RUIDOS Y VIBRACIONES EN LOS SISTEMAS DE VENTILACI

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RUIDOS Y VIBRACIONES EN LOS SISTEMAS DE
VENTILACIÓN

• ESCUELA TECNICA SUPERIOS DE NGENIEROS DE
  TELECOMUNICACIÓN
• AUTOR DAVID IZQUIERDO GARCÍA

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INTRODUCCIÓN

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

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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

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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

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Ventiladores centrífugos
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Ventilador de flujo axial
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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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

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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

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Conductos revestidos

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

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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

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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

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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

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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

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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

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Silenciadores
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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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Nivel sonoro con ponderación A
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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.

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Curvas NC (noise criteria)
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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

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Curvas RC(room criteria)
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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