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Expertos en Ruido y Vibraciones www.svantek.com
MEJORAS TÉCNICAS DISPONIBLES
EN LA GESTIÓN ACÚSTICA Y VIBRACIONES
Control de Vibraciones y sus medidas
correctoras
Ignacio González
Svantek España, S.L.
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El control de vibraciones es una materia de gran
importancia especialmente cuando se producen
en áreas con presencia de viviendas.
A diferencia del ruido aéreo, las vibraciones se
transmiten por las estructuras de las
construcciones, alcanzando una mayor velocidad
de transmisión dependiendo de su naturaleza.
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El control de las vibraciones ha de ser tenido
en cuenta tanto en los efectos producidos
sobre las personas, como en los producidos
en los materiales a ellas expuestos.
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En la ejecución de medidas orientadas a
evitar la transmisión de vibraciones, es
fundamental poder llevarlas a cabo con
anterioridad a la ubicación de las
instalaciones ruidosas, pues la ejecución
de medidas correctoras, una vez puesta en
funcionamiento la actividad, conlleva una
mayor complejidad debido a la imprevisión de
estas medidas en el origen, y por tanto,
debido a la falta de espacio y de otras
necesidades.
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Vibración es el movimiento oscilante que
realiza una partícula alrededor de un punto fijo
Esto ocurre si la vibración incidente se da en
ciertas frecuencias que son características de la
estructura receptora (frecuencia de resonancia)
¿Qué son las vibraciones?
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Tenemos un muelle en su posición de equilibrio (XO). Si
tiramos de él y lo separamos de su posición de equilibrio
una distancia Xm, al soltarlo, el muelle volverá a la posición
de equilibrio y la rebasará una distancia Xm igual a la
distancia hasta la que fue alargado al principio.
Si no hay rozamiento, este movimiento, llamado oscilatorio,
se repetirá indefinidamente.
MOVIMIENTO ONDULATORIO
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El período de un péndulo depende únicamente de la longitud del hilo del que
pende la masa.
RESONANCIA
Experimento: en una cuerda tensa colguemos tres péndulos, dos de igual longitud y
uno más largo. El período de los dos primeros es el mismo, pero distinto del
tercero. Coloquemos al más largo entre los cortos. A continuación, separemos de
su posición de equilibrio uno de los péndulos cortos.
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Al cabo de unos instantes, comprobaremos que el otro péndulo corto se empieza
a mover y en pocos segundos lo hace con tanta intensidad como el primero, de
manera que no podríamos distinguir cuál de los dos ha empezado a oscilar. Por
el contrario, el péndulo largo no se ve afectado por la oscilación de los otros y
permanece quieto .
RESONANCIA
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Los péndulos de igual longitud tienen períodos de oscilación iguales. El primero
provoca la oscilación del segundo transmitiéndole energía a través del hilo que
los une. El tercer péndulo asiste al fenómeno del "paso" de energía de un
péndulo al otro, pero no puede participar en él porque su período de oscilación es
distinto.
A este tipo fenómenos se le llama de resonancia y ocurre con mucha frecuencia
en la naturaleza. Cuando una causa provoca una oscilación y cerca de ella se
encuentra un objeto con la misma frecuencia propia que la de la oscilación, éste
empieza a vibrar.
¿A qué se debe este fenómeno?
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Veamos cómo al hacer vibrar un diapasón, éste transmite
la vibración a otro diapasón situado al lado por tener la
misma frecuencia de resonancia.
El diapasón
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Ingeniería civil
Movimientos sísmicos
Importancia de la resonancia
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Cada frecuencia de resonancia tiene asociado lo que se llama un modo
propio de vibración, es decir, una forma particular de moverse que
depende de las propiedades del objeto (geometría, masa, estado de
carga, condiciones de contorno, etc). Hay puntos donde la amplitud de la
vibración es máxima y otros puntos donde ésta se anula (nodos).
Modos propios de vibración
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UNIDADES DE MEDIDA DE VIBRACIÓN
G’s
m/s2
1 G = 9,80665 m/s2
Decibelio dB
Una aceleración de 1m/s2 corresponde a 120 dB (con referencia 10-6 m/s2)
a (dB) = 20 log a (m/s2) / 10-6 (m/s2)
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Valor total de la vibración
La vibración resultante de la combinación de las vibraciones de los 3
ejes
Donde:
awx, awy, awz son los valores de las aceleraciones de cada uno de los tres ejes
ortogonales x, y, z.
kx, ky, kz son las constantes de multiplicación cuyos valores dependen de la
aplicación de la medición
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MTVV
Máximo valor de la vibración transitoria: El valor máximo de la
aceleración eficaz móvil cuando el tiempo de integración es igual a 1
segundo (Slow)
(Maximum Transient Vibration Value)
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Factor Cresta
Parámetro correspondiente a un periodo de medición, se define como
el valor pico de vibración dividido por su valor de la aceleración eficaz
(r.m.s.), con ambos valores teniendo la misma ponderación en
frecuencia
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Dispositivos que permite pasar ciertas frecuencias
y bloquea otras.
FILTRO DE PASO ALTO
FILTRO DE PASO BAJO
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Curva de Ponderación con filtros de banda limitante
FILTRO
PASO ALTO
FILTRO
PASO BAJO
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El pasado
Método de evaluación basado en curvas K de
vibraciones
En algunas Ordenanzas Municipales método de
evaluación por percepción
Han estado siempre en un segundo plano respecto al
ruido
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Curvas K
Curva base combinada para ejes indefinidos de
exposición humana a vibraciones: En los casos en que
una misma área del edificio sea ocupada por personas
en distintas posiciones, se puede aplicar una curva
combinada standard, usando el peor caso de las
condiciones de los ejes X, Y, Z. Esta se obtiene
usando la respuesta del eje Z de 8 a 80 Hz y la
respuesta de los ejes X-Y de 1 a 2 Hz. Para las
frecuencias entre 2 a 8 Hz se realiza una interpolación
entre las dos curvas.
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Situación hasta la fecha
Reporte de molestias producidas por vibraciones
sin respuesta
¿Es práctico el método de evaluación basado en
las curvas K?
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Presente y futuro
Ley de Ruido incluye las vibraciones en la
contaminación acústica
Real Decreto 1367:2007
Adaptación Normativas Autonómicas
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Law (índice de vibración)
Law : (Índice de vibración): el índice de vibración
asociado a la molestia, o a los efectos nocivos,
producidos por vibraciones
Se aplicará para la evaluación de los niveles de
vibración máximos, durante el periodo temporal, en
el espacio interior de los edificios
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Cumplimiento de los objetivos de calidad
acústica aplicables al espacio interior
VIBRACIONES ESTACIONARIAS
Ningún valor del índice supera los valores fijados
VIBRACIONES TRANSITORIAS
.
Los valores fijados podrán superarse para un número de eventos
determinado de conformidad con el procedimiento siguiente:
Periodo día 07:00-23:00 / Periodo noche 23:00-07:00
Periodo nocturno ningún exceso
No excesos superiores a 5 dB
Conjunto superaciones < 9. A estos efectos cada evento cuyo exceso
no supere los 3 dB será contabilizado como 1 y si los supera como 3
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Objetivos de calidad acústica para vibraciones aplicables al
espacio interior habitable de edificaciones destinadas a vivienda,
usos residenciales, hospitalarios, educativos o culturales
Uso del edificioÍndice de vibración
Law
Vivienda o uso residencial 75
Hospitalario 72
Educativo o cultural 72
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Real Decreto 1367:2007
Artículo 30. Instrumentos de medida.
En la evaluación de las vibraciones por medición se
deberán emplear instrumentos de medida que cumplan
las exigencias establecidas en la norma UNE-EN ISO
8041:2006. «Respuesta humana a las vibraciones.
Instrumentos de medida».
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ANEXO I
B. Índices de Vibración
El índice de vibración Law en decibelios se determina aplicando la fórmula
siguiente:
aw : el máximo del valor eficaz (RMS) de la señal de aceleración, con
ponderación de frecuencia Wm, en el tiempo t, aw(t), en m/s2
a0 : la aceleración de referencia (a0 : 10-6 m/s2)
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Real Decreto 1367:2007
La ponderación en frecuencia se realiza según la curva de atenuación
Wm definida en la norma ISO 2631-2:2003: Vibraciones mecánicas y
choque – evaluación de la exposición de las personas a las vibraciones
globales del cuerpo – Parte 2: Vibraciones en Edificios 1 – 80 Hz.
El valor eficaz aw(t) se obtiene mediante promediado exponencial con
constante de tiempo 1s (slow). Se considerará el valor máximo de la
medición aw. Este parámetro está definido en la norma ISO 2631-
1:1997 como MTVV (Maximum Transient Vibration Value), dentro del
método de evaluación denominado “running RMS”.
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Métodos de evaluación para el índice de vibración
a) Con instrumentos con la ponderación frecuencial Wm
b) Método numérico para la obtención del indicador Law
c) Calculando la ponderación frecuencial Wm
1. Métodos de medición de vibraciones
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Calculando la ponderación frecuencial Wm
1/3 RMS (Wm)
aw,i
aw,i
aw,i
aw,i
aw,i
aw,i
1/3 RMS aw,i
aw = max {aw,i }i
MTVVx Wm
Valores de aceleración
global ponderada Wm
Valores eficaces de
aceleración
Valores eficaces de
aceleración Wm
t
Máximo de las distintas aceleraciones
globales ponderadas, para los distintos
Instantes de la medición.
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LEGISLACIÓN
ISO 8041:2005 / UNE-EN ISO 8041:2006
ISO 2631-2 (1997 y 2003)
REAL DECRETO 1367:2007
Decretos Autonómicos
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Procedimientos de medición de vibraciones
a) Identificación focos, direcciones dominantes y características
temporales
b) Mediciones sobre el suelo en el lugar y momento de mayor molestia y
en la dirección dominante si existe y es claramente identificable. Si no
lo es, se medirá en tres direcciones ortogonales simultáneamente,
obteniendo el valor eficaz aw,i(t) en cada una de ellas y el índice de
evaluación como suma cuadrática, en el tiempo t, aplicando la
expresión:
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Procedimientos de medición de vibraciones
c) Vibración generada por actividades: tipo estacionario y transitorio
d) Vibración generada por infraestructuras: tipo estacionario y transitorio
e) Episodios reiterativos
f) Vibración producida por un emisor acústico (corrección de la medida
por la vibración de fondo)
g) Verificación de la cadena de medición con un calibrador de vibraciones
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¿Qué es necesario para el control de vibraciones
conforme con el Real Decreto1367 en materia de
vibraciones?
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La Solución
Analizador de Vibraciones
Acelerómetro triaxial con sensibilidad para
vibraciones en edificios
Calibrador de Vibraciones a 16Hz
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Control de
Vibraciones
Análisis 1/1 y 1/3 octava
Análisis FFT
Registro de señal en el dominio de tiempo
Integración en maleta monitorización
Análisis de ruido
…
Medidas de
inspección
Medidas de
análisis