridad debe seleccionar el protector adecuado para el tipo de ruido presente en los distintos lugares de trabajo. El programa se complementa con la información entregada por las mediciones de dosimetrías de ruidos y seguimientos audiométricos al personal.
Información y capacitación: Es de absoluta importancia informar a los trabajadores y/o alumnos de los riesgos que se adquieren al estar sometido al altos niveles de ruido, enseñarles a usar correctamente el protector adecuado, hacerlos reflexionar sobre las limitaciones que genera una hipoacusia, solicitarles información sobre molestias en sus labores generadas por el agente y escuchar sus quejas causadas por altos los altos niveles de ruido en distintos sectores. En resumen, es de responsabilidad de ambas partes (trabajador/alumno y empresa/escuela) lograr comunicación fluida y oportuna. El personal encargado de seguridad debe estar continuamente capacitándose con profesionales calificados en tema.
NOTA: Se optara por utilizar el vidrio como material aislante para nuestro cerramiento de la maquinaría, pero cabe destacar que para mejores resultados de aislamiento se da la siguiente propuesta:
I II III IV
K1 K2 K3 K4
VIDRIO VIDRIO VIDRIO
El ruido es uno de los agentes contaminantes más habituales en los puestos de trabajo, tanto en el sector de servicios como en el industrial. La relación entre la exposición laboral al ruido y sus efectos auditivos es bien conocida pero existen otros efectos difíciles de valorar relacionados con el ruido, que comprenden desde una “simple” molestia hasta alteraciones fisiológicas en diferentes órganos, no solamente en el oído (trastornos cardiacos, presión arterial inestable, trastornos estomacales, trastornos nerviosos, cansancio o fatiga, dolores de cabeza, insomnio, etc.), distracciones, interferencias en la comunicación o alteraciones psicológicas (irritabilidad, tensión, agresividad, etc.), disminución del rendimiento y efectos en el desempeño de la tarea. Hay que destacar que todos estos efectos tienen importantes consecuencias económicas y sociales.
Dado que dedicamos una importante cantidad de tiempo al trabajo y/o al estudio, la exposición del trabajador o alumno al ruido se debería eliminar o disminuir para así prevenir y evitar daños importantes. Es un error considerar que el ruido es inherente al desempeño de nuestra tarea aunque nos hayamos acostumbrado a su presencia.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS:
BIBLIOGRAFIA
[1] FLORIA Pedro Mateos.”La prevención del ruido en la empresa”. Fundación
Confemetal. Barcelona, España, 1999. 285 paginas.
[2] RECUERO López, Manuel. “Acústica Arquitectónica Soluciones prácticas”. Paraninfo,
Madrid, España, 1992.
[4] HARRIS Cyril “Manual de medidas acústicas y control de ruido”,Tercera Edición
Mc. Graw Hill
[5] ALTON Everest, F.Master “Handbook of acoustics”.Cuarta edición, McGraw-Hill.
Estados Unidos, 2001.
[6] KINSLER Lawrence, “E.Fundamentos de acústica.Noriega Lamusa”, Estados Unidos
de America, 1999. 524 paginas
[7] L. MIYARA F. “Control de ruido” UNR editora, 1era Edición, 487 páginas
[8] NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-081-ECOL-1994
“Límites máximos permisibles de emisión de ruido de las fuentes fijas y su método de medición”
[9] NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-011-STPS-2011
[10] SELECCIÓN DE PROCESOS DE TRABAJO Y DE MAQUINARIA CON BAJO NIVEL
REFERENCIAS
[1] Pérdidas por transmisión: www.bers.mty.itesm.mx/tesis/nyree.pdf Citado el 20/10/11
[2] Acústica arquitectónica:www.eumus.edu.uyCitado el 23/11/11
[3] Índice de valoración: http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(2)%20Analisis%20espe ctral/indices%20de%20valoracion%20de%20ruido.htm#Tabla 2Citado el 28/11/11 [4] Material de aislamiento: http://www.fiberglasscolombia.com/admin/assetmanager/images/notas/aislamiento/NTAi sl-Ind37.pdfCitado el 30/11/11
[5] The International Sound and Vibration Magazine from Brüel & Kjær No.1 ,2008
http://www.bksv.com/~/media/magazine%20articles/hq/200801/bruel%20and_kjaer_maga zine_01_2008_english.ashxCitado el 16/02/12
[6] NVH:
ANEXOS:
LEGISLACION Y RECOMENDACIONES
- Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales
- Real Decreto 2115/82, de 12 de agosto. Norma Básica de la Edificación NBE-CA-88 sobre Condiciones Acústicas en los edificios.
- Real Decreto 286/2006, de 10 de marzo sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición al ruido. Real Decreto 486/1997 de 14 de abril de disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo y su guía técnica correspondiente.
- Real Decreto 488/1997 de 14 de abril de disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas al trabajo con equipos que incluyen pantallas de visualización y su guía técnica correspondiente.
- Real Decreto 485/1997, de 14 de abril sobre disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo y su guía técnica correspondiente.
- Real Decreto 1215/1997 de 18 de julio por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo.
- Real Decreto 1495/1986, de 26 de mayo, del MIE por el que se aprueba el Reglamento de Seguridad en las Máquinas y modificaciones posteriores.
- Real Decreto 1435/1992, de 27 de noviembre sobre aproximación de las legislaciones de los Estados miembros relativas a máquinas.
- Real Decreto 56/1995, de 20 de enero, por el que se modifica el RD 1435/92 anterior. - ASHRAE 2001 Fundamentals Handbook Chapter7: Sound and vibration.
- RITE ITE 02.2.3 Ruidos y vibraciones, 1998.
- Guidelines for community noise. OMS. Ginebra 1999.
- Norma UNE 74-024-92 (ISO 2204): Guía para la elaboración de normas sobre la medida de ruido aéreo y la evaluación de los efectos sobre el hombre.
- Norma UNE 74-022-81 (ISO-R-1966): Valoración del ruido en función de la reacción de las colectividades.
- Norma UNE-EN ISO 9921:2004: Ergonomía, evaluación de la comunicación verbal.
- Norma UNE-EN ISO 9241-6:2000: Requisitos ergonómicos para trabajos de oficina con pantallas de visualizaciónde datos (PVD) Parte 6: Requisitos ambientales.
- Norma UNE 74-023-92: Acústica. Determinación de la exposición a ruido en el trabajo y estimación de las pérdidas auditivas inducidas por el ruido.
- Norma UNE-EN ISO 11690-1:1997. Acústica. Práctica recomendada para el diseño de lugares de trabajo con bajo nivel de ruido que contienen maquinaria. Parte 1: estrategias de control del ruido.