RUIDOS Y VIBRACIONES EN LOS SISTEMAS DE VENTILACIÓN

1. RUIDOS Y VIBRACIONES EN LOS SISTEMAS DE VENTILACIÓN ESCUELA TECNICA SUPERIOS DE NGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN AUTOR: DAVID IZQUIERDO GARCÍA

2. INTRODUCCIÓN • Ruido de ventilación • Control de ruido en sistemas de ventilación • Criterios para el control de ruido en sistemas de ventilación • Vibraciones

3. Ruido de ventilación • Ventilador: aparato capaz de propulsar aire gracias a un propulsor giratorio mecánico. Posee al menos una cavidad de entrada y otra de salida • Propulsor giratorio: transmite la energía mecánica desde el eje del ventilador a la corriente de salida • Se presupone un buen diseño • Ruido de los álabes • La frecuencia del álabe determina el tono fundamental • La principal dificultad radica en el componente discreto causado por la frecuencia • Tipos de ventiladores • Ventiladores centrífugos • Ventiladores de flujo axial

4. Ventiladores centrífugos • Se caracteriza por el tipo de álabe empleado • Provoca movimiento de aire y genera una presión gracias en parte a la acción centrifuga producida por las aspas de la hélice y en parte a la velocidad de giro. • Álabes inclinados, curvados y en sentido contrario a la marcha • Diferentes componentes frecuenciales • Ej: ventiladores radiales o ventiladores radiales modificados

5. Ventiladores centrífugos

6. Ventilador de flujo axial

7. Ventiladores de flujo axial • Transmiten la energía al aire por medio de un movimiento de giro produciendo un remolino que no es lo mas adecuado para un flujo eficaz de aire a través del conducto adyacente. • Para mejorar su eficiencia es necesario añadir guías que enderecen el flujo. • Tipos de ventiladores de flujo axial: • Ventiladores axiales con aletas guía • Ventiladores tuboaxiales • Ventiladores helicoidales

8. Ventiladores axiales • Incorpora aletas de salida de aire • Más eficaz • Bajas , medias o altas presiones • Ruido ligeramente mayor que la ventilación centrífuga • Su espectro posee un componente muy alto de frecuencia de álabe.

9. Ventiladores tuboaxiales • Coste inicial menor. • Se emplea cuando exista un alto índice de flujo de aire a baja presión relativa • Su espectro contiene un componente muy alto de frecuencia del álabe.

10. Ventiladores helicoidales • Se emplea en compartimentos aislados no conectados al sistema de conductos • Se utilizan en bajas presiones y son capaces de soportar grandes flujos de aire • Los niveles sonoros son ligeramente superiores a los anteriores pero al ser ruidos de bajas frecuencias son complicados de atenuar

11. Control de ruido en sistemas de ventilación • Los elementos de un sistema de ventilación que generan mayor intensidad de ruido son el ventilador de propulsión y el ventilador de retorno. • Los ventiladores centrífugos producen ruidos situados por lo general a lo largo del espectro completo de frecuencias audibles alcanzando su valor máximo en las bajas frecuencias, habitualmente entre 31,5 y 250 Hz • Los niveles más bajos de ruido se producen con diferencia cuando se utiliza el ventilador en su área de máxima eficacia de la curva de rendimiento.

12. Diseño aerodinámico • Si el sistema no cuenta con un adecuado diseño aerodinámico puede incrementarse el nivel de ruido y el espectro puede asimismo ampliarse, especialmente hacia las frecuencias bajas • El flujo de aire de entrada y salida del ventilador debe ser lo mas suave posible para disminuir turbulencias • En el ejemplo de unos a otros hay una diferencia de 30 dB

13. Atenuación de sonido en conductos • el ruido de un sistema de conductos se verá atenuado por pérdidas de propagación en los siguientes medios: • Conductos no revestidos • Conductos revestidos • Bifurcación de potencia en las ramificaciones • Atenuación en tubos acotados • Pérdidas por reflexión final • Silenciadores

14. Conductos no revestidos • En este medio el ruido se vera atenuado por la transmisión de energía acústica a través de las paredes del conducto provocando vibración y a continuación radiando el ruido al espacio próximo al conducto • El nivel sonoro radiado depende de: • El nivel sonoro dentro del conducto • El área de la sección transversal del conducto • La longitud del conducto • La pérdida de transmisión de sus paredes

15. Conductos revestidos • La atenuación se debe al recubrimiento del conducto con material absorbente • Como consecuencia podría producir ruido retumbante

16. Bifurcación de potencia en las ramificaciones • Cuando una ramificación parte del conducto principal la potencia sonora transmitida a lo largo del conducto se divide entre la ramificación y la continuación del conducto principal con una relación proporcional a las áreas de ambos conductos • La atenuación sonora resultante puede ser expresada del siguiente modo: Atenuación =10log(area_rama_secundaria/area_rama_ principal) ;expresada en dB • Ejemplo: si la ramificación tiene un 4% del área del conducto principal, se transmitirá a su través el 4% del sonido. El nivel de potencia sonora del ruido en una ramificación estará 14 dB por debajo del conducto de la rama principal

17. Atenuación en tubos acotados • Reflejan parte del sonido de vuelta hacia la fuente, produciendo turbulencias • Las turbulencias son menores en tubos circulares • Las turbulencias pueden ser reducidas mediante aspas giratorias que facilitan un flujo aerodinámico del aire • Estas aspas son también muy sensibles y una mala instalación de ellas puede producir también ruidos inesperados

18. Pérdidas por reflexión final • Al finalizar la trayectoria del conducto se produce un cambio en la sección, ya que el área del conducto es pequeño en relación al muro en el que desemboca, y el sonido se refleja de nuevo en dirección al ventilador • Este problemas es mayor en pequeños conductos a bajas frecuencias ya que allí la longitud de onda es grande en comparación con las dimensiones del conducto

19. Silenciadores • Si necesitamos niveles de potencia menores que los generados el ventilador con un diseño adecuado, es necesario añadir silenciadores al sistema • También llamados atenuadores de sonido • La mayor parte de ellos son de tipo absorbente, ya que este modelo posee características de atenuación de banda ancha

20. Silenciadores • Es un dispositivo que se inserta en el conducto con el fin de proporcionar una mayor atenuación que la ofrecida por un conducto revestido de la misma longitud • Se subdivide en conductos menores gracias a separadores revestidos con material absorbente de sonido • Posee tres características básicas en función de la velocidad del aire a la entrada: • Pérdida por inserción • Caída de presión • Ruido propio

21. Silenciadores

22. Pérdida por inserción • Es la diferencia de nivel de potencia sonora en decibelios en un punto dado del sistema solo por añadir el silenciador • La pérdida por inserción varía mucho con la velocidad del aire

23. Caída de presión • Un silenciador puede producir una caída de presión del aire en pascales a lo largo de si mismo. • Generalmente una baja caída de presión produce una baja pérdida por inserción

24. Ruido propio • Es el ruido propio del silenciador generado por el flujo del aire a su través. • En principio este ruido no presenta problemas, pero en casos donde el aire fluya a alta velocidad o que el ruido ambiental del local sea muy bajo( como en teatros) los silenciadores podrían dejar de ser útiles para ser todo lo contrario

25. Criterios para el control de ruido en sistemas de ventilación • Una consideración importante es la referida a la localización de espacio suficiente en el edificio para la disposición de un equipo de ventilación energéticamente eficaz y para la colocación adecuada de tuberías, controles y mecanismos terminales, con el fin de minimizar la propagación del ruido de estos elementos a través del sistema de distribución de aire • El alto coste de edificación tiende a disuadir el uso de sistemas centrales y a estimular el uso de sistemas mas pequeños y menos eficaces situados en cada piso del edificio produciendo los siguientes problemas: • Exigencia de construir aislamientos difíciles de instalar debido a la existencia de muros • Exigencia de construir silenciadores debido a la poca distancia entre los orificios de entrada o salida y los lugares donde se suministra el aire produciendo una mayor resistencia al flujo de aire del sistema

26. Sistemas de clasificación de ruidos • Los sistemas mas habituales de clasificación son el nivel sonoro de ponderación, las curvas NC y las curvas RC. • El uso de estos sistemas es válido solamente para ruidos continuos y estables que no muestren fluctuaciones obvias de nivel a lo largo del tiempo.

27. Nivel sonoro con ponderación A • El nivel sonoro ponderado en la escala es muy utilizado debido a que es muy simple y se expresa con un solo número. Sin embargo, debido a que solo se limita a dar la intensidad del ruido y no suministra ninguna información sobre el perfil del espectro sonoro su utilidad es reducida. La escala A se relaciona bien con la sensibilidad del oído en cuanto a la intensidad, no así en cuanto a la calidad. Dos ruidos con el mismo nivel pero con distintas características espectrales pueden juzgarse de manera distinta por la misma persona. • Para determinados diseños de sistemas es preferible emplear los niveles de presión sonora de las curvas NC y RC

28. Nivel sonoro con ponderación A

29. Curvas NC (noise criteria) • Estas curvas definen el límite, por cada banda de octava de frecuencias, que el espectro de un ruido no debe rebasar para lograr un nivel que sea aceptable para los ocupantes. • Estas curvas presentan dos problemas: • Si el espectro se aproxima a la curva NC a bajas frecuencias , se juzgara como retumbante. Si el espectro se aproxima a la curva NC a altas frecuencias, se juzgara como silbante • Si el espectro es tangente a la curva NC en una sola banda su nivel puede ser inferior al deseado para cubrir una conversación u otro sonido. Para que esto ocurra es necesario que el espectro se aproxime al de una curva NC al menos en tres octavas de banda contiguas.

30. Curvas NC (noise criteria)

31. Curvas RC(room criteria) • Un ruido que se ajuste a las bajas o a las altas frecuencias resultara equilibrado, justo lo contrario de lo que ocurría con las curvas NC. • Si la intensidad no es muy alta interfiere en la compresión humana de la voz menos que cualquier otra de la misma intensidad ponderada pero de espectro mas separado de la curva. • Características: • El espectro de referencia se obtiene mediante la media aritmética de los niveles de presión sonora a 500 y 2000 Hz del espectro analizado • El espectro analizado no debe diferir en mas de 50 dB a frecuencias de 500 Hz o inferiores puesto que sino seria un espectro sordo. • Para frecuencias superiores a 1000 Hz el espectro analizado no debe diferir en más de 3 dB puesto que sino seria silbante

32. Curvas RC(room criteria)

33. Vibraciones • Las vibraciones suelen producir efectos negativos a niveles muy superiores al umbral de audibilidad humana • Algunos sistemas pueden emitir ruidos a muy bajas frecuencias que son perjudiciales