RUIDO DE TRÁFICO...

Master en Ingeniería y Gestión Medioambiental 2007/2008

Módulo: Nombre del Módulo

RUIDO DE TRÁFICO:FERROCARRILES

AUTOR: FERNANDO SEGUÉS ECHAZARRETA


©: Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y Reales Decretos). Documentación elaborada por el autor/a para EOI. Prohibida la reproducción total o parcial sin autorización escrita de EOI.

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Índice



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1. RUIDO PRODUCIDO POR LOS FERROCARRILES. La explotación ferroviaria comprende un conjunto de operaciones que conllevan diferentes niveles de emisión acústica que, en determinadas situaciones de proximidad a receptores, pueden producir niveles de inmisión acústica indeseables. La operación más evidente es la circulación de los trenes de viajeros y mercancías. En ella nos centraremos en este curso al tratarse del objeto de regulación de la Directiva de Eva-luación y Gestión del Ruido Ambiental. Sin embargo existen otras operaciones auxiliares no menos importantes y que deben consi-derarse; siquiera brevemente:

Ruido de las estaciones de viajeros Ruido de las terminales de mercancías. Ruido de las operaciones de mantenimiento de la infraestructura producidas por los

equipos mecanizados de maquinaria de vía. No se considera aquí el ruido proce-dente de la obra civil por no ser específica de la explotación ferroviaria.

Ruido de los talleres de mantenimiento del material rodante.

1. Respecto al ruido procedente de las estaciones de viajeros cabe destacar tres fuen-tes características: el ruido de la megafonía de servicio y comercial, así como el rui-do de las maniobras, de enganche y desenganche del material tractor y del reposi-cionamiento de composiciones en diferentes vías y –por último- el ruido del material motor estático en espera de servicio de maniobra o favoreciendo la climatización de la composición. La megafonía no corresponde a un ruido puramente “ferroviario” , aunque es característico de las estaciones ferroviarias al aire libre, lo que le diferen-cia del caso de las grandes terminales cubiertas tanto ferroviarias como de servicio de autobús. En todo caso se trata de un ruido específico de corta duración que, no obstante, puede ser extremadamente repetitivo en las estaciones de los núcleos de cercanías con elevados niveles de frecuencia de trenes con parada. Generalmente estos servicios comienzan desde las 5:30-6:00 y cesan alrededor de las 24:00 horas; si bien la megafonía comercial es sustituida en ciertos puntos por megafonía de servicio durante el periodo nocturno, siendo esta –en todo caso- mucho menos frecuente. En cuanto a las maniobras, sí corresponden a un ruido específico ferro-viario que no tiene paralelo en el sector del transporte. Básicamente obedece a una mezcla de ruido de tráfico ferroviario a baja velocidad, en el que domina el ruido del motor del vehículo y del sistema de freno, junto con ruidos de impacto de las opera-ciones de enganche y desenganche, todo ello combinado con el desplazamiento de los vehículos sobre cambios de vías, lo que redunda en un nivel sonoro mayor. Por último, el ruido estático en espera de servicio de maniobras o prestando climatiza-ción implica el funcionamiento de motores en vacío y/o de equipamientos de servi-cios auxiliares de tipo compresor. Tampoco es un ruido genuinamente ferroviario, encontrándose paralelismo en todo tipo de vehículos terrestres y/o aéreos.

2. Respecto al ruido procedente de las terminales de mercancías caben destacar tres

fuentes características: el ya comentado ruido de maniobras de enganche, desen-ganche y reposicionamiento, el ruido de equipos fijos (grúas pórtico) y móviles (grú-as móviles o “toros”) de manipulación de contenedores y el ruido de los camiones de carga y descarga de las mercancías (tanto en vagones como de contenedores). Generalmente el ruido de los equipos auxiliares obedece a un patrón característico no propiamente ferroviario, siendo destacable el ruido de los “toros” que, junto al ruido de los camiones, obedece a un patrón más semejante al ruido de la carretera. En todo caso, a estas fuentes, cabe añadir el ruido episódico de impacto por even-



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tuales caídas de carga (especialmente golpes entre contenedores).

3. En lo relativo al ruido de las operaciones de mantenimiento de la infraestructura rea-lizadas por equipos mecanizados de vía, resulta difícil establecer un modelo unifor-me, dada la variedad de maquinaria especializada en distintas operaciones especí-ficas. Así podemos encontrar desguarnecedoras de balasto, capaces de levantar secciones de vía y de retirar el árido desgastado reemplazándolo por otro nuevo; bateadoras; niveladoras, amoladoras especializadas en reperfilar el carril a su geometría correcta a través de la acción de pulido del mismo, etc. Quizás lo más ca-racterístico de estas fuentes es que, debido a la habitual elevada frecuencia de ser-vicio en los núcleos más poblados, su trabajo suele realizarse durante el periodo nocturno para evitar la interrupción o la reducción de servicios. Ello suele generar conflictos al tratarse del periodo más sensible desde el punto de vista acústico.

4. Por último, en lo concerniente al ruido de los talleres de reparación del material mó-

vil, las fuentes principales van a ser dos: el ya reiterado ruido de maniobras y el rui-do de las operaciones de reparación en sí mismas. Esta última fuente corresponde a un ruido típicamente industrial, no específicamente ferroviario, con grandes simili-tudes a un gran taller de reparación de vehículos de carretera que disponga de to-dos los servicios: chapa, pintura mecánica y electricidad. Aparecen, pues, ruidos de equipos elevadores, compresores, amoladores, etc, combinados con ruidos de im-pacto frecuentes. En todo caso, estos ruidos serán proporcionales al tamaño del ta-ller, estando prácticamente todos ellos cubiertos, por lo que el ruido más tangible va a ser el de las maniobras que se realizan en el exterior y que son menos frecuentes que las que tienen lugar en las estaciones de viajeros y en las terminales de mer-cancías. Además, los talleres no tienen actividad en los periodos vespertino y noc-turno, reduciéndose notoriamente el grado de molestia que se circunscribe al perio-do diurno.



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2. LA CIRCULACIÓN FERROVIARIA. 2.1. LAS FUENTES DE RUIDO: LA VÍA Y LOS VEHÍCULOS El ferrocarril constituye un modo de transporte guiado y su ruido está, por tanto, localizado en el espacio. En principio el ruido de la circulación ferroviaria corresponde a sucesos dis-cretos, con ligeras diferencias que se suceden a lo largo del tiempo. A la hora de realizar un análisis global del ruido ferroviario, hay que tener en cuenta varias circunstancias que con-curren:

El índice de frecuencia de circulaciones, especialmente elevado en entornos urbanos. El desarrollo de nuevas tecnologías que permiten desarrollar mayores velocidades El alto número de circulaciones en periodo nocturno, en el que disminuye la actividad

de otros focos de ruido. El desplazamiento de las circulaciones de mercancías hacia el periodo nocturno en

algunas líneas para favorecer el servicio de cercanías. El ruido ferroviario tiene su origen en tres fuentes fundamentales; todas ellas intervienen en el ruido global y su contribución depende del tipo de tren, de las características y estado de la vía y de la velocidad.

Ruido originado en el contacto rueda – carril o ruido de rodadura Ruido mecánico o de propulsión, y elementos auxiliares del tren Ruido aerodinámico.

2.1.1. Fuentes unidas a la rodadura: Se pueden diferenciar tres grupos:

Ruido de rodaje ó rodadura propiamente dicho: producido en los desplazamientos del tren sobre un rail rectilíneo y sin obstáculos. Es un ruido de banda ancha, se produce por el rozamiento entre el rail y la rueda, y se incrementa con las imperfecciones y rugo-sidades. Según datos facilitados por el Grupo de Trabajo en Ruido Ferroviario de la Comisión europea las diferencias entre un carril perfectamente amolado y otro con ru-gosidad máxima pueden llegar a ser de hasta 30 dB en determinada longitud del espec-tro. En la figura 1 se pueden observar las variaciones del nivel en el espectro de fre-cuencias para diferentes condiciones de las superficies de rueda y carril.

La velocidad del tren también interviene en el ruido originado. Generalmente se admite que si la velocidad se reduce a la mitad el ruido disminuiría entre 6 y 12 dBA (normalmente esta dependencia varía entre 20 y 40 Log V)



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Transmisión Rueda/Carril

Origen: Irregularidades de la superficie

Vía Vehículo

Radiación

Origen y transmisión del ruido de rodadura

Transmisión Rueda/Carril

Origen: Irregularidades de la superficie

Vía Vehículo

Radiación

Origen y transmisión del ruido de rodadura Figura 1. Ruido de rodadura

Ruido de impacto: generado cuando las ruedas cruzan juntas o discontinuidades del

raíl. El cambio de velocidad de la rueda en estos obstáculos, produce fuerzas sobre raíl y rueda que originan el ruido.

El ruido en las uniones puede disminuirse reduciendo al mínimo los huecos entre juntas, alineando los extremos del carril y tensando las barras de unión que sujetan los raíles. La utilización cada vez más extendida, del carril largo soldado reduce la aparición de es-te tipo de ruido a las zonas de desvíos o cambios. El estado del material (planos en las ruedas) también origina este tipo de ruidos. La aparición de ruedas planas puede ser minimizada empleando sistemas de frenado que impidan el deslizamiento de las ruedas; en cualquier caso, es recomendable la rectifi-cación de las ruedas tan pronto como se detecten estas superficies planas.

Ruidos de banda estrecha (normalmente pocos tonos, de alta frecuencia), asociados a los ferrocarriles en las curvas de pequeño radio (< 100m). Son debidos a la imposibili-dad de los ejes de colocarse de forma radial y seguir la forma de la curva, las ruedas además de girar se desplazan lateralmente de modo perpendicular a la dirección de ro-dadura. La característica dominante del espectro para tal tipo de sonidos es la abun-dancia de componentes de frecuencia discreta y un registro característico se refleja en la figura 2.



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Figura 2. Espectro producido por un tren urbano

2.1.2. Fuentes de ruido motor o de propulsión y elementos auxiliares El ruido generado por el motor del tren es el predominante a bajas velocidades y caracterís-tico de máquinas diesel. A medida que aumenta la velocidad este ruido queda enmascara-do por el de rodadura. Si la tracción es eléctrica su ruido no sobresale del total, aunque hay una contribución importante de los sistemas de refrigeración del motor. El equipamiento auxiliar de los trenes, por ejemplo el sistema de ventilación forzada o la climatización, representa una fuente adicional de ruido, que se hace más patente en los momentos en el que el tren está detenido 2.1.3. Fuentes de ruido aerodinámico

Es el ruido predominante en las circulaciones a alta velocidad. Las turbulencias de aire que se originan sobre o cerca de la superficie de un tren en movimiento son las responsables del ruido aerodinámico. El flujo de aire sobre el tren se convierte en turbulento a medida que se va encontrando protuberancias, superficies rugosas o bordes ásperos. El diseño aerodi-námico de los trenes de alta velocidad persigue disminuir este rozamiento. A su vez el aumento del nivel de presión sonora alcanzado es proporcional a la velocidad (en ensayos realizados en EEUU en un tramo recto, se han establecido promedios de aproximadamente 60 log10 v). Por esta razón, el ruido aerodinámico generado por trenes de formas lisas a velocidades menores de 240 km/h no es significativo. Para velocidades ma-yores, el ruido aerodinámico es superior al ruido de rodadura. Incluso en trenes a alta velo-cidad, en los que no se produce contacto entre rueda de acero y carril; por ejemplo trenes de levitación magnética, las características del ruido aerodinámico son similares.



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Figura 3. Efecto de las fuentes de ruido ferroviario

La figura 3 muestra claramente el intervalo de velocidades en las que predomina cada una de las fuentes descritas: El ruido generado en el sistema de tracción, domina para velocida-des bajas (< 30 km/h); el ruido de rodadura es la fuente principal en el intervalo mas amplio del espectro de velocidades ( entre 30 km/h y 250 km/h) y el ruido aerodinámico es predo-minante cuando se supera la velocidad de 250 km/h.



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3. CARACTERIZACION DEL RUIDO DE LOS TRENES EN CIRCULACION A la hora de abordar un estudio de ruido ferroviario hay dos aspectos a tener en cuenta

La caracterización acústica del material rodante (trenes) La caracterización acústica de la vía y sus componentes.

En un estudio teórico cada tipo de tren estaría caracterizado por un conjunto de parámetros que lo definirían y lo diferenciarían del resto del material (firma acústica, espectro de fre-cuencias, nivel máximo); sin embargo, el grado de mantenimiento y el estado de la infraes-tructura, condicionan una gran dispersión de los resultados obtenidos en una medición dire-cta real 3.1. LA CARACTERIZACIÓN DE LOS TRENES Hay una serie de parámetros comúnmente utilizados para caracterizar el material ferroviario; sin embargo no se han establecido unánimemente las condiciones en que estos parámetros deben medirse, por lo que es importante la dispersión de datos obtenidos en los distintos estudios realizados. El proyecto de norma EN ISO 3095 del C.E.N. trata de homogeneizar criterios en la caracterización de los trenes y regular los procedimientos de medida. Los parámetros más usuales en los estudios de ruido ferroviario son : Firma acústica de un tren: es la gráfica representativa del paso de un tren: en el eje de abscisas se refleja el tiempo del suceso (paso del tren) y en el de ordenadas el nivel de presión sonora alcanzado en cada intervalo. La firma acústica se caracteriza por tres tramos diferentes: Una primera rama ascendente. Es la parte de la gráfica con mayor pendiente y representa la llegada del tren ante un posible espectador. Se suele decir que “al tren no se le oye llegar”, es decir el aumento de la presión sonora es muy rápido a medida que el tren se acerca. La rama central o meseta, donde se concentran los niveles sonoros máximos del paso del tren, representa el intervalo en el que el tren pasa por delante del espectador. Generalmente se pueden distinguir los diferentes coches que forman la composición del tren o distinguir claramente la locomotora del resto de coches o vagones de mercancías. La rama descendente, a medida que el tren se aleja, con menor pendiente que la rama as-cendente. Las figuras 4 y 5 representan firmas acústicas de diferentes trenes españoles.



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dB(A)

t

Figura 4. Firma acústica Euromed 200 km/h

Cercanías 447T.E.-1P-6C

V = 81 KM/H

Cercanías 447T.E.-1P-6C

V = 81 KM/H

FIGURA 5. FIRMA ACÚSTICA CERCANÍAS TRACCIÓN ELÉCTRICA ( unidades 447 - composición doble: 6 coches 1 piso) v =81 km/h)

Analizando la firma acústica de cada tren, se pueden establecer un conjunto de pará-

metros, que caracterizan a su vez a ese tren:

Nivel máximo (Lmax): representa el ruido de mayor intensidad, pero no refleja la duración ni la exposición total. Nivel equivalente al paso del tren, expresado en ponderación A; Leq (A), Tex: representa el nivel de presión que habría sido producido por un ruido constante con la misma energía que el ruido que se ha producido realmente al paso del tren, generalmente se ha conside-rado el tiempo de exposición, correspondiente al paso del tren (Tex), al intervalo comprendi-do entre (Lmax – 10) dBA, aunque puede fijarse un determinado umbral superado el cual está definido el suceso.



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Nivel de exposición sonora, SEL: nivel de presión sonora de un ruido continuo en un segundo, que tiene la misma energía que un ruido real durante un suceso. Se utiliza para comparar ruidos con diferente duración. Espectro de frecuencias en bandas de octava o de tercio de octava. Dos ruidos pueden tener un nivel de presión sonora similar y presentar una distribución de frecuencias comple-tamente distinta, siendo más molesto e irritante un ruido cuanto mayor sea su componente en altas frecuencias. Las gráficas 6, 7 y 8 muestran el espectro correspondiente al Lmax de un tren de cercanías, un mercancías y un euromed respectivamente.

Figura 6. Espectro correspondiente a una unidad de cercanías 447 (T.E., 1 piso, 6 coches). V = 82 km/h

Figura 7. Espectro correspondiente a un tren de mercancías. (Contenedores, V= 70 km/h)



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FIGURA 8. ESPECTRO DE UN TREN EUROMED Y NPS MÁXIMO. V = 200 KM/H 3.2. La caracterización acústica de la vía Los valores obtenidos de las firmas acústicas de los trenes deben referirse a unas determi-nadas características de composición y mantenimiento de la vía y su plataforma. Los facto-res que intervienen en la generación del ruido de rodadura son múltiples. La vía ferroviaria, debido a su complejidad, es difícil de catalogar en pocos tipos o clases desde el punto de vista acústico. En las carreteras, pocos tipos o categorías de pavimento pueden ser suficien-tes para abarcar los diferentes tipos de pavimentos más usuales; en el caso de los ferroca-rriles, estas categorías difieren notablemente de un país a otro y de un tipo de transporte guiado a otro. La práctica habitual es establecer un tipo de vía convencional con balasto como categoría de referencia. En la tabla siguiente se muestran algunas de las variaciones de niveles de ruido en función de varios parámetros.

Parámetro Para un nivel de ruido mínimo

Para un nivel de rui-do máximo

Diferencia en dB (A)

Tipo de carril UIC 54 E UIC 60 0.7

Tipo de traviesa Bibloque madera 3,1

Distancia entre traviesas 0,4 m 0,8 m 1,2

Factor disminución por balasto 2,0 0,5 0,2

Rueda compensada 0 m 0,01 m 0,2

Compensación del carril 0 m 0,01 m 1,3

Rugosidad de la rueda Lisa Rugosa 8,5

Rugosidad del carril Pulido Rugoso 0,7 – 3,9

Velocidad 80 Km/h 160 Km/h 9,4

Carga por eje 12500 (kg) 5000 (kg) 1,1

Temperatura del aire 10 ºC 30 ºC 0,2 TABLA 1. VARIACIONES DE NIVELES DE RUIDO



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4. EVALUACION DEL RUIDO AMBIENTAL DE LAS LINEAS FERROVIARIAS 4.1. LA MEDICIÓN DEL RUIDO AMBIENTAL Los índices más utilizados para evaluar el ruido ambiental en las proximidades de una vía férrea son los niveles equivalentes referidos a periodos diurno, nocturno, vespertino y de 24 horas. Tratándose de ruido ferroviario estos niveles van a estar directamente condicionados por la frecuencia de las circulaciones, las velocidades que se desarrollen y el tipo de trenes, siendo evidentemente mas ruidosos los mercancías y los trenes con tracción diesel. De la misma manera la velocidad influirá de forma proporcional siendo mas ruidosos los trenes a medida que su velocidad aumenta. Por último cuanto mayor sea la frecuencia de las circula-ciones mayor valor adoptarán los niveles equivalentes.

A partir de los niveles al paso de un tren Leq (A) T ó TEL, se obtienen el Lden ,Lnoche, L (24horas), etc, conociendo el número el número total de trenes que han circulado por la vía en el periodo de medida. En las medidas de ruido ambiental ferroviario en periodos largos de tiempo, es importante asegurarse de considerar únicamente el ruido originado a cada paso de un tren y diferen-ciarlo de los ruidos procedentes de otras fuentes. En los gráficos que figuran a continuación se puede ver cómo se han identificado en rojo para el periodo 23 - 7 horas, los sucesos acústicos correspondientes al paso de los trenes, y el detalle correspondiente a uno de ellos (a las 23h 33min).



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Figura 9. Evolución temporal LAeq

4.3. Los métodos de previsión Los métodos de predicción acústica son herramientas basadas en relaciones y formulacio-nes matemáticas, extraídas a partir de estudios empíricos y estadísticos. En acústica am-biental, existen programas que estudian la propagación del sonido para diferentes tipos de fuente, teniendo en cuenta las condiciones ambientales (viento, temperatura y humedad) y las características de propagación del sonido como la difracción, refracción y reflexión debi-



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do a la presencia de obstáculos, diferentes caminos de propagación o la atenuación del suelo. En general, vamos a encontrar formulaciones del tipo: Lp L DI Dra Ds Da Dt Do Dd Dre Dx= + + + + + + + + + +* ... Donde : Lp = Nivel de presión sonora en el receptor. L* = Nivel de la fuente, para ruido de industria o fuentes puntuales vendrá dado por Lw (po-tencia acústica) y para ruido de tráfico por los niveles estadísticos o un nivel de referencia dado. DI = Directividad de la fuente. Dra = Radiación de la fuente (entera, semiesférica o ¼ de esfera). Ds = Efecto de la propagación del sonido que tiende a expandirse (spreading). Da = Atenuación de la absorción del aire (función de la distancia) Dt = Atenuación del suelo y de las condiciones meteorológicas. Do= Atenuación debido a obstáculos (edificios, árboles) Dd = Efecto de difracción debido a curvas de nivel o obstáculos estructurales (screening). Dre = Reflexiones producidas. Dx = Otros… Cuando las formulaciones complejas se presentan en forma de modelo informático, los grandes capítulos que éstos desarrollan son:

Módulo de entrada de datos, en el que se introducirán datos del entorno (topografía, edificaciones, muros y aquellos elementos relevantes desde el punto de vista acústico del terreno y de la infraestructura: trazado y cota de la vía, tipos de plataforma, traviesa y carril) y características de la fuente sonora; en este caso: digitalización de las vías, tipo y número de trenes de cada tipo, características de esos trenes ( tipo de frenos, composición del convoy, velocidad de paso, longitud).

Esta fase es determinante para realizar una buena modelización, cuanta mayor precisión

tengan los datos de entrada, mayor fiabilidad tendrán los resultados obtenidos.

Módulo de cálculo: una vez programado el modelo con los datos de entrada, se le

somete a un cálculo previo en el que se solicitan los resultados en determinados puntos, de los que se conocen las mediciones reales con objeto de realizar el ajuste del modelo. Una vez ajustado y validado, se realizan las operaciones de cálculo que permiten esta-blecer predicciones del nivel sonoro originado por la/las fuentes introducidas en el mo-delo, también se pueden realizar análisis de medidas correctoras, como pueden ser pantallas acústicas ó aislamientos y su efectividad en los receptores, etc.

Módulos de edición: que representan de forma gráfica los resultados obtenidos me-

diante tablas o mapas de isolíneas. En España, no está establecido ningún modelo oficial para el tratamiento específico del ruido ferroviario. Sin embargo, en el mercado están disponibles distintos programas, basa-dos en métodos predictivos de otros países europeos, que son habitualmente utilizados:

El modelo MITHRA, basado en el modelo oficial francés, tradicionalmente utilizado tiene un potente algoritmo de cálculo que analiza los trayectos posibles entre un punto



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receptor y multitud de posibles fuentes sonoras, sin limitaciones en el orden de reflexio-nes ó difracciones.

El modelo Schall – 03, desarrollado por el German Federal Railway, con criterios espe-

cíficos para la predicción y cálculo de fuentes de tráfico ferroviario.

Y últimamente se ha introducido en el mercado el programa Predictor, que utiliza el método nacional de los Países Bajos (Standaard-Rekenmethode ll uit reken Meetvoors-chiriften Railverkeerslawaai (RLM2)196, recomendado en la nueva Directiva del Parla-mento Europeo y del Consejo.

Los tres modelos de cálculo han sido aplicados en trabajos de ruido ferroviario con resulta-dos válidos y en los tres se puede establecer la misma crítica: los datos del material ferro-viario introducidos en el modelo están caracterizados y suficientemente contrastados en los países generadores del método pero, el parque de vehículos ferroviario español no está caracterizado y el ajuste de los modelos se realiza mediante muestreos locales en la zona de trabajo. Las características específicas de los trenes y de la infraestructura española pueden diferir en algunos casos de los resultados obtenidos. 4.3.1. Método francés de la "Guide du bruit" Las medidas realizadas en campo libre con trenes de composición y velocidad muy variada en diferentes puntos de vía en Francia permitieron proponer una ley experimental de cálculo de los niveles de ruido originados por el tráfico en una vía de ferrocarril. Mediante una ley simple se puede determinar, al paso de un tren, el nivel sonoro L dB(A) a una distancia D(m) del eje de la vía y una velocidad V(Km/h) conociendo las características Lo y Vo a una distancia de referencia Do (por ejemplo 25 m).

El valor del coeficiente K esta próximo a 10 cuando el tren es largo (propagación cilíndrica) y próximo a 20 cuando es corto (fuente puntual). Kd es un coeficiente dependiente de la di-rectividad Esta ley es aplicable de manera satisfactoria hasta 250 m de la vía, para velocidades com-prendidas entre 80 y 300 km/h y circulación en campo abierto sobre railes colocados sobre traviesas de hormigón y balasto. Mas allá de 250 metros el ruido ambiente y otros fenóme-nos ligados a la propagación toman una importancia creciente. Para otro tipo de vías es preciso introducir correcciones. Para calcular el nivel continuo equivalente LAeq(T) producido por la circulación de trenes durante un periodo de tiempo T, hay que abordar varias etapas de cálculo:

1. Para cada tipo de tren, calcular el nivel sonoro, LAeq (te), al paso de un único tren, en función de la velocidad del tren y de la distancia del receptor al eje de la vía férrea.

2. Calcular, en función del nivel sonoro LAeq (te) y del tiempo de exposición te, el nivel continuo equivalente, LAeq(T), debido a cada tipo de tren, durante el periodo de tiempo T considerado (por ejemplo T= 7-23 h, T= 23-7 h, T= 0-24 h).

dB(A) en Kd - DD K -

VV 30 + L = L

ooo loglog



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3. Teniendo en cuenta el número de trenes de un mismo tipo que circulan por la vía considerada, calcular el nivel continuo equivalente LAeq(T), producido por el conjunto de trenes de ese tipo que circulan durante el periodo T. 4. Sumar energéticamente los valores de LAeq(T) obtenidos para cada tipo de trenes.

1º paso: Cálculo del nivel sonoro al paso de un tren, LAeq (te). El nivel sonoro, LAeq (te) producido por un tren, percibido por un receptor situado en campo libre, se calcula a partir de la expresión siguiente:

k - vv 30 +

dd k - L = )t( L d

oo

oeAeq loglog

siendo: Lo : Nivel sonoro de referencia emitido por un tren de un tipo determinado, circulando a la

velocidad Vo , percibido por un receptor situado a la distancia do. k: Constante en función de la distancia. Depende de la longitud del tren. Valores com-

prendidos entre 12 y 20. d: Distancia entre el receptor y el eje de la vía férrea, en metros. V: Velocidad del tren en Km/h. Vo: Velocidad del tren que emite un nivel Lo , a una distancia do . kd : Corrección en función de la directividad. Esta fórmula es aplicable hasta 250 m de la vía para velocidades comprendidas entre 40 y 200 km/h, circulación en campo libre. Nivel de refencia Lo Es difícil fijarlo, dado la gran cantidad de factores que influyen. Desgraciadamente, no existe aún en España una base de datos fiables que caractericen estos niveles para el parque móvil y las infraestructuras de nuestro país. A una velocidad dada, y para un mismo tren este nivel puede variar ± 5 dB(A) según el es-tado del material o el estado de la vía. Como referencia se pueden tomar los valores del cuadro siguiente (S.C.N.F.) en el que se han añadido valores de referencia para el AVE y Talgo español, obtenidos por el Programa de Contaminación Acústica del Centro de Estu-dios y Experimentación de Obras Públicas.



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Valores de Referencia

TIPO DE TREN

Longitud

media (m)

do ( m )

Vo (Km/h)

Lo dB(A)

Expreso

200

25

200

89

Cercanías

100

25

100

79

Metro

75

7,5

60

79

Talgo

250

25

200

90

Ave

240

25

250

92

Mercancías

325

25

100

88

Automotor

40

25

120

85

TABLA 2. NIVEL SONORO DE REFERENCIA SEGÚN EL TIPO DE TREN

Coeficiente K.

Para simplificar los cálculos, los elementos geométricos de atenuación (longitud y tipo de trenes), así como los efectos de absorción por aire, han sido integrados en un único coefi-ciente cuyo valor K ha sido fijado gracias a estudios experimentales

TIPO DE TREN

VALORES DE K

Mercancías (trenes largos)

K = 12

Rápidos, Talgos, AVE Longitud media

K = 15

Cercanías (trenes cortos)

K = 16

Máquina aislada, Automotor

K = 20

TABLA 3. COEFICIENTE K SEGÚN EL TIPO DE TREN

Efecto de la directividad: Kd En un plano perpendicular al eje del tren, se debe considerar una disminución del nivel so-noro debido al efecto pantalla que produce el chasis de los vagones.



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FIGURA 10. RUIDO DE TRENES EN CIRCULACIÓN

Esta disminución, sólo se produce para valores de ángulo α respecto de la horizontal supe-riores a 30º y responde a la fórmula empírica:

Kd = Aα + B donde Kd es la disminución en dB(A) por el efecto de directividad α expresado en grados es el ángulo que forman la horizontal y la línea que une el punto receptor con el eje de la vía A y B son coeficientes que en Francia y después de haber realizado un gran número de medidas in situ con diferentes tipos de trenes han fijado en: A = 0,15 y B = -4,5 Para facilitar el cálculo puede utilizarse la siguiente tabla-resumen obtenida introduciendo los valores de A y B en la expresión anterior.



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Angulo α formado por el

rayo acústico y la horizontal en grados

10º

20º

30º

40º

50º

60º

70º

80º

90º

Kd

0

0

0

1,5

3

4,5

6

7,5

9

TABLA 4 RELACIÓN ÁNGULO α Y VALORES

Tiempo de exposición al paso de un tren. El tiempo de exposición de un receptor al ruido del tren es, igual a la duración que separa el instante de aparición del ruido y el de su desaparición. Se entiende fácilmente que la aparición del ruido del tren, depende del ambiente sonoro general que existe en un lugar; en un ambiente tranquilo el ruido aparece muy pronto y su duración es larga; por el contrario en un ambiente ruidoso aparece poco tiempo antes que el paso de un tren y dura poco. Por tanto es necesario establecer un criterio independiente del lugar donde nos situemos para el estudio del ruido de los trenes. Diversos autores coinciden, tras numerosas campañas de medidas in situ, en afirmar que el tiempo de exposición es función de la longitud del tren, de su velocidad y de la distancia del receptor al eje de la vía. El tiempo de exposición aumenta si la longitud del tren aumenta y si la distancia del receptor al eje de la vía aumenta. A la inversa el tiempo de exposición disminuye si la velocidad au-menta. El C.S.T.B. (Francia) recomienda la fórmula siguiente para el cálculo del te:

donde: l: longitud del tren en metros

v: velocidad en m/sg d: distancia del receptor a la vía en metros

Generalmente puede emplearse una fórmula aproximada, cuya expresión es:

(sg) 100

d x 6 + V

l x 3,6 = te

l: longitud del tren en metros. V: velocidad del tren en Km/h. d: distancia del receptor a la vía en metros.

1+l

2d vl = t

2

e ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛



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2º paso: Cálculo del nivel continuo equivalente, LAeq(T), de un tren En el caso de que circulara un único tren durante el periodo de referencia T, el nivel sonoro equivalente para el periodo sería:

10 Tt 10 = L 10

)(t LeAeq

eAeq

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡log

te : tiempo de exposición en segundos. T: Tiempo, en segundos, durante el cual se va a calcular el LAeq. LAeq(te): Nivel sonoro al paso de un tren. 3º paso: Cálculo del LAeq T (para todos los trenes de un determinado tipo) Teniendo en cuenta el número de trenes de un mismo tipo que circulan por la vía conside-rada, podemos calcular el nivel continuo equivalente LAeq(T), producido por el conjunto de ellos para el periodo T.

n 10+tren)(1TL=trenes) (nTL AeqAeq log)()( siendo n el número de trenes de un determinado tipo que circulan durante el periodo T 4º paso: Cálculo del índice final LAeq T(para todos los trenes) Para obtener el índice final se suman energéticamente los valores obtenidos para cada tipo de tren en el paso 3

[ ] 10 10 =T L 10(ntrenes) L

Aeq

Aeq

Σlog)(

Posibles correcciones El método para ferrocarriles se basa en datos de referencia en campo libre. Por ello pueden establecerse correcciones en caso de calcular niveles de ruido en fachada sumando al re-sultado el valor K reflex K reflex = 0 , para condiciones de campo libre K reflex = de 2 a 3 , para observadores situados a menos de 2 m de una fachada Análogamente a lo que sucede en los métodos de previsión de niveles sonoros originado por el tráfico de carreteras, es preciso corregir los valores obtenidos en función de los distin-tos efectos que pueden producirse en la propagación del sonido: atenuación por obstáculos, efecto de desmontes y terraplenes, suelos muy absorbentes o muy reflectantes, etc.



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Ejemplo de aplicación Calcular el nivel sonoro equivalente LAeq (7-23h), originado por una vía en la que circulan 200 trenes de diversas categorías desde las 7 h a las 23 h. El receptor está situado a 6 m de altura y a 2 m de la fachada de un edificio que a su vez está situado a 42 m del eje de la vía. Las categorías de los trenes son:

80 trenes de cercanías de longitud l = 80m circulando a 100km/h 60 trenes expresos de longitud l = 250m circulando a 180km/h 40 trenes mercancías de longitud l = 450m circulando a 100km/h 20 Automotores de longitud l = 50m circulando a 120km/h

1º paso: Cálculo del nivel sonoro al paso de un tren LAeq (te) (1 tren), en función de la veloci-dad del tren, de la distancia del receptor al eje de la vía férrea y de los niveles de referencia Lo.

k - vv 30 +

dd k - L = )t( L d

oooeAeq loglog

En nuestro caso para todos los tipos de tren: Kd = 0; d = 40 m; do = 25 m; Consultando la tabla de valores de referencia se obtiene cercanías: Lo = 79 dB(A); Vo = 100 km/h; K = 16; V = 100 Km/h LAeq (te) = 75,7 dB(A) tren expreso: Lo = 89 dB(A); Vo = 200 km/h; K = 15; V = 180 Km/h LAeq (te) = 84,5 dB(A) tren de mercancías: Lo = 88 dB(A); Vo = 100 km/h; K = 12; V = 100 Km/h LAeq (te) = 85,5 dB(A) automotor: Lo = 85 dB(A); Vo = 120 km/h; K = 20; V = 120 Km/h LAeq (te) = 80,9 dB(A) 2º) Calcular, en función del nivel sonoro LAeq (te) y del tiempo de exposición te, el nivel conti-nuo equivalente, LAeq(T), debido a cada tipo de tren, durante el periodo de tiempo T conside-rado.



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1006d +

V3,6l = t

10 10

)te( L Aeq

Tt 10 = (T) L

e

eAeq

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡log

T = 16 horas = 57600 segundos d = 40 m cercanías: l = 80 m; v = 100 km/h; te = 5,3 s; LAeq (te) = 75,7 dB(A); LAeq = 35,4 dB(A) expreso: l = 250 m; v = 180 km/h; te = 7,4 s; LAeq (te) = 84,5 dB(A); LAeq = 45,7 dB(A) mercancías l = 450 m; v = 100 km/h; te=18,6 s; LAeq (te) = 85,5 dB(A); LAeq = 50,6 dB(A) automotor: l = 50 m; v = 120 km/h; te=3,9 s; LAeq (te) = 81 dB(A); LAeq = 39,2 dB(A) 3º) Cálculo del LAeq para el conjunto de trenes de cada tipo LAeq(n) = LAeq(tren) + 10 log n cercanías:

LAeq = 35,3 dB(A); n = 80; LAeq total = 54,4 dB(A) expreso:

LAeq = 45,6 dB(A); n = 60; LAeq total = 63,4 dB(A) mercancías:

LAeq = 50,5 dB(A); n = 40; LAeq total = 66,7 dB(A) automotor:

LAeq = 39,3 dB(A); n = 20; LAeq total = 52,2 dB(A) 4º) LAeq del total de trenes 54,3 ⊕ 63,4 ⊕66,5 ⊕ 52,3 = 68,6 dB(A) Corrección por fachada K reflex = 3 68,6 + 3 = 71,6 dB(A)

RESULTADO L Aeq (7-23h) = 71,6 dB(A)

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