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Si consideramos el sonido que emite un vehículo circulando en una carretera, el cual se propaga al aire libre, debemos analizar qué ocurre a cierta distancia de esa fuente emisora en el lugar donde exista un receptor. Sabemos que por divergencia geométrica, el sonido se atenúa 6 decibeles cada vez que se duplica la distancia fuente–receptor. Otro factor de atenuación que afecta la propagación del sonido es el tipo de suelo, por caso pasto, pavimento o nieve, entre otros. Debe considerarse, además, la atenuación del ruido debido a la humedad relativa, vientos, vegetación y topografía.
Una expresión general para el cálculo de la disminución del nivel de ruido con la distancia, se indica en la Ecuación 1:

Ecuación 1


Donde
(Delta)Tdiv = Atenuación producida por divergencia geométrica.
(Delta)Tsuelo = Atenuación producida por efecto suelo.
(Delta)Tmisc = Atenuación producida por diferentes factores.

Si en este camino de propagación insertamos una barrera acústica, ésta constituye un obstáculo entre la fuente y el receptor siempre que interrumpa la línea de visión entre éstos, por lo que su desempeño acústico (atenuación) se transforma en un componente adicional en la Ecuación 2:

Ecuación 2


Donde
(Delta)T barrera = Atenuación producida por la barrera acústica.
Las expresiones (Delta)Tmisc y (Delta)Tbarrera se obtienen para cada frecuencia, por ello el cálculo de la atenuación total debe pasar preliminarmente por el análisis en bandas de frecuencia antes de obtener un valor único. Otra consideración consiste en asumir, para caminos muy transitados, una línea de vehículos en vez de uno solo, realizando los ajustes apropiados en (Delta)Tdiv.
La atenuación acústica producida por una barrera está condicionada por la geometría del problema. Una misma barrera proporcionará distintas atenuaciones dependiendo de cómo y dónde se instale, ya que su eficiencia está gobernada por el fenómeno de difracción. Este fenómeno estudia el cambio en la dirección de propagación del sonido al atravesar el extremo superior de la barrera.
El fenómeno de difracción es más acentuado para frecuencias bajas, en las cuales el sonido tiene una mayor capacidad para curvar su dirección de propagación.
Este análisis geométrico obtiene una magnitud característica para la barrera y su posición relativa respecto de la fuente y el receptor, la cual se conoce como número de Fresnel, y se obtiene mediante la expresión:

Ecuación 3


Se observa la dependencia de la longitud de onda (Lamda) y, por lo mismo, de la frecuencia del sonido difractado. Por otra parte, mientras mayor sea la altura de la barrera o mientras más cerca esté de ella la fuente y receptor, será mayor este número. El número de Fresnel permite obtener el valor de la “Pérdida por Inserción (IL )” o atenuación acústica de la barrera. Kurze y Anderson proponen una aproximación a la curva de Maekawa (Ref 3) por medio de la siguiente expresión logarítmica para IL:

Ecuación 4


Esta ecuación permite obtener aproximaciones bastante satisfactorias para aplicaciones a corta distancia (decenas de metros).
Debe considerarse que el aislamiento acústico del elemento constructivo utilizado para construir la pantalla debe ser 10 dB o más que la atenuación IL esperada en terreno.
Esto para evitar que el sonido pase en gran medida “a través” de ésta. Por otro lado, la barrera debe presentar condiciones absorbentes de sonido en la cara expuesta a la fuente. Esto último impide la generación de ecos y reflexiones de ruido que desmejoran la atenuación total. Se estima un aumento de IL en 2 a 3 dB para barreras absorbentes frente a barreras reflectantes. Ambas características (aislamiento acústico y absorción) se determinan experimentalmente por ensayos de laboratorio. Experiencias en laboratorios de acústica han arrojado valores de aislamiento acústico mayores que 30 dB y coeficientes de absorción mayores que 0,7 (NR C) en barreras con material absorbente en su cara vista. De la misma forma se han determinado en terreno valores de pérdida por inserción IL entre 10 a 15 decibeles.
Por lo general, se obtiene en forma satisfactoria unos 10 decibeles de atenuación con barreras cercanas a la fuente cuya altura sobrepase en varios metros la línea de visión.

Los materiales

El tipo de barrera acústica a utilizar presentará ventajas y debilidades asociadas a las exigencias de cada proyecto. Los materiales se seleccionarán tomando en cuenta factores como la vida útil, seguridad y estética, entre otros.
Entre las alternativas se encuentran:
Barreras de hormigón o albañilería: Se emplea de diferentes maneras. Las placas prefabricadas ofrecen un rápido montaje y son fáciles de reemplazar o reparar. Además requiere de mínimo mantenimiento. En el caso de la albañilería, conforma un sistema relativamente simple y conocido que permite variedades de diseños.
Barreras metálicas: Se instalan como paneles modulares que constan de una placa metálica perforada, orientada hacia la fuente de sonido, y una placa lisa en su parte posterior. Entre ambas se coloca un material que actúa como absorbente sonoro, en conjunto con la plancha perforada, y, en algunos casos, se instala una placa sólida que ayuda a mejorar el aislamiento acústico de este elemento.
Barreras con materiales transparentes: Facilitan el ingreso de luz a sectores o áreas que quedarían en la sombra a causa de una barrera. Estos materiales se emplean en forma parcial; por ejemplo, en la parte superior de una pantalla opaca de gran altura que reduce el impacto visual negativo. De la misma manera, se puede mantener la vista de un paisaje y la orientación de los conductores cuando los materiales transparentes se instalan a baja altura.
Diques: El diseño de estos montículos debe ser compatible con el entorno local y con la topografía del lugar, además la factibilidad de su implementación está limitada al espacio disponible al costado de las vías. Una de sus ventajas consiste en la aplicación de gran variedad de materiales como tierra, piedra, roca e incluso escombros. Para asegurar la seguridad y controlar la erosión, su pendiente no debe ser pronunciada y su estabilización debe realizarse inmediatamente tras la construcción.

La estética

El impacto visual de las barreras sobre las comunidades contiguas y los automovilistas representa un factor importante en su diseño. La instalación puede crear sombras no deseadas y bloquear vistas panorámicas, así como entorpecer la estética del lugar. Para ello, debe emplearse la escala apropiada y el carácter compatible con el ambiente local. Si esto no es posible, se recomienda diseñar de tal forma que no pase a ser el elemento dominante en el campo visual. Para ello se aplican las siguientes premisas:
• Reemplazar las líneas rectas que raras veces se encuentran en la naturaleza, por líneas horizontales y verticales en posiciones apropiadas o por curvas para reflejar horizontes, edificios o formas naturales, como ríos o montañas.
• Usar colores neutros, como los de los materiales naturales.
• Emplear superficies irregulares, que se vean a la distancia.
• Lograr, desde el inicio de la barrera, una transición natural respecto a su altura, de ser posible, desde el nivel de suelo hasta el nivel deseado. También se pueden considerar plantaciones con fines paisajísticos, como un medio eficaz y económico para reducir el impacto visual de una barrera acústica. La vegetación, combinada con la barrera, sirve para unir la estructura del muro con el entorno natural. Los árboles, arbustos o hierbas pueden proporcionar todos los elementos de diseño de línea, forma, color y textura, y mitigar problemas con la escala y el predominio de la barrera en el paisaje.

El mantenimiento

Un diseño óptimo de barreras debe considerar un mantenimiento mínimo. Asimismo, se debe preparar la instalación con el cuidado necesario para evitar que se produzcan daños.
En algunos casos, debe considerarse la accesibilidad a la barrera para trabajos de limpieza y reparación. El mantenimiento también puede verse afectado por otros factores, a saber:
• La posibilidad de vandalismo, que afecta el diseño y la selección de los materiales.
• El clima, que a través de factores como la humedad y los rayos ultravioletas afectan la vida útil de ciertos materiales.

La seguridad

El diseño de las barreras debe analizarse desde el punto de vista de la seguridad, con especialistas que definan su ubicación respecto de la carretera, la materialidad, ubicación de señalética, servicios y accesos de emergencia, luminosidad y presencia de reflejos luminosos, entre otros.

Conclusiones

El diseño de las barreras acústicas debe ajustarse a cada proyecto vial. Es recomendable que el estudio de los trazados de caminos y carreteras ruidosas se complemente con la planificación del uso de suelo del entorno para que la pantalla no sea la única alternativa de mitigación. Además, debe realizarse un estudio previo de los niveles de ruido que generará cada proyecto, identificando a los receptores que se verán afectados por la carretera. Desde el punto de vista de su rendimiento, una barrera acústica generará una atenuación típica de 10 decibeles o más, según la distancia fuente-receptor y la ubicación. Este valor puede ser satisfactorio, considerando que el efecto en la percepción de las personas de un ruido que disminuye en 10 dB es una reducción de la sonoridad a la mitad. Finalmente, la barrera debe ser un elemento armónico con el paisaje, consecuente con el tipo de urbanización del entorno, durable y seguro.


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EDICIÓN Nº 190 - AGOSTO 2010