Directividad del ruido
Métodos mejorados de identificación de fuentes de ruido

Al abordar el papel de la directividad del ruido en el monitoreo del ruido ambiental, este estudio presenta un análisis comparativo de los efectos de la selección del sitio de medición, iluminado por un descubrimiento inusual: el ladrido de un perro percibido como proveniente de encima de una instalación de monitoreo de ruido. Este incidente no solo plantea una pregunta humorística sobre las capacidades de vuelo de los perros, sino que también sirve como un ejemplo fundamental de los desafíos en la identificación de fuentes de ruido, enfatizando la importancia de la selección estratégica del sitio según lo guía ISO 1996-2:2017.

Utilizando la estación de monitoreo de ruido SV 200A, diseñada para evaluar la directividad del ruido en planos horizontales y verticales, el estudio examina dos ubicaciones distintas cerca de las rutas de vuelo de un aeropuerto. Este enfoque comparativo destaca la influencia de las características ambientales y físicas del sitio en la precisión de la recopilación de datos sobre ruido y el potencial para automatizar los procesos de identificación de eventos.

¿Qué es la directividad del ruido?

La directividad del ruido se refiere al patrón o dirección en la que las ondas sonoras emanan de una fuente de ruido. A diferencia de los sonidos omnidireccionales, que se propagan uniformemente en todas direcciones, los ruidos direccionales tienen una orientación específica, lo que significa que se propagan con más fuerza o son más intensos en una dirección que en otras. Esta característica es crucial en diversas aplicaciones, incluida la ingeniería acústica, el monitoreo del ruido ambiental y la tecnología de audio, ya que afecta la forma en que se percibe y mide el sonido en diferentes entornos.

Comprender la directividad del ruido es esencial para identificar, medir y mitigar con precisión sonidos no deseados, especialmente en entornos complejos como áreas urbanas o cerca de aeropuertos. Por ejemplo, al analizar los patrones de directividad del ruido de los aviones, los ingenieros pueden diseñar barreras acústicas más eficaces o implementar medidas de control del ruido que minimicen el impacto en las zonas residenciales. De manera similar, en la tecnología de audio, conocer la directividad de los altavoces ayuda a optimizar la acústica de la sala y las configuraciones del sistema de sonido para obtener mejores experiencias auditivas.

Figura 1. Svantek SV 200A

¿Cómo se mide la directividad del ruido?

La estación de monitoreo de ruido SV 200A mide la directividad del ruido mediante una configuración sofisticada que va más allá de las capacidades de los sistemas tradicionales de un solo micrófono. Incorpora un micrófono de condensador primario en su centro para mediciones generales del nivel de sonido y se complementa con cuatro micrófonos MEMS adicionales colocados equidistantemente alrededor de los lados del dispositivo. Esta configuración permite al SV 200A evaluar el sonido desde diferentes direcciones.

El dispositivo utiliza una técnica que involucra pares de señales y diferencias de fase para determinar la dirección de una fuente de ruido dominante, tanto en el eje vertical como en el horizontal. Al comparar los niveles de presión sonora y la información de fase recopilada por los micrófonos laterales con la del micrófono central, el SV 200A puede discernir la dirección de donde proviene predominantemente el sonido.

Este enfoque permite la creación de una distribución del nivel sonoro en sectores angulares, que se registra a lo largo del tiempo. Estos datos detallados sobre la directividad del ruido son invaluables, ya que no sólo mejoran la precisión de las mediciones del ruido ambiental sino que también ayudan en el filtrado y análisis de los datos. Este método es particularmente útil en entornos donde es fundamental identificar la dirección del ruido entrante, como en paisajes sonoros urbanos o en las proximidades de infraestructuras de transporte como aeropuertos y carreteras.

Figura 2. Ubicación de los micrófonos laterales en relación al micrófono principal en el SV 200A

Papel de la ubicación de la medición en el análisis de la directividad del ruido.

Seleccionar la ubicación óptima para la medición del ruido es esencial para determinar con precisión la directividad de las fuentes de ruido. Esta decisión influye significativamente en la precisión con la que se puede mapear la dirección y la intensidad de las ondas sonoras, lo cual es vital para comprender cómo se propaga el ruido a través de diferentes entornos.

Un punto de medición estratégico permite una captura sin obstáculos de datos de sonido, esencial para analizar los patrones de directividad del ruido. Esto es particularmente importante en entornos donde el ruido debe gestionarse y mitigarse meticulosamente, como en la planificación urbana o los estudios de contaminación acústica. La selección adecuada del sitio garantiza que las mediciones reflejen la verdadera directividad del ruido, libre de distorsiones causadas por factores ambientales como reflejos de los edificios o el terreno, lo que permite soluciones efectivas de control del ruido adaptadas a las características específicas de la fuente de ruido y su área circundante.

Estudio: Análisis de datos de ruido de aeronaves

El experimento tenía como objetivo evaluar cómo la elección del lugar de medición afecta la precisión y utilidad de los datos sobre el ruido de las aeronaves. Mediante la realización de dos mediciones de ruido cerca de las trayectorias de vuelo de las aeronaves, este estudio buscó comprender el impacto de la ubicación en la captura de información precisa sobre el ruido.

Utilizando la estación de monitoreo de ruido SV 200A de Svantek, diseñada para cumplir con la especificación IEC 61672-1:2013 Clase 1 para sonómetros, el experimento comparó datos de ruido de dos sitios diferentes cerca del mismo aeropuerto. La elección de los sitios, ambos cercanos a las rutas de los aviones, fue fundamental para evaluar la influencia de la ubicación en la precisión de la medición del ruido. El SV 200A, equipado para un monitoreo continuo y automatizado del ruido y capaz de transmitir datos remotamente a través del servidor en la nube SvanNET, se montó en un mástil de 4 metros, lo que garantiza una recopilación de datos consistente y confiable en ambas ubicaciones de medición.

Detección de directividad Leq

La estación de monitoreo de ruido SV 200A es experta en rastrear la directividad del ruido tanto en el plano horizontal como en el vertical. Cuenta con un micrófono de condensador central para mediciones generales del nivel de sonido, aumentado por cuatro micrófonos adicionales colocados simétricamente alrededor del perímetro del dispositivo. Esta configuración aprovecha las técnicas de señal y diferencia de fase para determinar con precisión la direccionalidad de las fuentes de ruido dominantes en ambos ejes. Este método innovador permite el registro de niveles de sonido continuos equivalentes (Leq) en varios sectores angulares a lo largo del tiempo, lo que facilita el análisis de datos matizados y mejora las capacidades de generación de informes mediante la identificación eficaz de la fuente de ruido y el filtrado de datos.

Configuración de medición

Los ajustes de medición se han configurado para registrar datos que contienen un historial de 1 s de LAeq, LAmax y análisis de 1/3 de octava, directividad del ruido en las direcciones XY y Z y grabación de audio para escuchar (24 kHz). El GPS incorporado se ha utilizado con fines de sincronización y localización horaria.

Los puntos de medición se ubicaron cerca de un aeropuerto en dos lugares:

Punto de medición A: cerca de una vivienda y de una carretera, situado cerca de la trayectoria
Punto de medición B: en campo abierto situado cerca de la trayectoria

Las mediciones se realizaron en diferentes días durante el tiempo operativo del aeropuerto.

En ambos casos, el micrófono se ha situado a una altura de 4 metros. Sin embargo, en la primera ubicación, los reflejos más cercanos provinieron de la pared del edificio a unos 3 m del micrófono y de un árbol a unos 4 m del micrófono.

Figura 3. Ubicación del punto de monitoreo A cerca de un hogar.

Figura 4. Ubicación del punto de monitoreo B en campo abierto.

Extracción de eventos de ruido del historial temporal

Según ISO 1996-2:2017, las mediciones de ruido ambiental requieren un posprocesamiento de los datos medidos. El método descrito en ISO 20906 distingue tres etapas de posprocesamiento de datos: extracción de eventos, clasificación de eventos e identificación de eventos.

La extracción de eventos de ruido se basa en criterios acústicos como los niveles de presión sonora ponderados A. Por lo general, el software de posprocesamiento ofrece herramientas para buscar datos para una consulta determinada, p. LAeq superior a 55 dBA.
La clasificación de eventos de ruido se basa en información acústica adicional, por ejemplo, la duración del evento, p. LAeq superior a 55 dBA con una duración mínima de 10 s. Los sistemas de monitoreo modernos utilizan información sobre la dirección del ruido para automatizar el proceso de clasificación de eventos; Además del umbral y la duración mínima, los eventos se clasifican en función de la dirección del ruido. Por ejemplo, se espera que el ruido de un avión provenga de encima del micrófono de la estación.
La identificación de eventos de ruido utiliza datos no acústicos, como información de un radar o un plan de vuelo operativo de un aeropuerto.

Durante la evaluación de los resultados de la medición, es necesario eliminar los eventos no deseados. Dependiendo de las circunstancias reales, se pueden utilizar diferentes métodos para eliminar sonidos no deseados. La grabación de audio es una herramienta importante en la etapa de identificación de eventos. En el caso analizado, escuchar el ruido real ayudó a identificar el ladrido del perro como la fuente de ruido no deseado que se excluyó de un análisis posterior.

Figura 5. Selección de pasos de aeronaves en el punto A

Figura 6. Selección de pasos de aeronaves en el punto B

Clasificación e identificación de eventos sonoros.

Con el uso del software SvanPC++, se han extraído pasajes de ruido de aviones del historial temporal. Durante el análisis de datos en la ubicación A, se detectaron eventos sospechosos. El análisis de directividad mostró claramente que una fuente dominante estaba encima del micrófono. Aunque la forma de las pistas difiere de las de los aviones, la distancia desde el fondo es similar a la de los eventos aéreos. La escucha de las grabaciones de audio nos permitió identificar que la fuente del ruido era el ladrido de un perro.

La verificación de la dirección del ruido fue posible gracias al GPS integrado del SV 200A y a la función Google Maps integrada en SvanPC++. La Figura 7 muestra las direcciones vertical y horizontal de donde proviene el ruido, pero aún así, la pregunta persistía: ¿cómo podría estar un perro por encima de la estación ubicada a 4 m? ¿Pueden los perros volar?

Para investigar más a fondo se ha utilizado una función de Google Maps Street View. El análisis direccional del ruido XY claramente y un mayor zoom en el modo Street View permitieron suponer que el perro había estado corriendo cerca de la puerta ladrando y el ruido se había reflejado en el techo de la casa (Figura 7).

Figura 7. Identificación de la directividad del ruido con el software SvanPC++ en modo satélite de Google Maps

Conclusiones

El estudio realizado demostró que la selección del lugar de medición tiene un gran efecto en la automatización de la identificación de eventos en el posprocesamiento de datos de medición. La localización del punto de medición B en un campo abierto con una superficie no reflectante permitió la extracción automática y precisa de los pasos de las aeronaves. Sin embargo, la localización del punto de medición A, según los estándares de práctica de medición, causó dificultades debido a los reflejos de ruido de la pared del edificio ubicada a unos 3 metros del micrófono.

Las herramientas utilizadas en el posprocesamiento de datos, como la grabación de audio, la localización GPS y la directividad del ruido, permitieron una verificación precisa del evento y confirmaron, en esta etapa, que los perros no pueden volar; es el ruido el que puede hacerlo.

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en el monitor de ruido SV 200A

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Un consultor autorizado de SVANTEK le ayudará con los detalles, como los accesorios necesarios para su tarea de monitoreo de ruido.

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