Real Decreto 1513/2005, de 16 de diciembre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a la evaluaci髇 y gesti髇 del ruido ambiental

ANEXO I
蚽dices de ruido

1. Definici髇 de 韓dices de ruido

• a) Definici髇 del 韓dice de ruido d韆-tarde-noche, L_den.

  El 韓dice de ruido d韆-tarde-noche, L_den, se expresa en decibelios (dB), y se determina mediante la expresi髇 siguiente:

  

  Donde:

  L_d es el nivel sonoro medio a largo plazo ponderado A definido en la norma ISO 1996-2: 1987, determinado a lo largo de todos los per韔dos d韆 de un a駉.

  L_e es el nivel sonoro medio a largo plazo ponderado A definido en la norma ISO 1996-2: 1987, determinado a lo largo de todos los per韔dos tarde de un a駉.

  L_n es el nivel sonoro medio a largo plazo ponderado A definido en la norma ISO 1996-2: 1987, determinado a lo largo de todos los per韔dos noche de un a駉.

  Donde:

  Al d韆 le corresponden 12 horas, a la tarde 4 horas y a la noche 8 horas. La administraci髇 competente puede optar por reducir el per韔do tarde en una o dos horas y alargar los per韔dos d韆 y/o noche en consecuencia, siempre que dicha decisi髇 se aplique a todas las fuentes, y que facilite al Ministerio de Medio Ambiente informaci髇 sobre la diferencia sistem醫ica con respecto a la opci髇 por defecto. En el caso de la modificaci髇 de los per韔dos temporales, esta modificaci髇 debe reflejarse en la expresi髇 que determina el L_den.

  Los valores horarios de comienzo y fin de los distintos per韔dos son 7.00-19.00, 19.00-23.00 y 23.00-7.00, hora local. La administraci髇 competente podr� modificar la hora de comienzo del per韔do d韆 y, por consiguiente, cu醤do empiezan la tarde y la noche. La decisi髇 de modificaci髇 deber� aplicarse a todas las fuentes de ruido.

  Un a駉 corresponde al a駉 considerado para la emisi髇 de sonido y a un a駉 medio por lo que se refiere a las circunstancias meteorol骻icas.

  Y donde:

  El sonido que se tiene en cuenta es el sonido incidente, es decir, no se considera el sonido reflejado en la fachada de una determinada vivienda.

• b) Definici髇 del 韓dice de ruido en per韔do nocturno, L_n.

  El 韓dice de ruido en per韔do nocturno L_n es el nivel sonoro medio a largo plazo ponderado A definido en la norma ISO 1996-2: 1987, determinado a lo largo de todos los per韔dos nocturnos de un a駉.

  Donde:

  La noche dura 8 horas, seg鷑 la definici髇 del apartado 1.

  Un a駉 corresponde al a駉 considerado para la emisi髇 de sonido y a un a駉 medio por lo que se refiere a las circunstancias meteorol骻icas, seg鷑 la definici髇 del apartado 1.

  El sonido que se tiene en cuenta es el sonido incidente, como se describe en el apartado 1.

2. 蚽dices de ruido suplementarios

En algunos casos, adem醩 de L_den y L_n, y cuando proceda L_d y L_e, puede resultar conveniente utilizar 韓dices de ruido especiales con los valores l韒ite correspondientes. He aqu� algunos ejemplos:

La fuente emisora de ruido considerada s髄o est� activa durante una peque馻 fracci髇 de tiempo (por ejemplo, menos del 20% del tiempo durante todos los per韔dos diurnos, vespertinos o nocturnos de un a駉).

El n鷐ero de casos en que se emite ruido es, en uno o m醩 de los per韔dos considerados, en promedio muy bajo (por ejemplo, menos de un caso por hora, entendi閚dose por caso un ruido que dura menos de cinco minutos, por ejemplo, el ruido del paso de un tren o de un avi髇).

L_Amax o SEL (nivel de exposici髇 sonora) para la protecci髇 durante el per韔do nocturno en caso de incrementos bruscos de ruido.

Hay protecci髇 adicional durante el fin de semana o en un per韔do concreto del a駉.

Hay protecci髇 adicional durante el per韔do diurno.

Hay protecci髇 adicional durante el per韔do vespertino.

Se da una combinaci髇 de ruidos procedentes de fuentes distintas.

Se trata de zonas tranquilas en campo abierto.

El ruido contiene componentes tonales emergentes.

El contenido en bajas frecuencias del ruido es grande.

El ruido tiene car醕ter impulsivo.

3. Altura del punto de evaluaci髇 de los 韓dices de ruido

La altura del punto de evaluaci髇 de los 韓dices de ruido depende de su aplicaci髇:

• a) Elaboraci髇 de mapas estrat間icos de ruido:

  Cuando se efect鷈n c醠culos para la elaboraci髇 de mapas estrat間icos de ruido en relaci髇 con la exposici髇 al ruido en el interior y en las proximidades de edificios, los puntos de evaluaci髇 se situar醤 a 4,0 m � 0,2 m (3,8 m-4,2 m) de altura sobre el nivel del suelo en la fachada m醩 expuesta; a tal efecto, la fachada m醩 expuesta ser� el muro exterior m醩 pr髕imo situado frente a la fuente sonora; en los dem醩 casos, podr醤 decidirse otras opciones.

  Cuando se efect鷈n mediciones para la elaboraci髇 de mapas estrat間icos de ruido en relaci髇 con la exposici髇 al ruido en el interior y en las proximidades de edificios, podr醤 escogerse otras alturas, si bien 閟tas no deber醤 ser inferiores a 1,5 m sobre el nivel del suelo, y los resultados deber醤 corregirse de conformidad con una altura equivalente de 4 m. En estos casos se justificar醤 t閏nicamente los criterios de correcci髇 aplicados.

• b) Otras aplicaciones:

  En las dem醩 aplicaciones, como la planificaci髇 ac鷖tica y la determinaci髇 de zonas ruidosas, podr醤 elegirse otras alturas, si bien 閟tas nunca deber醤 ser inferiores a 1,5 m sobre el nivel del suelo; algunos ejemplos:

  • a) Zonas rurales con casas de una planta.
  • b) La preparaci髇 de medidas locales para reducir el impacto sonoro en viviendas espec韋icas.
  • c) Un mapa de ruido detallado de una zona limitada, que ilustre la exposici髇 al ruido de cada vivienda.

ANEXO II
M閠odos de evaluaci髇 para los indicadores de ruido

(a los que se hace referencia en el art韈ulo 6 del Real Decreto 1513/2005)

1. INTRODUCCI覰.

Los valores de L_den y L_n se determinar醤 mediante un c醠culo en el punto de evaluaci髇, seg鷑 el m閠odo estipulado en el cap韙ulo 2 y los datos descritos en el cap韙ulo 3. Las mediciones podr醤 realizarse conforme a lo estipulado en el cap韙ulo 4.

2. M蒚ODOS COMUNES PARA LA EVALUACI覰 DEL RUIDO.

2.1. Disposiciones generales – Ruido del tr醘ico viario, del tr醘ico ferroviario y ruido industrial.

2.1.1. Indicadores, gama de frecuencias y definiciones de banda.

Los c醠culos de ruido se definir醤 en la gama de frecuencias de las bandas de octava comprendidas entre 63 Hz y 8 kHz. Los resultados de la banda de frecuencias se facilitar醤 en el intervalo de frecuencias correspondiente.

Los c醠culos se realizan por bandas de octava para el ruido del tr醘ico viario, del tr醘ico ferroviario e industrial, salvo para la potencia sonora de la fuente de ruido ferroviario, que usa bandas de tercio de octava. En el caso del ruido del tr醘ico viario, del tr醘ico ferroviario e industrial, conforme a estos resultados de banda de octava, el nivel sonoro medio a largo plazo con ponderaci髇 A para el d韆, la tarde y la noche, tal y como se establece en el anexo I y en el art韈ulo 5 de la Directiva 2002/49/CE, se calcula mediante el m閠odo descrito en las secciones 2.1.2, 2.2, 2.3, 2.4 y 2.5. En el caso del tr醘ico viario y ferroviario en aglomeraciones, el nivel sonoro medio a largo plazo con ponderaci髇 A se determina sumando la aportaci髇 de los segmentos viario y ferroviario, incluido el ruido de los grandes ejes viarios y ferroviarios.

(2.1.1)

Donde:

A_i indica la correcci髇 con ponderaci髇 A seg鷑 la norma CEI 61672-1

i = 韓dice de la banda de frecuencias

y T es el per韔do de tiempo correspondiente al d韆, la tarde o la noche.

Par醡etros del ruido:

Otros par醡etros f韘icos:

2.1.2. Marco de calidad.

Precisi髇 de los valores de entrada.

Todos los valores de entrada que afecten al nivel de emisiones de una fuente se determinar醤 al menos con una precisi髇 correspondiente a una incertidumbre de � 2dB(A) en el nivel de emisiones de la fuente (dejando invariables todos los dem醩 par醡etros).

Uso de los valores por defecto.

Al aplicar el m閠odo, los datos de entrada reflejar醤 el uso real. En general, no se utilizar醤 valores de entrada por defecto ni estimados. Los valores de entrada por defecto y los estimados se aceptan si la recopilaci髇 de datos reales supone costes muy altos.

Calidad del software usado para los c醠culos.

El software utilizado para realizar los c醠culos deber� acreditar la conformidad con los m閠odos aqu� descritos mediante una certificaci髇 de resultados derivados de los ensayos realizados.

El software utilizado para el c醠culo de los niveles de ruido en el ambiente exterior deber� cumplir con los requerimientos establecidos en la norma ISO 17534 en lo referente a calidad y garant韆 de calidad ac鷖tica y a las recomendaciones generales para los ensayos (test) e interface de control de calidad, as� como las recomendaciones para la aplicaci髇 del control de calidad en la ejecuci髇 de los m閠odos descritos en este anexo por el software de acuerdo con la norma ISO 17534-1.

2.2. Ruido del tr醘ico viario.

2.2.1. Descripci髇 de la fuente.

Clasificaci髇 de los veh韈ulos.

La fuente de ruido del tr醘ico viario se determinar� mediante la combinaci髇 de la emisi髇 de ruido de cada uno de los veh韈ulos que forman el flujo del tr醘ico. Estos veh韈ulos se agrupan en cinco categor韆s independientes en funci髇 de las caracter韘ticas que posean en cuanto a la emisi髇 de ruido:

Categor韆 1: Veh韈ulos ligeros.

Categor韆 2: Veh韈ulos pesados medianos.

Categor韆 3: Veh韈ulos pesados.

Categor韆 4: Veh韈ulos de dos ruedas.

Categor韆 5: Categor韆 abierta.

En el caso de los veh韈ulos de dos ruedas, se definen dos subclases independientes para los ciclomotores y las motocicletas de mayor potencia, ya que los modos de conducci髇 son diversos y, adem醩, suelen variar significativamente en n鷐ero.

Se usar醤 las primeras cuatro categor韆s, y la quinta ser� opcional. Se prev� el establecimiento de otra categor韆 para los nuevos veh韈ulos que puedan fabricarse en el futuro que presenten caracter韘ticas suficientemente diferentes en t閞minos de emisiones de ruido. Esta categor韆 podr韆 englobar, por ejemplo, los veh韈ulos el閏tricos o h韇ridos o cualquier veh韈ulo que se fabrique en el futuro que difiera significativamente de los de las categor韆s 1 a 4.

Los detalles de las diferentes clases de veh韈ulos se facilitan en el cuadro [2.2.a].

N鷐ero y situaci髇 de fuentes sonoras equivalentes.

En este modelo, cada veh韈ulo (categor韆s 1, 2, 3, 4 y 5) se representa mediante una fuente de un solo punto que se irradia de manera uniforme. La primera reflexi髇 sobre el pavimento se trata de manera impl韈ita. Como se ilustra en la figura [2.2.a], esta fuente puntual se ubica a 0,05 m por encima del pavimento.

Figura [2.2.a]

Ubicaci髇 de la fuente puntual equivalente en veh韈ulos ligeros (categor韆 1), veh韈ulos pesados (categor韆s 2 y 3) y veh韈ulos de dos ruedas (categor韆 4)

El flujo de tr醘ico se representa mediante una fuente lineal. Al modelizar una carretera con varios carriles, lo ideal es representar cada carril con una fuente lineal ubicada en el centro de cada carril. No obstante, tambi閚 se puede dibujar una fuente lineal en el medio de una carretera de doble sentido o una fuente lineal por cada calzada en el carril exterior de carreteras con varios carriles.

Nivel de potencia sonora (Emisi髇).

Consideraciones generales.

La potencia sonora de la fuente se define en el 玞ampo semilibre�, por lo que la potencia sonora comprende el efecto de la reflexi髇 sobre el suelo inmediatamente debajo de la fuente modelizada en la que no existen objetos perturbadores en su entorno m醩 pr髕imo, salvo en el caso de la reflexi髇 sobre el pavimento que no se produce inmediatamente debajo de la fuente modelizada.

Intensidad de tr醘ico.

La emisi髇 de un flujo de tr醘ico se representa mediante una fuente lineal caracterizada por su potencia sonora direccional por metro y por frecuencia. Esto se corresponde con la suma de la emisi髇 sonora de cada uno de los veh韈ulos del flujo de tr醘ico, teniendo en cuenta el tiempo durante el cual los veh韈ulos circulan por el tramo de carretera considerado. La implementaci髇 de cada veh韈ulo del flujo requiere la aplicaci髇 de un modelo de tr醘ico.

Si se supone un tr醘ico continuo de veh韈ulos Q_m de la categor韆 m por hora, con una velocidad media de v_m (en km/h), la potencia sonora direccional por metro en la banda de frecuencias i de la fuente lineal L_Weq,line,i,m se define mediante:

(2.2.1)

donde

L_W,i,m es el nivel de potencia sonora direccional de un 鷑ico veh韈ulo.

L_W′,m se expresa en dB (re. 10^–12 W/m). Los niveles de potencia sonora se calculan para cada banda de octava i comprendida entre 63 Hz y 8 kHz.

Los datos de intensidad de tr醘ico Q_m se expresar醤 como un promedio anual horario, por per韔do de tiempo (d韆, tarde y noche), por clase de veh韈ulo y por fuente lineal. Para todas las categor韆s se utilizar醤 los datos de entrada de intensidad de tr醘ico derivados del aforo de tr醘ico o de los modelos de tr醘ico.

La velocidad V_m es una velocidad representativa por categor韆 de veh韈ulo: en la mayor韆 de los casos, la velocidad m醲ima permitida m醩 baja para el tramo de carretera y la velocidad m醲ima permitida para la categor韆 de veh韈ulos.

Veh韈ulo individual.

En la consideraci髇 de la circulaci髇 de veh韈ulos, se supone que todos los veh韈ulos de la categor韆 m circulan a la misma velocidad, es decir, V_m.

Un veh韈ulo de carretera se modeliza mediante un conjunto de ecuaciones matem醫icas que representan las principales fuentes de ruido:

• 1. Ruido de rodadura por la interacci髇 producida por el contacto neum醫ico-calzada.
• 2. Ruido de propulsi髇 producido por la fuerza de transmisi髇 (motor, escape, etc.) del veh韈ulo. El ruido aerodin醡ico se incorpora a la fuente del ruido de rodadura.

En el caso de los veh韈ulos ligeros, medianos y pesados (categor韆s 1, 2 y 3), la potencia sonora total se corresponde con la suma energ閠ica del ruido de rodadura y del ruido de propulsi髇. Por tanto, el nivel de potencia sonora total de las l韓eas de fuentes m = 1, 2 o 3 se define mediante:

(2.2.2)

donde L_WR,i,m es el nivel de potencia sonora para el ruido de rodadura y L_WP,i,m, el nivel de potencia sonora para el ruido de propulsi髇. Esto es v醠ido para todas las gamas de velocidades. Para velocidades inferiores a 20 km/h, se utilizar� el mismo nivel de potencia sonora definido por la f髍mula para v_m = 20 km/h.

Para los veh韈ulos de dos ruedas (categor韆 4), para la fuente solo se considera el ruido de propulsi髇:

L_{W,i,m = 4}(v_{m =4}) = L_{WP,i,m =4}(v_{m = 4})

(2.2.3)

Esto es v醠ido para todos los rangos de velocidades. Para velocidades inferiores a 20 km/h, se utilizar� el mismo nivel de potencia sonora definido por la f髍mula para v_m = 20 km/h.

2.2.2. Condiciones de referencia.

Los coeficientes y las ecuaciones de caracterizaci髇 de la fuente son v醠idos para las siguientes condiciones de referencia:

• – una velocidad constante del veh韈ulo;
• – una carretera sin pendiente;
• – una temperatura del aire τ_ref = 20 癈;
• – un pavimento de referencia virtual, formado por aglomerado asf醠tico denso 0/11 y pavimento mezclado SMA 0/11, con una antig黣dad de entre 2 y 7 a駉s y en un estado de mantenimiento representativo;
• – un pavimento seco;
• – neum醫icos sin clavos.

2.2.3. Ruido de rodadura.

Ecuaci髇 general.

El nivel de potencia sonora del ruido de rodadura en la banda de frecuencias i para un veh韈ulo de la clase m = 1, 2 o 3 se define como:

(2.2.4)

Los coeficientes A_R,i,m y B_R,i,m se dan en bandas de octava para cada categor韆 de veh韈ulo y para una velocidad de referencia v_ref = 70 km/h. ΔL_WR,i,m se corresponde con la suma de los coeficientes de correcci髇 que se han de aplicar a la emisi髇 de ruido de rodadura para condiciones espec韋icas del firme o del veh韈ulo diferentes de las condiciones de referencia:

ΔL_WR,i,m = ΔL_WR,road,i,m + ΔL_{studdedtyres,i,m} + ΔL_WR,acc,i,m + ΔL_W,temp

(2.2.5)

ΔL_WR,road,i,m representa el efecto que tiene en el ruido de rodadura un pavimento con propiedades sonoras distintas a las del pavimento (superficie de rodadura de referencia virtual, como se define en el cap韙ulo 2.2.2. Incluye tanto el efecto en la propagaci髇 como en la generaci髇.

ΔL_{studded tyres,i,m} es un coeficiente de correcci髇 que tiene en cuenta el ruido de rodadura mayor de los veh韈ulos ligeros equipados con neum醫icos con clavos.

ΔL_WR,acc,i,m tiene en cuenta el efecto que tiene en el ruido de rodadura en una intersecci髇 con sem醘oros o una glorieta. Integra el efecto que la variaci髇 de velocidad tiene en la emisi髇 sonora.

ΔL_W,temp es un t閞mino de correcci髇 para una temperatura media τ distinta de la temperatura de referencia τ_ref = 20 癈.

Correcci髇 para los neum醫icos con clavos.

En situaciones en que un n鷐ero importante de veh韈ulos ligeros del flujo de tr醘ico usan neum醫icos con clavos durante varios meses al a駉, se tendr� en cuenta el efecto inducido en el ruido de rodadura. Para cada veh韈ulo de la categor韆 m = 1 equipado con neum醫icos con clavos, calcula un incremento del ruido de rodadura en funci髇 de la velocidad mediante las expresiones siguientes:

(2.2.6)

donde los coeficientes a_i y b_i se proporcionan para cada banda de octava.

El aumento de la emisi髇 de ruido de rodadura se obtendr韆 teniendo en cuenta 鷑icamente la parte proporcional de veh韈ulos ligeros con neum醫icos con clavos durante un per韔do limitado T_s (en meses) a lo largo del a駉. Si Q_stud,ratio es la ratio de la intensidad horaria de veh韈ulos ligeros equipados con neum醫icos con clavos que circulan en un per韔do T_s (en meses), entonces la proporci髇 media anual de veh韈ulos equipados con neum醫icos con clavos p_s se expresa mediante:

(2.2.7)

La correcci髇 resultante que se aplicar� a la emisi髇 de potencia sonora de rodadura debido al uso de neum醫icos con clavos para veh韈ulos de la categor韆 m = 1 en la banda de frecuencias i ser�:

(2.2.8)

Para los veh韈ulos de todas las dem醩 categor韆s no se aplicar� ninguna correcci髇:

ΔL_{studdedtyres,i,m ≠ 1} = 0

(2.2.9)

Efecto de la temperatura del aire en la correcci髇 del ruido de rodadura.

La temperatura del aire afecta a la emisi髇 de ruido de rodadura; de hecho, el nivel de potencia sonora de rodadura disminuye cuando aumenta la temperatura del aire. Este efecto se introduce en la correcci髇 por tipo de pavimento. Las correcciones del pavimento suelen evaluarse para una temperatura del aire de τ_ref = 20 癈. Si la temperatura del aire media anual en 癈 es diferente, la emisi髇 del ruido de rodadura se corregir� con la f髍mula:

ΔL_W,temp,m(τ) = K_m � (τ_ref – τ)

(2.2.10)

El t閞mino de correcci髇 es positivo (es decir, que el ruido aumenta) para temperaturas inferiores a 20 癈 y negativo (es decir, que el ruido disminuye) para temperaturas m醩 altas. El coeficiente K depende de las caracter韘ticas del pavimento y de los neum醫icos y, en general, refleja cierta dependencia de la frecuencia. Se aplicar� un coeficiente gen閞ico K_{m = 1} = 0,08 dB/癈 para veh韈ulos ligeros (categor韆 1) y K_{m = 2} = K_{m = 3} = 0,04 dB/癈 para veh韈ulos pesados (categor韆s 2 y 3) para todos los pavimentos. El coeficiente de correcci髇 se aplicar� por igual a todas las bandas de octava desde 63 hasta 8 000 Hz.

2.2.4. Ruido de propulsi髇.

Ecuaci髇 general.

La emisi髇 de ruido de propulsi髇 comprende todas las contribuciones del motor, el tubo de escape, las marchas, caja de cambios, engranajes, la entrada de aire, etc. El nivel de potencia sonora del ruido de propulsi髇 en la banda de frecuencias i para un veh韈ulo de clase m se define como:

(2.2.11)

Los coeficientes A_P,i,m y B_P,i,m se dan en bandas de octava para cada categor韆 de veh韈ulo y para una velocidad de referencia v_ref = 70 km/h.

ΔL_WP,i,m se corresponde con la suma de los coeficientes de correcci髇 que se han de aplicar a la emisi髇 de ruido de propulsi髇 para condiciones de conducci髇 espec韋icas o condiciones regionales diferentes de las condiciones de referencia:

ΔL_WP,i,m = ΔL_WP,road,i,m + ΔL_WP,grad,i,m + ΔL_WP,acc,i,m

(2.2.12)

ΔL_WP,road,i,m tiene en cuenta el efecto del pavimento en el ruido de propulsi髇 debido a la absorci髇. El c醠culo se realizar� conforme a lo especificado en el cap韙ulo 2.2.6.

ΔL_WP,acc,i,m y ΔL_WP,grad,i,m tiene en cuenta el efecto de las pendientes de la carretera y de la aceleraci髇 y la desaceleraci髇 de los veh韈ulos en las intersecciones. Se calcular醤 seg鷑 lo previsto en los cap韙ulos 2.2.4 y 2.2.5, respectivamente.

Efecto de las pendientes de la carretera.

La pendiente de la carretera tiene dos efectos en la emisi髇 de ruido del veh韈ulo: en primer lugar, afecta a la velocidad del veh韈ulo y, por consiguiente, a la emisi髇 de ruido de rodadura y de propulsi髇 del veh韈ulo; en segundo lugar, afecta a la carga y la velocidad del motor por la elecci髇 de la marcha y, por tanto, a la emisi髇 de ruido de propulsi髇 del veh韈ulo. En esta secci髇 solo se aborda el efecto en el ruido de propulsi髇, suponiendo una velocidad constante.

El efecto que la pendiente de la carretera tiene en el ruido de propulsi髇 se tiene en cuenta mediante un t閞mino de correcci髇 ΔL_WP,grad,m, que es una funci髇 de la pendiente s (en %), la velocidad del veh韈ulo v_m (en km/h) y la clase de veh韈ulo m. En el caso de una circulaci髇 en dos sentidos, es necesario dividir el flujo en dos componentes y corregir la mitad para la subida y la otra mitad para la bajada. El t閞mino de correcci髇 se atribuye a todas las bandas de octava por igual:

(2.2.13)

(2.2.14)

(2.2.15)

(2.2.16)

La correcci髇 ΔL_WP,grad,m incluye de forma impl韈ita el efecto que la pendiente tiene en la velocidad.

2.2.5. Efecto de la aceleraci髇 y desaceleraci髇 de los veh韈ulos.

Antes y despu閟 de las intersecciones reguladas por sem醘oros y las glorietas, se aplicar� una correcci髇 para el efecto de la aceleraci髇 y la desaceleraci髇, tal y como se describe a continuaci髇.

Los t閞minos de correcci髇 para el ruido de rodadura, ΔL_WR,acc,m,k, y para el ruido de propulsi髇, ΔL_WP,acc,m,k, son funciones lineales de la distancia x (en m) desde la fuente puntual hasta la intersecci髇 m醩 cercana de la fuente lineal correspondiente con otra fuente lineal. Estos t閞minos se atribuyen a todas las bandas de octava por igual:

(2.2.17)

(2.2.18)

Los coeficientes C_R,m,k y C_P,m,k dependen del tipo de intersecci髇 k (k = 1 para una intersecci髇 regulada por sem醘oros; k = 2 para una glorieta) y se proporcionan para cada categor韆 de veh韈ulos. La correcci髇 comprende el efecto del cambio de velocidad al aproximarse a una intersecci髇 o a una glorieta o al alejarse de ella.

Tenga en cuenta que a una distancia |x| ≥ 100 m, ΔL_WR,acc,m,k = ΔL_WP,acc,m,k = 0.

2.2.6. Efecto del tipo de pavimento (superficie de rodadura).

Principios generales.

Si se trata de pavimentos con propiedades sonoras distintas a las del pavimento de referencia, se aplicar� un t閞mino de correcci髇 por bandas de frecuencia para el ruido de rodadura y el ruido de propulsi髇.

El t閞mino de correcci髇 del pavimento para la emisi髇 de ruido de rodadura se calcula mediante la expresi髇:

(2.2.19)

Donde:

α_i,m es la correcci髇 en dB a la velocidad de referencia v_ref para la categor韆 m (1, 2 o 3) y para la banda de frecuencia i.

β_m es el efecto de la velocidad en la reducci髇 de ruido de rodadura para la categor韆 m (1, 2 o 3) y es id閚tico para todas las bandas de frecuencias.

El t閞mino de correcci髇 del pavimento para la emisi髇 de ruido de propulsi髇 se obtiene mediante la expresi髇:

(2.2.20)

Las superficies absorbentes reducen el ruido de propulsi髇, mientras que las superficies no absorbentes no lo aumentan.

Efecto de la antig黣dad del pavimento en el ruido de rodadura.

Las caracter韘ticas sonoras de las superficies de rodadura var韆n con la antig黣dad y el nivel de mantenimiento, con una tendencia a que el ruido sea mayor con el paso del tiempo. En este m閠odo, los par醡etros de la superficie de rodadura se han establecido para que sean representativos del comportamiento ac鷖tico del tipo de superficie de rodadura como promedio con respecto a su vida 鷗il representativa y suponiendo que se realiza un mantenimiento adecuado.

2.3. Ruido ferroviario.

2.3.1. Descripci髇 de la fuente.

Clasificaci髇 de los veh韈ulos.

Definici髇 de veh韈ulo y tren.

A los efectos de este m閠odo de c醠culo del ruido, un veh韈ulo se define como cualquier subunidad ferroviaria independiente de un tren (normalmente una locomotora, un automotor, coche de viajeros o un vag髇 de carga) que se pueda mover de manera independiente y que se pueda desacoplar del resto del tren. Se pueden dar algunas circunstancias espec韋icas para las subunidades de un tren que forman parte de un conjunto que no se puede desacoplar, por ejemplo, compartir un bogie entre ellas. A los efectos de este m閠odo de c醠culo, todas estas subunidades se agrupan en un 鷑ico veh韈ulo.

Asimismo, para este m閠odo de c醠culo, un tren consta de una serie de veh韈ulos acoplados.

En el cuadro [2.3.a] se define un lenguaje com鷑 para describir los tipos de veh韈ulos incluidos en la base de datos de las fuentes. En 閘 se presentan los descriptores correspondientes que se usar醤 para clasificar todos los veh韈ulos. Estos descriptores se corresponden con las propiedades del veh韈ulo, que afectan a la potencia sonora direccional por metro de l韓ea fuente equivalente modelizada.

El n鷐ero de veh韈ulos de cada tipo se determinar� en cada tramo de v韆 para cada per韔do considerado en el c醠culo del ruido. Se expresar� como un n鷐ero promedio de veh韈ulos por hora, que se obtiene al dividir el n鷐ero total de veh韈ulos que circulan durante un per韔do de tiempo determinado entre la duraci髇 en horas de dicho per韔do (por ejemplo, 24 veh韈ulos en 4 horas dan como resultado 6 veh韈ulos por hora). Se consideran todos los tipos de veh韈ulos que circulan por cada tramo de v韆.

Clasificaci髇 de las v韆s y estructura portante.

Las v韆s existentes pueden variar porque hay varios elementos que contribuyen a las propiedades sonoras y las caracterizan. Los tipos de v韆s utilizados en este m閠odo se indican en el cuadro [2.3.b] siguiente. Algunos de los elementos influyen significativamente en las propiedades sonoras, mientras que otros solo tienen efectos secundarios. En general, los elementos m醩 importantes que influyen en la emisi髇 de ruido ferroviario son: la rugosidad del carril, la rigidez de la placa de asiento del carril, la base de la v韆, las juntas de los carriles y el radio de curvatura de la v韆. De forma alternativa, se pueden definir las propiedades generales de la v韆 y, en este caso, la rugosidad del carril y la tasa de deterioro de la v韆 seg鷑 la norma ISO 3095 son dos par醡etros esenciales desde el punto de vista ac鷖tico, adem醩 del radio de curvatura de la v韆.

El tramo de v韆 se define como una parte de una 鷑ica v韆, en una l韓ea ferroviaria o en una estaci髇, en la que no cambian los componentes b醩icos ni las propiedades f韘icas de la v韆.

En el cuadro [2.3.b] se define un lenguaje com鷑 para describir los tipos de v韆s incluidos en la base de datos de las fuentes.

N鷐ero y situaci髇 de fuentes sonoras equivalentes.

Figura [2.3.a]

Situaci髇 de fuentes sonoras equivalentes

Las distintas fuentes lineales de ruido equivalentes se ubican a diferentes alturas y en el centro de la v韆. Todas las alturas se refieren al plano tangencial a las dos superficies superiores de los dos carriles.

Las fuentes equivalentes comprenden diferentes fuentes f韘icas (韓dice p). Estas fuentes f韘icas se dividen en dos categor韆s distintas en funci髇 del mecanismo de generaci髇, y son: 1) el ruido de rodadura (incluida no solo la vibraci髇 de la base del carril y la v韆 y la vibraci髇 de las ruedas, sino tambi閚, si procede, el ruido de la superestructura de los veh韈ulos destinados al transporte de mercanc韆s); 2) el ruido de tracci髇; 3) el ruido aerodin醡ico; 4) el ruido de impacto (en cruces, cambios y juntas); 5) el ruido generado por los chirridos, y 6) el ruido generado por efectos adicionales como puentes y viaductos.

• 1) El ruido de rodadura se origina debido a la rugosidad de las ruedas y de las cabezas de carril, a trav閟 de tres v韆s de transmisi髇 a las superficies radiantes (carril, ruedas y superestructura). La fuente se ubica a h = 0,5 m (superficies radiantes A) para representar la contribuci髇 de la v韆, incluidos los efectos de la superficie de las v韆s, en particular en las v韆s en placa (seg鷑 la zona de propagaci髇), para representar la contribuci髇 de la rueda y la contribuci髇 de la superestructura del veh韈ulo en relaci髇 con el ruido (en el caso de los trenes de mercanc韆s).
• 2) Las alturas de las fuentes equivalentes para la consideraci髇 del ruido de tracci髇 var韆n entre 0,5 m (fuente A) y 4,0 m (fuente B), en funci髇 de la posici髇 f韘ica del componente de que se trate. Las fuentes como las transmisiones y los motores el閏tricos normalmente estar醤 a una altura del eje de 0,5 m (fuente A). Las rejillas de ventilaci髇 y las salidas de aire pueden estar a varias alturas; el sistema de escape del motor en los veh韈ulos di閟el suelen estar a una altura de 4,0 m (fuente B). Otras fuentes de tracci髇, como los ventiladores o los bloques motor di閟el, pueden estar a una altura de 0,5 m (fuente A) o de 4,0 m (fuente B). Si la altura exacta de la fuente se encuentra entre las alturas del modelo, la energ韆 sonora se distribuir� de manera proporcional sobre las alturas de fuentes adyacentes m醩 pr髕imas.

  Por este motivo, se prev閚 dos alturas de fuentes mediante el m閠odo a 0,5 m (fuente A), 4,0 m (fuente B), y la potencia sonora equivalente asociada se distribuye entre las dos en funci髇 de la configuraci髇 espec韋ica de las fuentes en el tipo de unidad.

• 3) Los efectos del ruido aerodin醡ico se asocian con la fuente a 0,5 m (lo que representa las cubiertas y las pantallas, fuente A) y la fuente a 4,0 m (modelizaci髇 por aparatos de techo y pant骻rafos, fuente B). La opci髇 de considerar una fuente a 4,0 m para los efectos del pant骻rafo constituye un modelo muy sencillo y ha de considerarse detenidamente si el objetivo es elegir una altura apropiada de la barrera ac鷖tica.
• 4) El ruido de impacto se asocia con la fuente a 0,5 m (fuente A).
• 5) El ruido de los chirridos se asocia con las fuentes a 0,5 m (fuente A).
• 6) El ruido de impacto en puentes y viaductos se asocia con la fuente a 0,5 m (fuente A).

2.3.2. Nivel de potencia sonora. Emisi髇.

Ecuaciones generales.

Veh韈ulo individual.

El modelo de ruido del tr醘ico ferroviario, de forma an醠oga al ruido del tr醘ico viario, obtiene el nivel de la potencia sonora de una combinaci髇 espec韋ica de tipo de veh韈ulo y tipo de v韆 que satisface una serie de requisitos descritos en la clasificaci髇 de veh韈ulos y v韆s, partiendo de un conjunto de niveles de potencia sonora para cada veh韈ulo (L_W,0).

Intensidad de tr醘ico.

La emisi髇 de ruido originado por la circulaci髇 de trenes en cada v韆 deber� representarse mediante un conjunto de dos fuentes lineales caracterizadas por su nivel de potencia sonora direccional por metro y por banda de frecuencias. Esto se corresponde con la suma de las emisiones de ruido de cada uno de los veh韈ulos que circulan y, en el caso espec韋ico de los veh韈ulos parados, se tiene en cuenta el tiempo que los veh韈ulos pasan en el tramo ferroviario considerado.

El nivel de potencia sonora direccional por metro y por banda de frecuencias, debido a todos los veh韈ulos que circulan por cada tramo de v韆 de un determinado tipo de v韆 (j), se define de la siguiente forma:

• – para cada banda de frecuencias (i);
• – para cada altura de fuente determinada (h) (para las fuentes a 0,5 m h = 1 y a 4,0 m h = 2),

Y es la suma de la energ韆 de todas las contribuciones de todos los veh韈ulos que circulan por el tramo de v韆 espec韋ico j. Estas contribuciones corresponden a:

• – de todos los tipos de veh韈ulos (t)
• – a diferentes velocidades (s)
• – en condiciones de circulaci髇 particulares (velocidad constante) (c)
• – para cada tipo de fuente f韘ica (rodadura, impacto, chirridos, tracci髇, aerodin醡ica y fuentes con otros efectos, como por ejemplo el ruido de los puentes) (p).

Para calcular el nivel de potencia sonora direccional por metro (dato de entrada en la parte de propagaci髇) debido al tr醘ico mixto en el tramo de v韆 j, se usa la expresi髇 siguiente:

(2.3.1)

donde

T_ref = per韔do de tiempo de referencia para el que se considera el tr醘ico promedio

x = n鷐ero total de combinaciones existentes de i, t, s, c, p para cada tramo de la v韆 j

t = 韓dice para los tipos de veh韈ulo en el tramo de v韆 j

s = 韓dice para la velocidad del tren: hay tantos 韓dices como n鷐ero de velocidades medias de circulaci髇 diferentes en el tramo de v韆 j

c = 韓dice para las condiciones de circulaci髇: 1 (para velocidad constante), 2 (ralent�)

p = 韓dice para los tipos de fuentes f韘icas: 1 (para ruido de rodadura y de impacto), 2 (chirrido en las curvas), 3 (ruido de tracci髇), 4 (ruido aerodin醡ico), 5 (otros efectos)

L_{W′,eq,line,x} = nivel de potencia sonora direccional x por metro para una fuente lineal de una combinaci髇 de t, s, r, p en cada tramo de v韆 j

Si se supone una intensidad de circulaci髇 constante de veh韈ulos Q por hora, con una velocidad media v, como promedio en cada momento, habr� un n鷐ero equivalente de veh韈ulos Q/v por unidad de longitud del tramo de la v韆 ferroviaria. La emisi髇 de ruido debido a la circulaci髇 de trenes en t閞minos de nivel de potencia sonora direccional por metro L_W′,eq,line (expresada en dB/m (re. 10^–12 W)) se obtiene mediante la expresi髇:

(2.3.2)

donde

• – Q es el n鷐ero de veh韈ulos por hora en el tramo de v韆 j para el tipo de veh韈ulo t, con una velocidad media del tren s y unas condiciones de circulaci髇 c
• – v es la velocidad [km/h] en el j.o tramo de v韆 para el tipo de veh韈ulo t y con una velocidad media del tren s.
• – L_W,0,dir es el nivel de potencia sonora direccional del ruido espec韋ico (rodadura, impacto, chirrido, frenado, tracci髇, aerodin醡ico y otros efectos) de un 鷑ico veh韈ulo en las direcciones ψ, φ definidas con respecto a la direcci髇 en que se mueve el veh韈ulo (v閍se la figura [2.3.b]).

En el caso de una fuente estacionaria, como durante el ralent�, se supone que el veh韈ulo permanecer� durante un tiempo total T_idle en una ubicaci髇 dentro de un tramo de v韆 con una longitud L. Por tanto, siendo T_ref el per韔do de tiempo de referencia para la evaluaci髇 del ruido (por ejemplo, 12 horas, 4 horas u 8 horas), el nivel de potencia sonora direccional por unidad de longitud en el tramo de v韆 se define mediante:

(2.3.4)

En general, el nivel de potencia sonora direccional se obtiene de cada fuente espec韋ica como:

L_{W,0,dir,i(ψ,φ)} = L_W,0,i + ΔL_W,dir,vert,i + ΔL_W,dir,hor,i

(2.3.5)

donde

• – ΔL_W,dir,vert,i es la funci髇 de la correcci髇 por directividad vertical (adimensional) de ψ (figura [2.3.b])
• – ΔL_W,dir,vert,i es la funci髇 de la correcci髇 por directividad horizontal (adimensional) de φ (figura [2.3.b]).

Y donde L_{W,0,dir,i(ψ,φ)}, despu閟 de hallarse en bandas de 1/3 de octava, deber� expresarse en bandas de octava sumando en閞gicamente las potencias de cada banda de 1/3 de octava que integran la banda de octava correspondiente.

Figura [2.3.b]

Definici髇 geom閠rica

A efectos de c醠culo, la potencia de la fuente se expresa de manera espec韋ica en t閞minos de nivel de potencia sonora direccional por una longitud de 1 m de la v韆 L_{W′,tot,dir,i} para tener en cuenta la directividad de las fuentes en su direcci髇 vertical y horizontal, mediante las correcciones adicionales.

Se consideran varios L_W,0,dir,i (ψ,φ) para cada combinaci髇 de veh韈ulo-v韆-velocidad-condiciones de circulaci髇:

• – para cada banda de frecuencias de octava de 1/3 (i)
• – para cada tramo de v韆 (j)
• – para cada altura de la fuente (h) (para fuentes a 0,5 m h = 1, a 4,0 m h = 2)
• – directividad (d) de la fuente

Ruido de rodadura.

La contribuci髇 del veh韈ulo y la contribuci髇 de la v韆 al ruido de rodadura se dividen en cuatro elementos b醩icos: la rugosidad de la rueda, la rugosidad del carril, la funci髇 de transferencia del veh韈ulo a las ruedas y a la superestructura y la funci髇 de transferencia de la v韆. La rugosidad de las ruedas y de los carriles representan la causa de la excitaci髇 de la vibraci髇 del punto de contacto entre el carril y la rueda, y las funciones de transferencia son dos funciones emp韗icas o modelizadas que representan todo el fen髆eno complejo de la vibraci髇 mec醤ica y de la generaci髇 de ruido en las superficies de las ruedas, el carril, la traviesa y la subestructura de la v韆. Esta separaci髇 refleja la evidencia f韘ica de que la rugosidad del carril puede excitar la vibraci髇 del mismo, pero tambi閚 excitar� la vibraci髇 de la rueda, y viceversa. El no incluir alguno de estos cuatro par醡etros impedir韆 la disociaci髇 de la clasificaci髇 de las v韆s y los trenes.

Rugosidad de la rueda y de la v韆.

El ruido de rodadura originado por la rugosidad del carril y la rueda corresponde al rango de longitud de onda comprendido entre 5 y 500 mm.

Definici髇.

El nivel de rugosidad L_r se define como 10 veces el logaritmo de base 10 del cuadrado del valor cuadr醫ico medio r² de la rugosidad de la superficie de rodadura de un carril o una rueda en la direcci髇 del movimiento (nivel longitudinal) medida en μm con respecto a una longitud determinada del carril o al di醡etro total de la rueda, dividida entre el cuadrado del valor de referencia r₀²:

(2.3.6)

donde

r₀ = 1 μm

r = r.m.s. de la diferencia de desplazamiento vertical de la superficie de contacto con respecto al nivel medio

El nivel de rugosidad L_r suele obtenerse como una longitud de onda λ y deber� convertirse en una frecuencia f = v/λ, donde f es la frecuencia de banda central de una banda de octava determinada en Hz, λ es la longitud de onda en m y v es la velocidad del tren en m/s. El espectro de rugosidad como una funci髇 de frecuencia cambia a lo largo del eje de frecuencia para diferentes velocidades. En casos generales, tras la conversi髇 al espectro de frecuencias en funci髇 de la velocidad, es necesario obtener nuevos valores del espectro de bandas de octava de 1/3 promediando entre dos bandas de 1/3 de octava correspondientes en el dominio de la longitud de onda. Para calcular el espectro de frecuencias de la rugosidad efectiva total correspondiente a la velocidad apropiada del tren, deber� calcularse el promedio energ閠ico y proporcional de las dos bandas de 1/3 de octava correspondientes definidas en el dominio de la longitud de onda.

El nivel de rugosidad del carril para la banda de longitud de onda i se define como L_r,TR,i

Por analog韆, el nivel de rugosidad de la rueda para la banda de longitud de onda i se define como L_r,VEH,i.

El nivel de rugosidad efectiva total para la banda de longitud de onda i (L_R,tot,i) se define como la suma energ閠ica de los niveles de rugosidad del carril y de la rueda m醩 el filtro de contacto A₃(λ) para tener en cuenta el efecto de filtrado de la banda de contacto entre el carril y la rueda, y se mide en dB:

(2.3.7)

donde se expresa como una funci髇 de la banda del n鷐ero de onda i correspondiente a la longitud de onda λ.

El filtro de contacto depende del tipo de carril y de rueda y de la carga.

En el m閠odo se utilizar醤 la rugosidad efectiva total del tramo de v韆 j para cada tipo de veh韈ulo t a su velocidad v correspondiente.

Funci髇 de transferencia de veh韈ulo, v韆 y superestructura.

Las funciones de transferencia independientes de la velocidad L_H,TR,i L_H,VEH,i y L_H,VEH,SUP,i se definen para cada tramo de v韆 j y para cada tipo de veh韈ulo t. Relacionan el nivel de rugosidad efectiva total con la potencia sonora de la v韆, las ruedas y la superestructura, respectivamente.

La contribuci髇 de la superestructura se considera solo para los vagones de mercanc韆s, por tanto, solo para el tipo de veh韈ulos 玱�.

En el caso del ruido de rodadura, las contribuciones de la v韆 y del veh韈ulo se describen totalmente mediante las funciones de transferencia y mediante el nivel de rugosidad efectiva total. Cuando un tren est� en ralent�, el ruido de rodadura quedar� excluido.

Para la obtenci髇 del nivel de potencia sonora por veh韈ulo, el ruido de rodadura se calcula a la altura del eje y, como dato de entrada, tiene el nivel de rugosidad efectiva total L_R,TOT,i que es una funci髇 de la velocidad del veh韈ulo v, las funciones de transferencia de la v韆, el veh韈ulo y la superestructura L_H,TR,i, L_H,VEH,i y L_H,VEH,SUP,i, y el n鷐ero total de ejes N_a:

para h = 1:

(2.3.8)

(2.3.9)

(2.3.10)

donde N_a es el n鷐ero de ejes por veh韈ulo para el tipo de veh韈ulo t.

Figura [2.3.c]

Esquema de uso de las diferentes definiciones de rugosidad y funci髇 de transferencia

Se utilizar� una velocidad m韓ima de 50 km/h (30 km/h para los tranv韆s y el metro) para determinar la rugosidad efectiva total y, por consiguiente, el nivel de potencia sonora de los veh韈ulos (esta velocidad no afecta al c醠culo de las circulaciones de veh韈ulos) para compensar el error potencial introducido por la simplificaci髇 de la definici髇 del ruido de rodadura, el ruido de los frenos y el ruido de impacto generado en las intersecciones y los cambios.

Ruido de impacto (cruces, cambios y juntas).

El ruido de impacto puede producirse en los cruces, los cambios y las juntas o las agujas. Puede variar en magnitud y puede ser dominante en relaci髇 con el ruido de rodadura. El ruido de impacto deber� considerarse para las v韆s con juntas. No se considerar� el ruido de impacto generado por cambios, cruces y juntas en los tramos de v韆 con una velocidad inferior a 50 km/h (30 km/h para tranv韆s y metros), ya que la velocidad m韓ima de 50 km/h (30 km/h solo para tranv韆s y metros) se usa para incluir m醩 efectos de acuerdo con la descripci髇 contemplada en el cap韙ulo del ruido de rodadura. La modelizaci髇 del ruido de impacto tampoco debe considerarse en condiciones de circulaci髇 c = 2 (ralent�).

El ruido de impacto se incluye en el t閞mino del ruido de rodadura al a馻dir (energ閠icamente) un nivel de rugosidad del impacto ficticio suplementario al nivel de rugosidad efectiva total en cada tramo de v韆 j cuando sea pertinente. En este caso, se usar� una nueva funci髇 L_{R,TOT+IMPACT,i} en lugar de L_R,TOT,i, por lo que quedar� como sigue:

(2.3.11)

L_R,IMPACT,i es una funci髇 de la frecuencia considerada en bandas de 1/3 octava. Para obtener este espectro de frecuencias, el m閠odo incluye un espectro en funci髇 de la longitud de onda λ y deber� convertirse en frecuencias usando la relaci髇 λ = v/f, donde es la frecuencia central de la banda de 1/3 de octava en Hz y v es la velocidad s del veh韈ulo tipo t en m/s.

El ruido de impacto depender� de la gravedad y el n鷐ero de impactos por unidad de longitud, por lo que en el caso de que se den varios impactos, el nivel de rugosidad del impacto que habr� de utilizarse en la ecuaci髇 anterior se calcular� como sigue:

Donde

(2.3.12)

L_{R,IMPACT–SINGLE,i} es el nivel de rugosidad del impacto que se proporciona para un 鷑ico impacto y n_l es el n鷐ero de uniones por unidad de longitud.

El nivel de rugosidad del impacto de referencia se facilita para un n鷐ero de uniones por unidad de longitud de n_l = 0,01 m^–1, que es una uni髇 por cada 100 m de v韆. Las situaciones con un n鷐ero diferente s de uniones se considerar醤 mediante el factor de correcci髇 n_l. Cabe se馻lar que, al modelizar la segmentaci髇 de la v韆, deber� tenerse en cuenta el n鷐ero de uniones del carril, es decir, que puede resultar necesario considerar segmentos de l韓ea fuente separados para un tramo de v韆 con m醩 uniones. La L_W,0 de la v韆, la rueda y el bogie y la contribuci髇 de la superestructura se incrementan en L_R,IMPACT,i para 50 m antes y despu閟 de la uni髇 del carril. Si se trata de una serie de uniones, el incremento se extiende a un intervalo comprendido entre – 50 m antes de la primera uni髇 y +50 m despu閟 de la 鷏tima uni髇.

La aplicabilidad de estos espectros de potencia sonora, por norma general, se verificar� in situ.

Como valor por defecto, se utilizar� n_l = 0,01.

Chirridos.

El chirrido en las curvas es una fuente especial que solo resulta relevante para las curvas y, por tanto, est� localizado. El chirrido en curvas suele depender de la curvatura, de las condiciones de fricci髇, de la velocidad del tren y de la din醡ica y la geometr韆 de las ruedas y la v韆. Como puede ser significativo, se necesita una descripci髇 apropiada del mismo. En aquellos lugares donde se produce chirrido en curvas, generalmente en curvas y agujas de desv韔s ferroviarios, es preciso a馻dir a la potencia de la fuente los espectros de la potencia ac鷖tica adicional correspondientes. El ruido adicional puede ser espec韋ico a cada tipo de material de rodadura, ya que determinados tipos de ruedas y bogies pueden ser considerablemente menos propensos a los chirridos que otros. Pueden utilizarse mediciones del ruido adicional que tengan suficientemente en cuenta la naturaleza estoc醩tica del chirrido, en caso de disponer de ellas.

Si no se dispone de mediciones adecuadas, se puede adoptar un enfoque sencillo en el que se considerar� el ruido de los chirridos a馻diendo los siguientes valores adicionales al espectro de potencia ac鷖tica del ruido rodante para todas las frecuencias.

Donde l_track es la longitud de la v韆 a lo largo de la curva y R es el radio de la curva.

La aplicabilidad de estos espectros de potencia ac鷖tica o de estos valores adicionales, por norma general, se verificar� in situ, sobre todo en el caso de los tranv韆s y de aquellos lugares donde en las curvas o las agujas se apliquen medidas para evitar los chirridos.

Ruido de tracci髇.

Aunque el ruido de tracci髇 suele ser espec韋ico de cada condici髇 de funcionamiento caracter韘tica de velocidad constante, desaceleraci髇, aceleraci髇 y ralent�, las 鷑icas dos condiciones modelizadas son la velocidad constante (que es v醠ida tambi閚 cuando el tren est� desacelerando o cuando est� acelerando) y el ralent�. La potencia de la fuente considerada solo se corresponde con las condiciones de carga m醲ima, y esto implica que L_W,0,const,i = L_W,0,idling,i. Adem醩, L_W,0,idling,i se corresponde con la contribuci髇 de todas las fuentes f韘icas de un veh韈ulo determinado atribuible a una altura espec韋ica, como se describe en la secci髇 2.3.1.

L_W,0,idling,i se expresa como una fuente sonora est醫ica en la posici髇 de ralent�, para la duraci髇 del estado de ralent�, que se modeliza como una fuente puntual fija, seg鷑 se describe en el siguiente cap韙ulo dedicado al ruido industrial. Solo se considerar� si los trenes est醤 en ralent� durante m醩 de 0,5 horas.

Estos valores pueden obtenerse o bien mediante mediciones de todas las fuentes en cada estado de funcionamiento, o bien las fuentes parciales se pueden caracterizar por separado, para determinar la dependencia que tienen de los par醡etros y su fuerza relativa. Esto puede calcularse mediante la medici髇 de un veh韈ulo estacionario, variando las velocidades de rotaci髇 del equipo de tracci髇, de conformidad con la norma ISO 3095:2005. Si resulta pertinente, se tendr醤 que caracterizar varias fuentes sonoras de tracci髇, y es posible que no todas dependan de la velocidad del tren:

• – El ruido del motor, como los motores diesel (incluidas las entradas de aire, el sistema de escape y el bloque motor), la transmisi髇, los generadores el閏tricos, que dependen en gran medida de las revoluciones por minuto (rpm), y las fuentes el閏tricas, como los convertidores, que pueden depender significativamente de la carga.
• – El ruido de los ventiladores y de los sistemas de refrigeraci髇, en funci髇 de las rpm del ventilador; en algunos casos, los ventiladores pueden estar directamente acoplados a la transmisi髇.
• – Fuentes intermitentes como los compresores, las v醠vulas y otras con una duraci髇 caracter韘tica de funcionamiento y la correcci髇 correspondiente del ciclo de funcionamiento para la emisi髇 de ruido.

Habida cuenta de que estas fuentes se pueden comportar de manera diferente en cada estado de funcionamiento, el ruido de la tracci髇 se especificar� seg鷑 corresponda. La intensidad de una fuente se obtiene de mediciones realizadas en condiciones controladas. En general, las locomotoras tender醤 a mostrar m醩 variaci髇 en la carga en funci髇 del n鷐ero de veh韈ulos remolcados y, por consiguiente, la potencia resultante puede variar significativamente, mientras que las composiciones de trenes, como las unidades motorizadas el閏tricas, las unidades motorizadas di閟el y los trenes de alta velocidad, tienen una carga mejor definida.

No hay una atribuci髇 a priori de la potencia sonora de la fuente a determinadas alturas de la fuente, y esta elecci髇 depender� del ruido espec韋ico y el veh韈ulo evaluados. Se modelizar� como una fuente A (h = 1) y una fuente B (h = 2).

Ruido aerodin醡ico.

El ruido aerodin醡ico solo se tiene en cuenta a altas velocidades por encima de 200 km/h, por lo que se debe verificar si es realmente necesario a efectos de aplicaci髇. Si se conocen las funciones de transferencia y rugosidad del ruido de rodadura, pueden extrapolarse a velocidades m醩 altas y se puede realizar una comparaci髇 con los datos existentes para la alta velocidad para comprobar si el ruido aerodin醡ico genera niveles m醩 altos. Si las velocidades del tren en una red ferroviaria son superiores a 200 km/h, pero est醤 limitadas a 250 km/h, en algunos casos puede no ser necesario incluir el ruido aerodin醡ico, dependiendo del dise駉 del veh韈ulo.

La contribuci髇 del ruido aerodin醡ico se facilita como una funci髇 de velocidad:

para h = 1

(2.3.13)

para h = 2

(2.3.14)

donde

v₀ en una velocidad en la que el ruido aerodin醡ico es dominante y se calcula a 300 km/h

L_W,0,1,i es un nivel de potencia sonora de referencia determinada por dos o m醩 puntos de medida, para fuentes a alturas de fuentes conocidas, por ejemplo, el primer bogie

L_W,0,2,i es un nivel de potencia sonora de referencia determinada por dos o m醩 puntos de medida, para fuentes a alturas de fuentes conocidas, por ejemplo, las alturas de contacto del pant骻rafo

α_1,i es un coeficiente determinado por dos o m醩 puntos de medida, para fuentes a alturas de fuentes conocidas, por ejemplo, el primer bogie

α_2,i es un coeficiente determinado por dos o m醩 puntos de medida, para fuentes a alturas de fuentes conocidas, por ejemplo, las alturas de contacto del pant骻rafo

Directividad de la fuente.

La directividad horizontal ΔL_W,dir,hor,i en dB por defecto en el plano horizontal y, por defecto, se puede asumir que se trata de un dipolo para los efectos de rodadura, impacto (juntas de carril, etc.), chirridos, frenos, ventiladores y aerodin醡ico, que se calcula para cada banda de frecuencias i mediante:

ΔL_W,dir,hor,i = 10 � lg (0,01 + 0,99 � sin² φ)

(2.3.15)

La directividad vertical ΔL_W,dir,ver,i en dB se calcula en el plano vertical para la fuente A (h = 1), como una funci髇 de la frecuencia central f_c,i de cada banda de frecuencias i y para – π/2 < ψ < π/2:

El ruido de los puentes se modeliza en la fuente A (h = 1), cuya omnidireccionalidad se supone.

La directividad vertical ΔL_W,dir,ver,i en dB se proporciona en el plano vertical para la fuente A (h = 1), como una funci髇 de la frecuencia de bandas central f_c,i de cada i.^a banda de frecuencias y

(2.3.17)

ΔL_W,dir,ver,i = 0 en todos los dem醩 casos.

La directividad ΔL_dir,ver,i no se tiene en cuenta para la fuente B (h = 2) para los dem醩, ya que se supone la omnidireccionalidad para las fuentes situadas en esta posici髇.

2.3.3. Otros efectos.

Correcci髇 de la radiaci髇 estructural (puentes y viaductos).

En caso de que el tramo de v韆 se encuentre en un puente, es necesario tener en cuenta el ruido adicional generado por la vibraci髇 del puente como resultado de la excitaci髇 ocasionada por la presencia del tren. El ruido del puente se modeliza como una fuente adicional en la que la potencia ac鷖tica por veh韈ulo se obtiene mediante:

Donde L_H,bridge,i es la funci髇 de transferencia del puente. El ruido del puente L_W,0,bridge,i 鷑icamente representa el sonido irradiado por la construcci髇 del puente. El ruido de rodadura de un veh韈ulo sobre el puente se calcula mediante las f髍mulas (2.3.8) a (2.3.10), seleccionando la funci髇 de transferencia de la v韆 correspondiente al sistema de v韆s del puente. Normalmente no se tienen en cuenta las barreras colocadas en los bordes del puente.

Correcci髇 para otras fuentes sonoras ferroviarias.

Pueden existir otras fuentes, como los dep髎itos, las zonas de carga y descarga, las estaciones, las campanas, la megafon韆 de la estaci髇, etc., y que se asocian con el ruido ferroviario. Estas fuentes se tratar醤 como fuentes sonoras industriales (fuentes sonoras fijas) y se modelizar醤, si procede, seg鷑 lo expuesto en el siguiente cap韙ulo dedicado al ruido industrial.

2.4. Ruido industrial.

2.4.1. Descripci髇 de la fuente.

Clasificaci髇 de los tipos de fuente (punto, l韓ea y 醨ea).

Las fuentes industriales presentan dimensiones muy variables. Puede tratarse de plantas industriales grandes, as� como de fuentes concentradas peque馻s, como herramientas peque馻s o m醧uinas operativas utilizadas en f醔ricas. Por tanto, es necesario usar una t閏nica de modelizaci髇 apropiada para la fuente espec韋ica objeto de evaluaci髇. En funci髇 de las dimensiones y de la forma en que varias fuentes independientes se extienden por una zona, todas ellas pertenecientes al mismo emplazamiento industrial, se pueden modelizar como fuentes puntuales, fuentes lineales u otras fuentes del tipo 醨ea. En la pr醕tica, los c醠culos del efecto ac鷖tico siempre se basan en las fuentes sonoras puntuales, pero se pueden usar varias fuentes sonoras puntuales para representar una fuente compleja real, que se extiende principalmente por una l韓ea o un 醨ea.

N鷐ero y situaci髇 de fuentes sonoras equivalentes.

Las fuentes sonoras reales se modelizan mediante fuentes sonoras equivalentes representadas por una o varias fuentes puntuales, de forma que la potencia sonora total de la fuente real se corresponda con la suma de las potencias sonoras individuales atribuidas a las diferentes fuentes puntuales.

Las normas generales que deben aplicarse en la definici髇 del n鷐ero de fuentes puntuales que se usar醤 son:

• – Las fuentes lineales o de tipo 醨ea en las que la dimensi髇 mayor es inferior a 1/2 de la distancia entre la fuente y el receptor pueden modelizarse como fuentes puntuales exclusivas.
• – Las fuentes en las que la dimensi髇 m醩 grande es mayor que 1/2 de la distancia entre la fuente y el receptor deben modelizarse como una serie de fuentes puntuales en una l韓ea o como una serie de fuentes puntuales incoherentes en un 醨ea, de forma que para cada una de estas fuentes se cumpla la condici髇 de distancia estable. La distribuci髇 por un 醨ea puede incluir la distribuci髇 vertical de las fuentes puntuales.
• – Si se trata de fuentes en las que las dimensiones m醩 grandes en t閞minos de altura superen los 2 m o si est醤 cerca del suelo, cabe prestar especial atenci髇 a la altura de la fuente. Duplicar el n鷐ero de fuentes, redistribuy閚dolas 鷑icamente en la componente z no puede ofrecer un resultado significativamente mejor para esta fuente.
• – Para todas las fuentes, duplicar el n鷐ero de fuentes sobre el 醨ea de la fuente (en todas las dimensiones) no puede ofrecer un resultado significativamente mejor.

No se puede fijar de antemano la posici髇 de las fuentes sonoras equivalentes, debido al gran n鷐ero de configuraciones que un emplazamiento industrial puede tener. Por lo general, se aplicar醤 buenas pr醕ticas.

Nivel de potencia sonora. Emisi髇.

Consideraciones generales.

La informaci髇 siguiente constituye el conjunto completo de datos de entrada necesarios para los c醠culos de la propagaci髇 sonora con los m閠odos que se utilizar醤 para la cartograf韆 de ruido:

• – Espectro del nivel de potencia sonora emitida en bandas de octava
• – Horas de funcionamiento (d韆, tarde, noche o como promedio anual)
• – Ubicaci髇 (coordenadas x, y) y elevaci髇 (z) de la fuente de ruido
• – Tipo de fuente (punto, l韓ea y 醨ea)
• – Dimensiones y orientaci髇
• – Condiciones de funcionamiento de la fuente
• – Directividad de la fuente.

Es necesario definir el nivel de potencia sonora de la fuente puntual, lineal o de 醨ea como:

• – Para una fuente puntual el nivel de potencia sonora L_W y la directividad como una funci髇 de tres coordenadas ortogonales (x, y, z);
• – Se pueden definir dos tipos de fuentes lineales:
• – Para fuentes lineales que representan cintas transportadoras, oleoductos, etc., el nivel de potencia sonora por longitud en metros L_W′ y directividad como una funci髇 de dos coordenadas ortogonales en el eje de la l韓ea de la fuente;
• – Las l韓eas de fuentes que representan a los veh韈ulos en movimiento se calculan mediante la f髍mula 2.2.1.
• – Para una fuente del tipo 醨ea, el nivel de potencia sonora por metro cuadrado L_W/m2, y sin directividad (puede ser horizontal o vertical).

Las horas de funcionamiento son una informaci髇 fundamental para el c醠culo de los niveles de ruido. Las horas de funcionamiento se deben facilitar para el d韆, la tarde y la noche y, si la propagaci髇 usa diferentes clases meteorol骻icas definidas durante el d韆, la noche y la tarde, entonces deber� facilitarse una distribuci髇 m醩 definida de las horas de funcionamiento en subper韔dos que coincidan con la distribuci髇 de las clases meteorol骻icas. Esta informaci髇 se basar� en un promedio anual.

La correcci髇 de las horas de funcionamiento, que se a馻dir� al nivel de potencia sonora de la fuente para definir el nivel de potencia sonora corregida que se deber� utilizar para los c醠culos en relaci髇 con cada per韔do de tiempo C_W en dB, se calcula como sigue:

(2.4.1)

donde

T es el tiempo que la fuente est� activa por cada per韔do con car醕ter anual, medido en horas;

T_ref es el per韔do de tiempo de referencia en horas (por ejemplo, para el d韆 es 12 horas, para la tarde, 4 horas y, para la noche, 8 horas).

Para las fuentes m醩 dominantes, la correcci髇 de las horas de funcionamiento promedio anual se calcular� al menos en una tolerancia de 0,5 dB a fin de conseguir una precisi髇 aceptable (es equivalente a una incertidumbre inferior al 10 % en la definici髇 del per韔do durante el cual la fuente permanece activa).

Directividad de la fuente.

La directividad de la fuente est� estrechamente relacionada con la posici髇 de la fuente sonora equivalente pr髕ima a las superficies cercanas. Habida cuenta de que el m閠odo de propagaci髇 tiene en cuenta la superficie cercana y la absorci髇 sonora, es necesario tener en cuenta detenidamente la ubicaci髇 de las superficies cercanas. En general, se establecer� una distinci髇 entre estos dos casos:

• – Se considera un nivel de potencia sonora y una directividad obtenidos a partir de una situaci髇 real de una determinada fuente cuando esta se encuentra al aire libre (excluido el efecto del terreno). Esto est� en consonancia con las definiciones establecidas para la propagaci髇, siempre que se suponga que no hay ninguna superficie cercana a menos de 0,01 m de la fuente y si se incluyen las superficies a 0,01 m o m醩 en el c醠culo de la propagaci髇;
• – Se considera un nivel de potencia sonora y una directividad obtenidos a partir de una situaci髇 real de una determinada fuente cuando esta se sit鷄 en una ubicaci髇 espec韋ica y, por tanto, el nivel de potencia sonora de la fuente y la directividad son 玡quivalentes a los de la fuente real�, ya que incluye la modelizaci髇 del efecto de las superficies cercanas. Se define en el 玞ampo semilibre�, en funci髇 de las definiciones establecidas para la propagaci髇. En este caso, las superficies cercanas modelizadas deber醤 excluirse del c醠culo de la propagaci髇.

La directividad se expresar� en el c醠culo como un factor ΔL_W,dir,xyz (x, y, z) que se a馻dir� al nivel de potencia sonora para obtener el nivel de potencia sonora direccional correcto de la fuente sonora de referencia observada desde la direcci髇 correspondiente. El factor puede calcularse como una funci髇 del vector de direcci髇 definido mediante (x,y,z) con

Esta directividad tambi閚 puede expresarse mediante otros sistemas de coordenadas, como los sistemas de coordenadas angulares.

2.5. C醠culo de la propagaci髇 del ruido para fuentes viarias, ferroviarias e industriales.

2.5.1. Alcance y aplicabilidad del m閠odo.

En el presente documento se especifica un m閠odo para calcular la atenuaci髇 del ruido durante su propagaci髇 en exteriores. Conociendo las caracter韘ticas de la fuente, este m閠odo predice el nivel de presi髇 sonora continuo equivalente en un punto receptor correspondiente a dos tipos particulares de condiciones atmosf閞icas:

• – condiciones de propagaci髇 por refracci髇 descendente (gradiente vertical positivo de la velocidad sonora efectiva) desde la fuente al receptor;
• – condiciones atmosf閞icas homog閚eas (gradiente vertical nulo de velocidad sonora efectiva) con respecto al 醨ea completa de propagaci髇.

El m閠odo de c醠culo descrito en este documento se aplica a las infraestructuras industriales y a las infraestructuras de transporte terrestre. Por tanto, se aplica en particular a las infraestructuras viarias y ferroviarias. El transporte a閞eo se incluye en el 醡bito de aplicaci髇 del m閠odo de propagaci髇 solo en el caso del ruido generado durante las operaciones en tierra y excluye el despegue y el aterrizaje.

Las infraestructuras industriales que emiten ruidos tonales fuertes o impulsivos, seg鷑 se describe en la norma ISO 1996-2:2007, no recaen dentro del 醡bito de aplicaci髇 de este m閠odo.

El m閠odo de c醠culo no facilita resultados para condiciones de propagaci髇 por refracci髇 ascendente (gradiente vertical negativa de velocidad sonora efectiva), por lo que, para estas condiciones se utilizan las condiciones homog閚eas al calcular L_den.

Para calcular la atenuaci髇 debida a la absorci髇 atmosf閞ica en el caso de infraestructuras de transportes, las condiciones de temperatura y humedad se aplica la norma ISO 9613-1:1996.

El m閠odo ofrece resultados por banda de octava, desde 63 Hz hasta 8 000 Hz. Los c醠culos se realizan para cada una de las frecuencias centrales.

Los objetos con una inclinaci髇 superior a 15.� en relaci髇 con la vertical no se consideran reflectores, pero se tienen en cuenta en todos los dem醩 aspectos de la propagaci髇, como los efectos suelo y la difracci髇.

Una pantalla individual se calcula como 鷑ico c醠culo de difracci髇 individual, dos o m醩 pantallas en el mismo camino de propagaci髇 se tratan como un conjunto posterior de difracciones individuales mediante la aplicaci髇 del procedimiento descrito m醩 adelante.

2.5.2. Definiciones utilizadas.

Todas las distancias, alturas, dimensiones y alturas utilizadas en este documento se expresan en metros (m).

La notaci髇 MN representa la distancia en 3 dimensiones (3D) entre los puntos M y N, medida con una l韓ea recta que une estos puntos.

Es habitual medir las alturas reales en vertical en una direcci髇 perpendicular al plano horizontal. Las alturas de los puntos por encima del terreno local se representan con la h, mientras que las alturas absolutas de los puntos y la altura absoluta del terreno se han de representar con la letra H.

Para tener en cuenta la orograf韆 real del terreno a lo largo de la trayectoria de propagaci髇, se introduce la noci髇 de 玜ltura equivalente�, que se representa con la letra z. Esto sustituye las alturas reales en las ecuaciones del efecto de suelo.

Los niveles de presi髇 sonora, representados por la letra may鷖cula L, se expresan en decibelios (dB) por banda de frecuencias cuando se omite el 韓dice A. A los niveles de presi髇 sonora en decibelios dB(A) se les asigna el 韓dice A.

(2.5.1)

2.5.3. Consideraciones geom閠ricas.

Segmentaci髇 de la fuente.

Las fuentes reales se describen mediante un conjunto de fuentes puntuales o, en el caso del tr醘ico ferroviario o del tr醘ico viario, mediante fuentes lineales incoherentes. El m閠odo de propagaci髇 supone que las fuentes lineales o las fuentes del tipo 醨ea se han dividido previamente para representarse mediante una serie de fuentes puntuales equivalentes. Pueden obtenerse mediante un procesamiento previo de los datos de la fuente, o bien pueden generarse inform醫icamente mediante un buscador de trayectorias de propagaci髇 de un software de c醠culo. Los m閠odos de obtenci髇 est醤 fuera del 醡bito de aplicaci髇 de la metodolog韆 actual.

Trayectorias de propagaci髇.

El m閠odo funciona en un modelo geom閠rico compuesto por un conjunto de superficies de obst醕ulos y de suelo conectadas. Una trayectoria de propagaci髇 vertical se despliega sobre uno o varios planos verticales con respecto al plano horizontal. Para trayectorias que incluyen reflexiones sobre las superficies verticales no ortogonales en el plano incidente, se considera posteriormente otro plano vertical que incluye el tramo reflejado de la trayectoria de propagaci髇. En estos casos, cuando se usan m醩 planos verticales para describir la trayectoria completa desde la fuente hasta el receptor, se nivelan los planos verticales, como una pantalla china desplegable.

Alturas significativas por encima del suelo.

Las alturas equivalentes se obtienen en el plano medio del suelo entre la fuente y el receptor. Se sustituye el plano real por un plano ficticio que representa el perfil medio del terreno.

Figura 2.5.a

Alturas equivalentes en relaci髇 con el suelo

1: Orograf韆 real

2: Plano medio

La altura equivalente de un punto es su altura ortogonal en relaci髇 con el plano medio del suelo. Por tanto, pueden definirse la altura de la fuente equivalente z_s y la altura del receptor equivalente z_r. La distancia entre la fuente y el receptor en proyecci髇 sobre el plano medio del suelo se representa con d_p.

Si la altura equivalente de un punto resulta negativa, es decir, si el punto est� ubicado por debajo del plano medio del suelo, se mantiene una altura nula, y el punto equivalente es id閚tico a su posible imagen.

C醠culo del plano medio.

En el plano de la trayectoria de propagaci髇, la topograf韆 (incluidos el terreno, los mont韈ulos, los terraplenes y otros obst醕ulos artificiales, los edificios, etc.) puede describirse mediante un conjunto ordenado de puntos discretos (x_k, H_k); k є {1,…, n}. Este conjunto de puntos define una polil韓ea, o de manera equivalente, una secuencia de segmentos rectos H_k = a_kx + b_k, x є [x_k, x_{k + 1}]; k є {1,…, n}, donde:

(2.5.2)

El plano medio se representa mediante la l韓ea recta Z = ax + b; x є [x₁, x_n], que se ajusta a la polil韓ea mediante una aproximaci髇 m韓ima cuadr醫ica. La ecuaci髇 de la l韓ea media puede calcularse de forma anal韙ica.

Para ello, se utiliza:

(2.5.3)

Los coeficientes de la l韓ea recta se obtienen mediante:

(2.5.4)

Donde los segmentos con x_{k + 1} = x_k deben ignorarse al evaluar la ecuaci髇 2.5.3.

Reflexiones por fachadas de edificios y otros obst醕ulos verticales.

Las contribuciones de las reflexiones se tienen en cuenta mediante la introducci髇 de fuentes de im醙enes tal y como se describe m醩 adelante.

2.5.4. Modelo de propagaci髇 sonora.

Para un receptor R, los c醠culos se realizan siguiendo estos pasos:

• 1) para cada trayectoria de propagaci髇:
  • – c醠culo de la atenuaci髇 en condiciones favorables;
  • – c醠culo de la atenuaci髇 en condiciones homog閚eas;
  • – c醠culo del nivel de presi髇 sonora a largo plazo para cada trayectoria de propagaci髇;
• 2) acumulaci髇 de los niveles de presi髇 sonora a largo plazo para todas las trayectorias de propagaci髇 que afectan a un receptor determinado, de manera que se permita el c醠culo del nivel de ruido total en el punto receptor.

Cabe destacar que solo las atenuaciones debidas al efecto suelo (A_ground) y a la difracci髇 (A_dif) se ven afectadas por las condiciones meteorol骻icas.

2.5.5. Proceso de c醠culo.

Para una fuente puntual S de nivel de potencia sonora direccional L_W,0,dir y para una banda de frecuencias determinada, el nivel de presi髇 sonora continua equivalente en el punto receptor R en condiciones atmosf閞icas concretas se obtiene con las siguientes ecuaciones.

Nivel de presi髇 sonora continua equivalente en condiciones favorables (LF) para una trayectoria de propagaci髇 (S,R).

L_F = L_W,0,dir – A_F

(2.5.5)

El t閞mino A_F representa la atenuaci髇 total a lo largo de la trayectoria de propagaci髇 en condiciones favorables, y se desglosa como sigue:

donde

A_div es la atenuaci髇 por divergencia geom閠rica;

A_atm es la atenuaci髇 por absorci髇 atmosf閞ica;

A_boundary,F es la atenuaci髇 por el l韒ite del medio de propagaci髇 en condiciones favorables. Puede contener los siguientes t閞minos:

A_ground,F que es la atenuaci髇 por el terreno en condiciones favorables;

A_dif,F que es la atenuaci髇 por la difracci髇 en condiciones favorables.

Para una trayectoria de propagaci髇 y una banda de frecuencias determinados, se pueden dar los dos escenarios siguientes:

• – A_ground,F se calcula sin difracci髇 (A_dif,F = 0 dB) y A_boundary,F = A_ground,F;
• – o bien se calcula A_dif,F. El efecto suelo se tiene en cuenta en la propia ecuaci髇 A_dif,F (A_ground,F = 0 dB). De ah� se obtiene: A_boundary,F = A_dif,F.

Nivel de presi髇 sonora continuo equivalente en condiciones homog閚eas (L_H) para una trayectoria de propagaci髇 (S,R).

El procedimiento es exactamente igual al caso de las condiciones favorables descrito en la secci髇 anterior.

L_H = L_W,0,dir – A_H

(2.5.7)

El t閞mino A_H representa la atenuaci髇 total a lo largo de la trayectoria de propagaci髇 en condiciones homog閚eas, y se desglosa como sigue:

A_H = A_div + A_atm + A_boundary,H

(2.5.8)

Donde:

A_div es la atenuaci髇 por divergencia geom閠rica;

A_atm es la atenuaci髇 por absorci髇 atmosf閞ica;

A_boundary,F es la atenuaci髇 por el l韒ite del medio de propagaci髇 en condiciones homog閚eas. Puede contener los siguientes t閞minos:

Α_ground,H que es la atenuaci髇 por el terreno en condiciones homog閚eas;

A_dif,H que es la atenuaci髇 por la difracci髇 en condiciones homog閚eas.

Para una trayectoria de propagaci髇 y una banda de frecuencias determinados, se pueden dar los dos escenarios siguientes:

• – A_ground,H (A_dif,H = 0 dB) se calcula sin difracci髇 y A_boundary,H = Α_ground,H;
• – o se calcula A_dif,H (Α_ground,H = 0 dB). El efecto suelo se tiene en cuenta en la propia ecuaci髇 A_dif,H. De ah� se obtiene A_boundary,H = A_dif,H.

Enfoque estad韘tico en zonas urbanas para un trayecto (S,R).

Dentro de las zonas urbanas, tambi閚 se puede adoptar un enfoque estad韘tico en el c醠culo de la propagaci髇 sonora por detr醩 de la primera l韓ea de edificios, siempre que el m閠odo utilizado est� debidamente documentado, con informaci髇 pertinente acerca de la calidad del m閠odo. Este m閠odo puede sustituir el c醠culo de A_boundary,H y A_boundary,F mediante una aproximaci髇 de la atenuaci髇 total para la trayectoria directa y todas las reflexiones. El c醠culo se basar� en la densidad media de edificaci髇 y en la altura media de todos los edificios de la zona.

Nivel de presi髇 sonora continuo equivalente a largo plazo para una trayectoria de propagaci髇 (S,R).

El nivel de presi髇 sonora continuo equivalente a 玪argo plazo� a lo largo una trayectoria de propagaci髇 que parte de una fuente puntual determinada se obtiene de la suma logar韙mica de la energ韆 sonora ponderada en condiciones homog閚eas y de la energ韆 sonora en condiciones favorables.

Estos nivel de presi髇 sonora continuo equivalente se ponderan con la ocurrencia media p de condiciones favorables en la direcci髇 de la trayectoria de propagaci髇 (S,R):

(2.5.9)

NB: Los valores de ocurrencia p se expresan en tanto por uno. Por tanto, como ejemplo, si el valor de ocurrencia es 82 %, la ecuaci髇 (2.5.9) ser韆 p = 0,82.

Nivel de presi髇 sonora continuo equivalente a largo plazo en el punto R para todas las trayectorias de propagaci髇.

El nivel de presi髇 sonora continuo equivalente total a largo plazo en el receptor para una banda de frecuencias se obtiene sumando energ閠icamente las contribuciones de todas las trayectorias de propagaci髇 N, incluidos todos los tipos:

(2.5.10)

donde

n es el 韓dice de las trayectorias de propagaci髇 entre S y R.

La consideraci髇 de las reflexiones mediante fuentes de imagen se describe m醩 adelante. El porcentaje de ocurrencias de condiciones favorables en el caso de un trayecto reflejado en un obst醕ulo vertical se considera id閚tico a la ocurrencia de la trayectoria de propagaci髇 directa.

Si S′ es la fuente de imagen de S, entonces la ocurrencia p′ de la trayectoria de propagaci髇 (S′,R) se considera igual a la ocurrencia p de la trayectoria de propagaci髇 (S_i,R).

Nivel de presi髇 sonora continuo equivalente a largo plazo en el punto R en decibelios A (dBA).

El nivel de presi髇 sonora continuo equivalente total en decibelios A (dBA) se obtiene mediante la suma de los niveles en cada banda de frecuencias:

(2.5.11)

Donde i es el 韓dice de la banda de frecuencias. AWC es la correcci髇 con ponderaci髇 A de conformidad con los siguientes valores:

Este nivel L_Aeq,LT constituye el resultado final, es decir, el nivel de presi髇 sonora continuo equivalente con ponderaci髇 A a largo plazo en el punto del receptor en un intervalo de tiempo de referencia espec韋ico (por ejemplo, el d韆 o la tarde, o la noche o un intervalo m醩 corto durante el d韆, la tarde o la noche).

2.5.6. C醠culo de la propagaci髇 del ruido para fuentes viarias, ferroviarias e industriales.

Divergencia geom閠rica.

La atenuaci髇 por divergencia geom閠rica, A_div, se corresponde con una reducci髇 del nivel de presi髇 sonora continuo equivalente debido a la distancia de propagaci髇. Si se trata de una fuente sonora puntual en campo libre, la atenuaci髇 en dB se obtiene mediante:

A_div = 20 � lg(d) + 11

(2.5.12)

donde d es la distancia oblicua directa en 3D entre la fuente y el receptor.

Absorci髇 atmosf閞ica.

La atenuaci髇 por absorci髇 atmosf閞ica A_atm durante la propagaci髇 por una distancia d se obtiene en dB mediante la ecuaci髇:

A_atm = α_atm � d/1 000

(2.5.13)

donde

d es la distancia oblicua directa en 3D entre la fuente y el receptor en m;

α_atm es el coeficiente de atenuaci髇 atmosf閞ica en dB/km a la frecuencia central nominal para cada banda de frecuencias, en virtud de la norma ISO 9613-1.

Los valores del coeficiente α_atm se proporcionan para una temperatura de 15 癈, una humedad relativa del 70 % y una presi髇 atmosf閞ica de 101 325 Pa. Se calculan con las frecuencias centrales exactas de la banda de frecuencias. Estos valores cumplen con la norma ISO 9613-1. Se debe usar la media meteorol骻ica a largo plazo en caso de que la informaci髇 meteorol骻ica se encuentre disponible.

Efecto suelo.

La atenuaci髇 por el efecto suelo principalmente es el resultado de la interferencia entre el sonido reflejado y el sonido propagado directamente desde la fuente al receptor. Est� f韘icamente vinculada a la absorci髇 sonora del suelo sobre el cual se propaga la onda sonora. No obstante, tambi閚 depende significativamente de las condiciones atmosf閞icas durante la propagaci髇, ya que la curvatura de los rayos modifica la altura de la trayectoria por encima del suelo y hace que los efectos suelo y el terreno ubicado cerca de la fuente resulten m醩 o menos importantes.

En el caso de que la propagaci髇 entre la fuente y el receptor se vea afectada por alg鷑 obst醕ulo en el plano de propagaci髇, el efecto suelo se calcula por separado con respecto a la fuente y el receptor. En este caso, z_s y z_r hacen referencia a la posici髇 de la fuente equivalente o del receptor, como se indica m醩 adelante cuando se explica el c醠culo de la difracci髇 A_dif.

Caracterizaci髇 ac鷖tica del suelo.

Las propiedades de la absorci髇 sonora del suelo est醤 estrechamente relacionadas con su porosidad. El suelo compacto suele ser reflectante, mientras que el suelo poroso es absorbente.

A efectos de los requisitos de c醠culo operativo, la absorci髇 sonora de un suelo se representa mediante un coeficiente adimensional G, entre 0 y 1. G es independiente de la frecuencia. En el cuadro 2.5.a se ofrecen los valores de G del suelo en exteriores. En general, la media del coeficiente G con respecto a un trayecto adopta valores comprendidos entre 0 y 1.

G_path se define como la fracci髇 de terreno absorbente presente sobre toda la trayectoria de propagaci髇 cubierta.

Cuando la fuente y el receptor est醤 cerca de modo que d_p≤ 30 (z_s + z_r), la distinci髇 entre el tipo de terreno ubicado cerca de la fuente y el tipo de terreno ubicado cerca del receptor es insignificante. Para tener en cuenta este comentario, el factor de suelo G_path se corrige en 鷏tima instancia como sigue:

(2.5.14)

donde G_s es el factor de suelo de la fuente del tipo 醨ea. G_s = 0 para plataformas de carretera⁴ y v韆s en placa. G_s = 1 para v韆s f閞reas sobre balasto. No hay una regla general para el caso de las plantas y las fuentes industriales.

4 La absorci髇 de los pavimentos de carreteras porosos se tiene en cuenta en el modelo de emisiones

G puede estar vinculada a la resistividad al flujo.

Figura 2.5.b

Determinaci髇 del coeficiente del suelo G_path sobre una trayectoria de propagaci髇

Las distancias d_n se obtienen mediante una proyecci髇 bidimensional sobre el plano horizontal.

Cuadro 2.5.b

C醠culos en condiciones homog閚eas.

La atenuaci髇 por el efecto suelo en condiciones homog閚eas se calcula con las siguientes ecuaciones:

(2.5.15)

Donde

f_m es la frecuencia central nominal de la banda de frecuencias considerada, en Hz, c es la velocidad del sonido en el aire, considerada igual a 340 m/s, y C_f se define como:

(2.5.16)

donde los valores de w se obtienen mediante la siguiente ecuaci髇:

(2.5.17)

(2.5.18)

es el l韒ite inferior de A_ground,H.

Para una trayectoria de propagaci髇 (S_i,R) en condiciones homog閚eas sin difracci髇:

C醠culos en condiciones favorables.

El efecto suelo en condiciones favorables se calcula con la ecuaci髇 A_ground,H, siempre que se realicen las siguientes modificaciones:

Si Gpath ≠ 0

• a) En la ecuaci髇 2.5.15 (A_ground,H), las alturas z_s y z_r se sustituyen por z_s + δ z_s + δ z_T y z_r + δ z_r + δ z_T, respectivamente, donde:

  

  (2.5.19)

  a_o = 2 � 10^–4 m^–1 es el inverso del radio de curvatura

  

• b) El l韒ite inferior de A_ground,F (calculado sin modificar las alturas) depende de la geometr韆 del trayecto:

  

  (2.2.20)

Si G_path = 0

A_ground,F = A_ground,F,min

Las correcciones de la altura δ z_s y δ z_r transmiten el efecto de la curvatura del rayo ac鷖tico. δ z_T representa el efecto de la turbulencia.

Difracci髇.

Por norma general, la difracci髇 debe estudiarse en la parte superior de cada obst醕ulo ubicado en la trayectoria de propagaci髇. Si la trayectoria pasa a una 玜ltura suficiente� por encima del borde de difracci髇, se puede definir A_dif = 0 y se puede calcular una trayectoria directa, en particular mediante la evaluaci髇 de A_ground.

En la pr醕tica, en el plano vertical 鷑ico que contiene tanto la fuente como el receptor (un biombo chino aplanado, en el caso de que el trayecto incluya las reflexiones), se tienen en cuenta las siguientes especificaciones. El rayo directo de la fuente al receptor es una l韓ea recta en condiciones de propagaci髇 homog閚eas y una l韓ea curvada (un arco cuyo radio depende de la longitud del rayo recto) en condiciones de propagaci髇 favorables.

Si el rayo directo no se encuentra con ning鷑 obst醕ulo, se calcula el borde D que produzca la mayor diferencia en la longitud del trayecto δ (el menor valor absoluto, ya que estas diferencias en la longitud del trayecto son negativas). La difracci髇 se tiene en cuenta si:

• – Esta diferencia en la longitud del trayecto es superior a -λ/20, y
• – Si se cumple el criterio de Rayleigh.

Ese es el caso si δ es mayor de λ/4 – δ*, donde δ* es la diferencia en la longitud del trayecto, calculada con este mismo borde D pero en relaci髇 con la fuente espejo S*, calculada con el plano medio del suelo entre la fuente y el receptor espejo R*, calculado con el plano medio del suelo en el lado del receptor. Para calcular δ*, solo se tienen en cuenta los puntos S*, D y R*; el resto de bordes que puedan bloquear el trayecto S*->D->R* se ignoran.

Para las consideraciones anteriores, la longitud de onda λ se calcula usando la frecuencia central nominal y una velocidad del sonido de 340 m/s.

Si se dan estas dos condiciones, el borde D separa el lado de la fuente del lado del receptor, se calculan dos planos medios del suelo, y A_dif se calcula seg鷑 se describe en las dem醩 partes de esta secci髇. En caso contrario, no se tiene en cuenta ninguna atenuaci髇 por difracci髇 para este trayecto, se calcula un plano medio del suelo com鷑 para el trayecto S -> R, y se calcula A_ground sin difracci髇 (A_dif = 0 dB). Esta norma se aplica tanto en condiciones homog閚eas como en condiciones favorables.

Si, para una banda de frecuencias determinada, se realiza un c醠culo siguiendo el procedimiento descrito en esta secci髇, A_ground se define como igual a 0 dB al calcular la atenuaci髇 total. El efecto suelo se tiene en cuenta directamente en la ecuaci髇 para el c醠culo general de la difracci髇.

Las ecuaciones propuestas se usan para evaluar la difracci髇 en pantallas delgadas, pantallas gruesas, edificios, diques de tierra (naturales o artificiales) y en los bordes de terraplenes, desmontes y viaductos.

Si se encuentran varios obst醕ulos con capacidad de difracci髇 en una trayectoria de propagaci髇, se tratan como una difracci髇 m鷏tiple mediante la aplicaci髇 del procedimiento descrito en la siguiente secci髇, que trata sobre el c醠culo de la diferencia de trayecto.

Los procedimientos que aqu� se describen se utilizan para calcular las atenuaciones tanto en condiciones homog閚eas como favorables. La curvatura del rayo se tiene en cuenta en el c醠culo de la diferencia de trayecto y para calcular los efectos suelo antes y despu閟 de la difracci髇.

Principios generales.

En la figura 2.5.c se ilustra el m閠odo general de c醠culo de la atenuaci髇 por difracci髇. Este m閠odo se basa en dividir en dos la trayectoria de propagaci髇: la trayectoria del 玪ado de la fuente�, ubicada entre la fuente y el punto de difracci髇, y la trayectoria del 玪ado del receptor�, ubicada entre el punto de difracci髇 y el receptor.

Se calcula lo siguiente:

• – un efecto suelo, en el lado de la fuente, Δ_ground(S,O)
• – un efecto suelo, en el lado del receptor, Δ_ground(O,R)
• – y tres difracciones:
• – entre la fuente S y el receptor R: Δ_dif(S,R)
• – entre la imagen de la fuente S′ y R: Δ_dif(S′,R)
• – entre S y la imagen del receptor R′: Δ_dif(S,R′).

Figura 2.5.c

Geometr韆 de un c醠culo de la atenuaci髇 por difracci髇

1: Lado de la fuente.

2: Lado del receptor.

donde

S es la fuente;

R es el receptor;

S' es la imagen de la fuente respecto al plano medio del suelo en el lado de la fuente;

R' es la imagen del receptor respecto al plano medio del suelo en el lado del receptor;

O es el punto de difracci髇;

z_s es la altura equivalente de la fuente S respecto al plano medio del suelo en el lado de la fuente;

z_o,s es la altura equivalente del punto de difracci髇 O respecto al plano medio del suelo en el lado de la fuente

Z_r es la altura equivalente del receptor R respecto al plano medio del suelo en el lado del receptor;

z_o,r es la altura equivalente del punto de difracci髇 O respecto al plano medio del suelo en el lado del receptor

La irregularidad del suelo entre la fuente y el punto de difracci髇, y entre el punto de difracci髇 y el receptor, se tiene en cuenta mediante alturas equivalentes calculadas en relaci髇 con el plano medio del suelo, el primer lado de la fuente y el segundo lado del receptor (dos planos medios del suelo) seg鷑 el m閠odo descrito en el subapartado dedicado a las alturas importantes sobre el suelo.

Difracci髇 pura.

Para la difracci髇 pura, sin suelo, la atenuaci髇 se calcula mediante:

(2.5.21)

Donde:

C_h = 1

(2.5.22)

λ es la longitud de onda de la frecuencia central nominal de la banda de frecuencias considerada;

δ es la diferencia de trayecto entre la trayectoria difractado y la trayectoria directo (v閍se el siguiente subapartado sobre el c醠culo de la diferencia de trayecto);

C" es un coeficiente utilizado para tener en cuenta difracciones m鷏tiples:

C" = 1 para una 鷑ica difracci髇.

Para una difracci髇 m鷏tiple, si e es la distancia total del trayecto entre el primer punto de difracci髇 y el 鷏timo (usando rayos curvados en caso de que las condiciones sean favorables) y si e es superior a 0,3 m (de lo contrario, C" = 1), este coeficiente se define mediante:

Los valores de Δ_dif deben estar limitados:

• – si Δ_dif < 0: Δ_dif = 0 dB
• – si Δ_dif > 25: Δ_dif = 25 dB para una difracci髇 sobre el borde horizontal y solo sobre el t閞mino Δ_dif que figura en el c醠culo de Δ_dif. Este l韒ite superior no debe aplicarse en los t閞minos Δ_dif que intervienen en el c醠culo de Δ_ground, o para una difracci髇 sobre un borde vertical (difracci髇 lateral) en el caso de la cartograf韆 del ruido industrial.

C醠culo de la diferencia de trayecto.

La diferencia de trayecto δ se calcula en un plano vertical que contiene la fuente y el receptor. Se trata de una aproximaci髇 en relaci髇 con el principio de Fermat. La aproximaci髇 contin鷄 siendo aplicable aqu� (fuentes lineales). La diferencia de trayecto δ se calcula como se ilustra en las siguientes figuras, en funci髇 de las situaciones de que se trate.

Condiciones homog閚eas.

Figura 2.5.d

C醠culo de la diferencia de trayecto en condiciones homog閚eas. O, O₁ y O₂ son los puntos de difracci髇

Nota: Para cada configuraci髇, se proporciona la expresi髇 de δ.

Condiciones favorables.

Figura 2.5.e

C醠culo de la diferencia de trayecto en condiciones favorables (difracci髇 individual)

Donde d se define mediante la distancia tridimensional entre la fuente y el receptor del trayecto desplegado.

(2.5.25)

En principio, deben considerarse tres escenarios en el c醠culo de la diferencia de trayecto en condiciones favorables δF (v閍se la figura 2.5.e). En la pr醕tica, dos ecuaciones son suficientes:

• – si el rayo sonoro recto SR es enmascarado mediante el obst醕ulo (primero y segundo caso de la figura 2.5.e):

  

  (2.5.26)

• – si el rayo sonoro recto SR no es enmascarado mediante el obst醕ulo (tercer caso de la figura 2.5.e):

  

  (2.5.27)

donde A es la intersecci髇 del rayo sonoro recto SR y la extensi髇 del obst醕ulo difractor. Para m鷏tiples difracciones en condiciones favorables:

• – determinar la envolvente convexa definida por los diferentes bordes potenciales de difracci髇;
• – eliminar los bordes de difracci髇 que no se encuentran dentro del l韒ite de la envolvente convexa;
• - calcular δ_F en funci髇 de las longitudes del rayo sonoro curvado, dividiendo la trayectoria difractado en tantos segmentos curvados como sea necesario (v閍se la figura 2.5.f)

  

En condiciones favorables, el trayecto de propagaci髇 en el plano de propagaci髇 vertical siempre est� integrado por segmentos de un c韗culo cuyo radio se obtiene a partir de la distancia tridimensional entre la fuente y el receptor, lo que significa que todos los segmentos de un trayecto de propagaci髇 tienen el mismo radio de curvatura. Si el arco directo que une la fuente y el receptor presenta obst醕ulos, el trayecto de propagaci髇 se define como la combinaci髇 convexa m醩 corta de los arcos que engloban todos los obst醕ulos. En este contexto, 玞onvexo� significa que, en cada punto de difracci髇, el segmento del rayo saliente se desv韆 hacia abajo respecto del segmento del rayo entrante.

Figura 2.5.f.

Ejemplo de c醠culo de la diferencia de trayecto en condiciones favorables, en el caso de difracciones m鷏tiples

En el escenario presentado en la figura 2.5.f, la diferencia de trayecto es:

C醠culo de la atenuaci髇 A_dif.

La atenuaci髇 por difracci髇, teniendo en cuenta los efectos suelo en el lado de la fuente y en el lado del receptor, se calcula mediante las siguientes ecuaciones generales:

(2.5.30)

donde

• – Δ_{dif (S,R)} es la atenuaci髇 por la difracci髇 entre la fuente S y el receptor R;
• – Δ_ground(S,O) es la atenuaci髇 por el efecto suelo en el lado de la fuente, ponderada mediante la difracci髇 en el lado de la fuente; donde se entiende que O = O1 en el caso de difracciones m鷏tiples, tal y como se ilustra en la figura 2.5.f
• – Δ_ground(O,R) es la atenuaci髇 por el efecto suelo en el lado del receptor, ponderada mediante la difracci髇 en el lado del receptor (v閍se el subapartado siguiente sobre el c醠culo del t閞mino Δ_ground(O,R)).

C醠culo del t閞mino Δ_ground(O,R)

Donde:

• – A_ground(S,O) es la atenuaci髇 por el efecto suelo entre la fuente S y el punto de difracci髇 O. Este t閞mino se calcula como se ha indicado en el subapartado anterior relativo a los c醠culos en condiciones homog閚eas y en el subapartado anterior que trata sobre el c醠culo en condiciones favorables, con las siguientes hip髏esis:
  • • z_r=z_o,s;
  • • G_path se calcula entre S y O;

    

  • • Δ_dif(S',R) es la atenuaci髇 por la difracci髇 entre la fuente de imagen S’ y R, calculada seg鷑 se ha indicado en el subapartado anterior sobre la difracci髇 pura;
  • • Δ_dif(S,R) es la atenuaci髇 por difracci髇 entre S y R, calculada como se ha descrito en el subapartado anterior sobre la difracci髇 pura.

En el caso especial en que la fuente se encuentre por debajo del plano medio del suelo: Δ_dif(S,R)= Δ_dif(S',R) y Δ_ground(S,O) = Aground(S,O).

C醠culo del t閞mino Δground(O,R).

Donde:

• – A_{ground (O,R)} es la atenuaci髇 por el efecto suelo entre el punto de difracci髇 Oy el receptor R. Este t閞mino se calcula como se ha indicado en el subapartado anterior relativo a los c醠culos en condiciones homog閚eas y en el subapartado anterior que trata sobre el c醠culo en condiciones favorables, con las siguientes hip髏esis:
  • • z_s = z_o,r.
  • • G_path se calcula entre O y R.

No es necesario tener en cuenta aqu� la correcci髇 de G^’_path, ya que la fuente considerada es el punto de difracci髇. Por tanto, G_path debe usarse para calcular los efectos suelo, incluso para el t閞mino del l韒ite inferior de la ecuaci髇 -3(1- G_path).

• • Δ_dif(S,R’) es la atenuaci髇 por difracci髇 entre S y el receptor de imagen R’, calculada como se ha descrito en el apartado anterior relativo a la difracci髇 pura.
• • Δ_dif(S,R) es la atenuaci髇 por difracci髇 entre S y R, calculada como se ha descrito en el subapartado anterior sobre la difracci髇 pura.

  En el caso especial en que el receptor se encuentre por debajo del plano medio del suelo: Δ_dif(S,R’)= Δ_dif(S,R) y Δ_ground(O,R) =Aground(O,R).

Escenarios de borde vertical:

La ecuaci髇 (2.5.21) puede utilizarse para calcular las difracciones en los bordes verticales (difracciones laterales) en el caso del ruido industrial. Si se da este caso, se considera A_dif = Δ_dif(S,R) y se mantiene el t閞mino A_ground. Asimismo, A_atm y A_ground deben calcularse a partir de la longitud total del trayecto de propagaci髇. A_div se calcula tambi閚 a partir de la distancia directa d. Las ecuaciones (2.5.8) y (2.5.6), respectivamente, son:

Δ_dif se utiliza en condiciones homog閚eas en la ecuaci髇 (2.5.34):

La difracci髇 lateral se considera solo cuando se dan las siguientes condiciones:

La fuente es una fuente puntual real, no es el resultado de la segmentaci髇 de una fuente ampliada, como una fuente lineal o de 醨ea.

La fuente no es una fuente espejo construida para calcular una reflexi髇.

El rayo directo entre la fuente y el receptor est� completamente por encima del perfil del terreno.

En el plano vertical que contiene S y R, la diferencia en la longitud del trayecto δ es superior a 0, es decir, el rayo directo encuentra alg鷑 obst醕ulo. Por consiguiente, en determinadas situaciones, la difracci髇 lateral puede considerarse en condiciones de propagaci髇 homog閚eas, pero no en condiciones de propagaci髇 favorables.

Si se dan todas estas condiciones, se tienen en cuenta hasta dos trayectos de propagaci髇 difractados lateralmente, adem醩 del trayecto de propagaci髇 difractado en el plano vertical que contiene la fuente y el receptor. El plano lateral es el plano perpendicular al plano vertical, y contiene la fuente y el receptor. Las 醨eas de intersecci髇 con este plano lateral se crean a partir de todos los obst醕ulos en los que penetra el rayo directo que va de la fuente al receptor. En el plano lateral, la conexi髇 convexa m醩 corta entre la fuente y el receptor, que est� formada por segmentos rectos y engloba estas 醨eas de intersecci髇, define los bordes verticales que se tienen en cuenta al crear el trayecto de propagaci髇 difractado lateralmente.

Para calcular la atenuaci髇 del suelo en un trayecto de propagaci髇 difractado lateralmente, el plano medio del suelo entre la fuente y el receptor se calcula teniendo en cuenta el perfil del suelo que se encuentra verticalmente por debajo del trayecto de propagaci髇. Si, en la proyecci髇 sobre un plano horizontal, un trayecto de propagaci髇 lateral corta la proyecci髇 de un edificio, esto se tiene en cuenta en el c醠culo de G_path (normalmente con G = 0) y en el c醠culo del plano medio del suelo con la altura vertical del edificio.

Reflexi髇 sobre obst醕ulos verticales.

Atenuaci髇 por absorci髇.

Las reflexiones sobre obst醕ulos verticales se tratan mediante imagen de las fuentes. Las reflexiones sobre las fachadas de los edificios y las barreras ac鷖ticas se tratan de esta forma.

趎icamente se considera que las superficies de los objetos son reflectoras cuando tienen una pendiente de menos de 15� en relaci髇 con la vertical. Solo se consideran las reflexiones de los trayectos en el plano de propagaci髇 vertical, es decir, no se consideran los trayectos difractados lateralmente. Para los trayectos incidente y reflejado, y asumiendo que la superficie reflectante es vertical, el punto de reflexi髇 (que se apoya en el objeto reflectante) se crea mediante l韓eas rectas bajo condiciones de propagaci髇 homog閚eas y curvadas en condiciones de propagaci髇 favorables. El reflector debe tener una altura m韓ima de 0,5 m, medida a trav閟 del punto de reflexi髇 y observada desde la direcci髇 del rayo incidente. Tras proyectarlo sobre un plano horizontal, el reflector debe tener al menos 0,5 m de ancho cuando se mida a trav閟 del punto de reflexi髇 y se observe desde la direcci髇 del rayo incidente.

Los obst醕ulos en los que al menos una dimensi髇 es inferior a 0,5 m deben ignorarse en el c醠culo de la reflexi髇, salvo para configuraciones especiales⁵.

⁵ Una red de obst醕ulos peque駉s en un plano y a intervalos regulares constituye un ejemplo de una configuraci髇 especial.

N髏ese que las reflexiones sobre el suelo no se tratan aqu�. Se tienen en cuenta en los c醠culos de la atenuaci髇 debido a los l韒ites (suelo y difracci髇).

Si L_WS es el nivel de potencia de la fuente S y α_r el coeficiente de absorci髇 de la superficie del obst醕ulo como se define en la norma EN 1793-1:2013, entonces el nivel de potencia de la imagen de la fuente S′ es igual a:

L_WS′ = L_WS + 10 � lg(1 – α_r) = L_WS + A_refl

(2.5.35)

donde 0 ≤ α_r < 1

Las atenuaciones en la propagaci髇 descritas anteriormente se aplican a este trayecto (imagen de la fuente - receptor), como se aplican a un trayecto directo.

Figura 2.5.g

Reflexi髇 especular sobre un obst醕ulo tratado mediante el m閠odo de la imagen de la fuente (S: fuente, S′: imagen de la fuente, R: receptor)

Atenuaci髇 por la retrodifracci髇.

En la b鷖queda geom閠rica de trayectos ac鷖ticos, durante la reflexi髇 en un obst醕ulo vertical (un muro o un edificio), la posici髇 del impacto del rayo en relaci髇 con el borde superior de este obst醕ulo determina la proporci髇 m醩 o menos importante de la energ韆 reflejada efectivamente. Esta p閞dida de energ韆 sonora cuando el rayo experimenta una reflexi髇 se denomina atenuaci髇 a trav閟 de la retrodifracci髇.

En caso de que se den posibles reflexiones m鷏tiples entre dos muros verticales, al menos debe tenerse en cuenta la primera reflexi髇.

Si se trata de una trinchera (v閍se, por ejemplo, la figura 2.5.h), la atenuaci髇 por retrodifracci髇 debe aplicarse a cada reflexi髇 en los muros de contenci髇.

Figura 2.5.h

Rayo sonoro reflejado en el orden de 4 en una pista de una v韆 en trinchera: secci髇 transversal real (arriba) y secci髇 transversal desplegada (abajo)

En esta representaci髇, el rayo sonoro alcanza el receptor 玴asando posteriormente a trav閟 de� los muros de contenci髇 de la zanja, que, por tanto, se puede comparar con las aperturas.

Al calcular la propagaci髇 a trav閟 de una apertura, el campo ac鷖tico en el receptor es la suma del campo directo y el campo difractado por los bordes de la apertura. Este campo difractado garantiza la continuidad de la transici髇 entre el 醨ea libre y el 醨ea sombreada. Cuando el rayo alcanza el borde de la apertura, el campo directo se aten鷄. El c醠culo es id閚tico al de la atenuaci髇 mediante una barrera en el 醨ea libre.

La diferencia de trayecto δ′ asociada con cada retrodifracci髇 es lo opuesto de la diferencia de trayecto entre S y R con respecto a cada borde superior O, en una secci髇 transversal desplegada (v閍se la figura 2.5.i).

δ′ = – (SO + OR – SR)

(2.5.36)

Figura 2.5.i

La diferencia de trayecto para la segunda reflexi髇

El signo 玬enos� de la ecuaci髇 (2.5.36) significa que el receptor se tiene en cuenta aqu� en el 醨ea libre.

La atenuaci髇 a trav閟 de la retrodifracci髇 Δ_retrodif se obtiene mediante la ecuaci髇 (2.5.37), que es similar a la ecuaci髇 (2.5.21) con notaciones reformuladas.

(2.5.37)

Esta atenuaci髇 se aplica al rayo directo cada vez que 玴asa a trav閟� (se refleja) de un muro o edificio. El nivel de potencia de la imagen de la fuente S′ es:

L_W′ = L_W + 10 � lg(1 – αr) – Δ_retrodif

(2.5.38)

En configuraciones de propagaci髇 complejas, pueden existir difracciones entre reflexiones, o bien entre el receptor y las reflexiones. En este caso, la retrodifracci髇 de los muros se calcula al considerar la trayectoria entre la fuente y el primer punto de difracci髇 R′ (considerado por tanto como el receptor en la ecuaci髇 (2.5.36)). Este principio se ilustra en la figura 2.5.j.

Figura 2.5.j

La diferencia de trayecto con presencia de una difracci髇: secci髇 transversal real (arriba) y secci髇 transversal desplegada (abajo)

En caso de reflexiones m鷏tiples, se a馻den las reflexiones por cada reflexi髇 individual.

Cuando cerca de la v韆 ferroviaria hay una barrera ac鷖tica o un obst醕ulo reflectante, los rayos de sonido de la fuente se reflejan sucesivamente en este obst醕ulo y en la cara lateral del veh韈ulo ferroviario. En tales condiciones, los rayos de sonido pasan entre el obst醕ulo y el cuerpo del veh韈ulo ferroviario antes de la difracci髇 producida por el borde superior del obst醕ulo.

Con el fin de tener en cuenta m鷏tiples reflexiones entre el veh韈ulo ferroviario y un obst醕ulo cercano, se calcula la potencia ac鷖tica de una 鷑ica fuente equivalente. En dicho c醠culo se ignoran los efectos suelo.

Para obtener la potencia ac鷖tica de la fuente equivalente se aplican las siguientes definiciones:

• – El origen del sistema de coordenadas es la cabeza del ra韑 m醩 cercana.
• – La fuente real se encuentra en S (d_s=0, h_s), donde h_s es la altura de la fuente en relaci髇 con la cabeza de rail,
• – El plano h=0 define el cuerpo de los veh韈ulos,
• – Un obst醕ulo vertical cuyo l韒ite superior se encuentra en B (d_B, h_b),
• – Un receptor situado a una distancia d_R > 0 detr醩 del obst醕ulo, donde R tiene las coordenadas (d_B+d_R, h_R).

El lado interior del obst醕ulo tiene unos coeficientes de absorci髇 α(f) por banda de octava. El cuerpo del veh韈ulo ferroviario tiene un coeficiente de reflexi髇 equivalente C_ref. Normalmente C_ref es igual a 1. Solo se puede usar un valor de 0 en el caso de los vagones de mercanc韆s de plataforma abiertos. No se tiene en cuenta ninguna interacci髇 entre el tren y la barrera cuando d_B>5h_B o α(f)>0,8.

En esta configuraci髇, se pueden calcular m鷏tiples reflexiones entre el cuerpo del veh韈ulo ferroviario y el obst醕ulo usando fuentes im醙enes ubicadas en S_n (d_n = -2n. d_B, h_n = h_s), n=0,1,2,...N, como se muestra en la figura 2.5.k.

Figura 2.5.k.

La potencia ac鷖tica de la fuente equivalente se expresa mediante:

Donde la potencia ac鷖tica de las fuentes parciales se obtiene mediante:

LW,n = LW + ΔLn

ΔLn= ΔLgeo,n + ΔLdif,n + ΔLabs,n + ΔLref,n + ΔLretrodif,n

Donde:

L_W la potencia ac鷖tica de la fuente real.

ΔL_geo,n un t閞mino de correcci髇 para la divergencia esf閞ica.

ΔL_dif,n un t閞mino de correcci髇 para la difracci髇 en la parte superior del obst醕ulo.

ΔL_abs,n un t閞mino de correcci髇 para la absorci髇 en la parte interior del obst醕ulo.

ΔL_ref,n un t閞mino de correcci髇 para la reflexi髇 desde el cuerpo del veh韈ulo ferroviario.

ΔLretrodif,n un t閞mino de correcci髇 para la altura finita del obst醕ulo como reflector.

La correcci髇 para la divergencia esf閞ica se obtiene mediante:

La correcci髇 para la difracci髇 en la parte superior del obst醕ulo se obtiene mediante:

(2.5.42).

Donde D_n es la atenuaci髇 debida a la difracci髇, calculada mediante la f髍mula 2.5.21, donde C'' = 1, para el trayecto que une la fuente S_n con el receptor R, teniendo en cuenta la difracci髇 en la parte superior del obst醕ulo B:

La correcci髇 para la absorci髇 en la parte interior del obst醕ulo se obtiene mediante:

La correcci髇 para la reflexi髇 desde el cuerpo del veh韈ulo ferroviario se obtiene mediante:

La correcci髇 para la altura finita del obst醕ulo reflectante se tiene en cuenta a trav閟 de la retrodifracci髇. El obst醕ulo reflejar� n veces el trayecto del rayo correspondiente a una imagen de orden N > 0. En la secci髇 transversal, estas reflexiones se producen en distancias

d_i = – (2i-q)d_{b, i} = 1,2,..n. Donde P_i(d = d_i, h = h_b), i = 1,2,..n son las partes superiores de estas superficies reflectantes. En cada uno de estos puntos, se calcula un t閞mino de correcci髇 mediante:

Donde Δ_retrodif,n,i se calcula para una fuente en la posici髇 S_n, un obst醕ulo con l韒ite superior en P_i y un receptor en la posici髇 R’. La posici髇 del receptor equivalente R’ se corresponde a R’=R si el receptor est� por encima de la l韓ea de visi髇 de S_n a B; en caso contrario, la posici髇 del receptor equivalente se toma en la l韓ea de visi髇 vertical sobre el receptor real, a saber:

2.6. Disposiciones generales - Ruido de aeronaves.

2.6.1. Definiciones y s韒bolos.

Aqu� se describen algunos t閞minos importantes atribuy閚doles significados generales en este documento. La lista no es completa; de hecho, solo se incluyen expresiones y acr髇imos utilizados con frecuencia. Otros se describen la primera vez que aparecen.

Los s韒bolos matem醫icos (que aparecen despu閟 de los t閞minos) son los s韒bolos principales que se utilizan en las ecuaciones en el texto principal. Otros s韒bolos utilizados localmente en el texto y en los ap閚dices se definen cuando se usan.

Al lector se le recuerda peri骴icamente la intercambiabilidad de las palabras sonido y ruido en este documento. Aunque la palabra ruido tiene connotaciones subjetivas –los t閏nicos ac鷖ticos suelen definirlo como 玸onido interferente�– en el campo del control de ruido de aeronaves suele considerarse solo como sonido –energ韆 a閞ea transmitida por el movimiento de las ondas sonoras–. El s韒bolo -> denota referencias cruzadas a otros t閞minos incluidos en la lista.

Definiciones.

S韒bolos:

Sub韓dices:

2.6.2. Marco de calidad.

Precisi髇 de los valores de entrada.

Todos los valores de entrada que afecten al nivel de emisiones de una fuente, incluida la posici髇 de la fuente, se determinar醤 al menos con una precisi髇 correspondiente a una incertidumbre de � 2dB(A) en el nivel de emisiones de la fuente (dejando invariables todos los dem醩 par醡etros).

Uso de los valores predeterminados.

Al aplicar el m閠odo, los datos de entrada reflejar醤 el uso real. En general, no se utilizar醤 valores de entrada predeterminados ni estimados. En particular, las trayectorias de vuelo se obtendr醤 de los datos de radar siempre que existan y que sean de la calidad suficiente. Se aceptan estimaciones y valores de entrada predeterminados, por ejemplo, para rutas modelizadas utilizadas en lugar de trayectorias de vuelo obtenidas por radar, si la recopilaci髇 de datos reales implica costes sumamente desproporcionados.

Calidad del software usado para los c醠culos.

El software utilizado para realizar los c醠culos deber� acreditar la conformidad con los m閠odos aqu� descritos mediante una certificaci髇 de resultados derivados de los ensayos realizados.

El software utilizado para el c醠culo de los niveles de ruido en el ambiente exterior deber� cumplir con los requerimientos establecidos en la norma ISO 17534 en lo referente a calidad y garant韆 de calidad ac鷖tica y a las recomendaciones generales para los ensayos (test) e interface de control de calidad, as� como las recomendaciones para la aplicaci髇 del control de calidad en la ejecuci髇 de los m閠odos descritos en este anexo por el software de acuerdo con la norma ISO 17534-1.

2.7. Ruido de aeronaves.

2.7.1. Objetivo y 醡bito de aplicaci髇 del documento.

Los mapas de is骹onas o curvas de nivel de ruido se usan para indicar el alcance y la magnitud del impacto del ruido de aeronaves en los aeropuertos, y este impacto se indica mediante los valores de un 韓dice o una m閠rica de ruido especificados. Una is骹ona es una l韓ea a lo largo de la cual el valor del 韓dice de ruido es constante. El valor de 韓dice tiene en cuenta todos los eventos de ruido de aeronaves individuales que ocurren durante alg鷑 per韔do espec韋ico de tiempo, que suele medirse en d韆s o meses.

El ruido en los puntos sobre el terreno originado por el vuelo de las aeronaves que entran y salen de un aer骴romo cercano depende de muchos factores. Entre ellos, los principales son los tipos de aeronave y su sistema motopropulsor; los procedimientos de gesti髇 de la potencia, los flaps y la velocidad aerodin醡ica utilizados en los aeroplanos; las distancias desde los puntos afectados hasta las diferentes trayectorias de vuelo; y las condiciones meteorol骻icas y la topograf韆 locales. Las operaciones aeroportuarias por lo general incluyen diferentes tipos de aviones, varios procedimientos de vuelo y un rango de pesos operacionales.

Las curvas de nivel de ruido se generan mediante el c醠culo matem醫ico de los valores del 韓dice de ruido locales. En este documento se explica detalladamente c髆o calcular, en un punto de observaci髇, los niveles de eventos de ruido de aeronaves individuales, cada uno de ellos para el vuelo de una aeronave espec韋ica o un tipo de vuelo, que posteriormente son promediados, o bien se acumulan, para obtener los valores del 韓dice en dicho punto. Los valores requeridos del 韓dice de ruido se obtienen mediante la repetici髇 de los c醠culos seg鷑 resulte necesario para diferentes movimientos de los aviones, procurando maximizar la eficiencia excluyendo eventos que no 玸on significativos desde el punto de vista del ruido� (es decir, que no contribuyen significativamente al ruido total).

Cuando las actividades que generan ruidos asociadas con operaciones aeroportuarias no contribuyen sustancialmente a la exposici髇 global de la poblaci髇 al ruido de aeronaves y a las curvas de nivel de ruido asociadas, estas pueden excluirse. Estas actividades incluyen: helic髉teros, rodaje, prueba de motores y uso de fuentes de energ韆 auxiliares. Esto no significa necesariamente que su impacto resulte insignificante y, cuando se dan estas circunstancias, se puede realizar una evaluaci髇 de las fuentes, seg鷑 se describe en los apartados 2.7.21 y 2.7.22.

2.7.2. Esquema del documento.

El proceso de generaci髇 de las curvas de nivel de ruido se ilustra en la figura 2.7.a. Las is骹onas se obtienen para varios prop髎itos y tienden a controlar los requisitos de las fuentes y el tratamiento previo de los datos de entrada. Las curvas de nivel de ruido que representan el impacto hist髍ico del ruido deber醤 obtenerse de los registros reales de las operaciones de las aeronaves –de movimientos, pesos, trayectorias de vuelo medidas por radar, etc.–. Las curvas utilizadas para la planificaci髇 de situaciones dependen m醩 de las previsiones –de tr醘ico y trayectorias de vuelo y de las caracter韘ticas de rendimiento y ruido de futuras aeronaves–.

Figura 2.7.a

Proceso de generaci髇 de las curvas de nivel de ruido

Independientemente de la fuente de los datos de vuelo, cada movimiento diferente de la aeronave, llegada o salida, se define en t閞minos de la geometr韆 de la trayectoria de vuelo y de la emisi髇 de ruido de la aeronave a medida que sigue dicha trayectoria (los movimientos que son pr醕ticamente iguales en t閞minos de ruido y trayectoria de vuelo se incluyen mediante una multiplicaci髇 sencilla). La emisi髇 de ruido depende de las caracter韘ticas de la aeronave –principalmente de la potencia que generan sus motores–. La metodolog韆 recomendada implica dividir la trayectoria de vuelo en segmentos. En las secciones 2.7.3 a 2.7.6 se describen los elementos de la metodolog韆 y se explica el principio de segmentaci髇 en el que se basa; el nivel de ruido del evento observado es una agregaci髇 de las contribuciones de todos los segmentos 玸ignificativos desde el punto de vista del ruido� de la trayectoria de vuelo, cada uno de los cuales se puede calcular con independencia del resto. En las secciones 2.7.3 a 2.7.6 tambi閚 se describen los requisitos de los datos de entrada para calcular un conjunto de is骹onas de ruido. Las especificaciones detalladas de los datos operativos necesarios se describen en el ap閚dice A.

La forma en que se calculan los segmentos de la trayectoria de vuelo a partir de los datos de entrada procesados previamente se describe en las secciones 2.7.7 a 2.7.13. Esto implica la aplicaci髇 de an醠isis del rendimiento (performance) del vuelo de la aeronave, y las ecuaciones para ello se detallan en el ap閚dice B. Las trayectorias de vuelo est醤 sujetas a una variabilidad importante –las aeronaves que siguen cualquier ruta se dispersan en abanico debido a los efectos de las diferencias en las condiciones atmosf閞icas, el peso de las aeronaves y los procedimientos de funcionamiento, las limitaciones de control del tr醘ico a閞eo, etc. Esto se tiene en cuenta mediante la descripci髇 estad韘tica de cada trayectoria de vuelo –como una trayectoria central o 玴rincipal� acompa馻da de un conjunto de trayectorias dispersas–. Esto tambi閚 se explica en las secciones 2.7.7 a 2.7.13 con referencia a informaci髇 adicional que consta en el ap閚dice C.

En las secciones 2.7.14 a 2.7.19 se describen los pasos que hay que seguir para calcular el nivel de ruido de un 鷑ico evento –el ruido generado en un punto sobre el terreno por el movimiento de una aeronave–. En el ap閚dice D se trata la realizaci髇 de nuevos c醠culos de los datos de NPD para condiciones distintas de las de referencia. En el ap閚dice E se explica la fuente de dipolo ac鷖tico utilizada en el modelo para definir la radiaci髇 de sonido desde los segmentos de la trayectoria de vuelo de longitud finita.

Las aplicaciones de las relaciones de modelizaci髇 descritas en los cap韙ulos 3 y 4 requieren, aparte de las trayectorias de vuelo pertinentes, datos apropiados sobre el ruido y el rendimiento de la aeronave en cuesti髇.

El c醠culo fundamental consiste en determinar el nivel de ruido del evento para un 鷑ico movimiento de la aeronave en un 鷑ico punto de observaci髇. Esto debe repetirse para todos los movimientos de la aeronave en el conjunto de puntos establecido, abarcando el alcance esperado de las curvas de nivel de ruido requeridas. En cada punto, se agregan los niveles del evento o se calcula un promedio hasta alcanzar un 玭ivel acumulativo� o el valor del 韓dice de ruido. Esta parte del proceso se describe en las secciones 2.7.20 y 2.7.23 a 2.7.25.

En las secciones 2.7.26 a 2.7.28 se resumen las opciones y los requisitos para vincular las curvas de nivel de ruido a los valores del 韓dice de ruido obtenidos para el conjunto de puntos. Tambi閚 se ofrece orientaci髇 acerca de la generaci髇 de curvas de nivel y del procesamiento posterior.

2.7.3. Concepto de segmentaci髇.

Para una aeronave espec韋ica, la base de datos contiene relaciones de ruido-potencia-distancia (NPD). Estas definen, para un vuelo recto uniforme a una velocidad de referencia en condiciones atmosf閞icas de referencia y en una configuraci髇 de vuelo espec韋ica, los niveles de los eventos, tanto los m醲imos como los integrados en el tiempo, directamente debajo de la aeronave⁶ en funci髇 de la distancia. A efectos de modelizaci髇 del ruido, toda la potencia de propulsi髇 significativa se representa mediante un par醡etro de potencia relacionado con el ruido; el par醡etro que se suele utilizar es el empuje neto corregido. Los niveles de ruido del evento iniciales determinados a partir de la base de datos se ajustan para representar, en primer lugar, las diferencias entre las condiciones atmosf閞icas reales (es decir, modelizadas) y las de referencia y (en el caso de los niveles de exposici髇 al ruido) la velocidad de la aeronave y, en segundo lugar, para los puntos del receptor que no est醤 directamente debajo de la aeronave, las diferencias entre el ruido irradiado hacia abajo y lateralmente. Esta 鷏tima diferencia se debe a la directividad lateral (efectos de instalaci髇 del motor) y a la atenuaci髇 lateral. No obstante, los niveles de ruido del evento ajustados contin鷄n refiri閚dose solo al ruido total de la aeronave en vuelo uniforme.

⁶ En realidad, debajo de la aeronave en perpendicular al eje aerodin醡ico del ala y a la direcci髇 del vuelo; se considera en vertical por debajo de la aeronave en vuelo sin viraje (es decir, sin alabeo).

La segmentaci髇 es el proceso mediante el cual el modelo de c醠culo de curvas de nivel de ruido recomendado adapta la relaci髇 de NPD de la trayectoria infinita y los datos laterales para calcular el ruido que llega a un receptor desde una trayectoria de vuelo no uniforme, es decir, una a lo largo de la cual var韆 la configuraci髇 del vuelo de la aeronave. A los efectos de calcular el nivel de ruido del evento originado por el movimiento de una aeronave, la trayectoria del vuelo se representa mediante un conjunto de segmentos rectil韓eos continuos, cada uno de los cuales puede considerarse como una parte finita de una trayectoria infinita para las que se conocen la relaci髇 de NPD y los ajustes laterales. El nivel m醲imo del evento es sencillamente el m醩 alto de los valores de los segmentos individuales. El nivel integrado en el tiempo de ruido total se calcula sumando el ruido recibido desde un n鷐ero suficiente de segmentos, es decir, los que realizan una contribuci髇 significativa al ruido total del evento.

El m閠odo para estimar cu醤do contribuye el ruido de un segmento finito al nivel del ruido total del evento integrado es puramente emp韗ico. La fracci髇 de la energ韆 F –el ruido del segmento expresado como una proporci髇 del ruido de la trayectoria infinita total– se describe mediante una expresi髇 relativamente sencilla basada en la directividad longitudinal del ruido de la aeronave y la 玽ista� del segmento desde el receptor. Una raz髇 por la cual un m閠odo emp韗ico sencillo resulta conveniente es que, por norma general, la mayor parte del ruido procede del segmento adyacente que suele estar m醩 pr髕imo –el punto de aproximaci髇 m醲ima (CPA) al receptor se encuentra dentro del segmento (y no en ninguno de sus extremos)–. Esto significa que los c醠culos del ruido de segmentos no adyacentes pueden aproximarse cada vez m醩 a medida que se alejan del receptor sin comprometer la precisi髇 significativamente.

2.7.4. Trayectorias del vuelo: Pistas y perfiles.

En el contexto de modelizaci髇, una ruta de vuelo (o trayectoria) es una descripci髇 completa del movimiento de la aeronave en espacio y tiempo⁷. Junto con la tracci髇 propulsiva (u otro par醡etro de potencia relacionado con el ruido), constituye la informaci髇 necesaria para calcular el ruido generado. La trayectoria en tierra es la proyecci髇 vertical de la trayectoria del vuelo a nivel del terreno. Se combina con el perfil de vuelo vertical para crear una trayectoria de vuelo en 3D. Para la modelizaci髇 de la segmentaci髇 es necesario describir la trayectoria del vuelo de cada movimiento diferente de la aeronave mediante una serie de segmentos rectos contiguos. La forma en que se realiza la segmentaci髇 depende de la necesidad de equilibrar la precisi髇 y la eficacia –es necesario aproximar lo suficiente la trayectoria del vuelo curvada real al mismo tiempo que se minimizan los l韒ites de c醠culo y los requisitos de datos–. Es necesario definir cada segmento mediante coordenadas geom閠ricas de sus puntos finales y los par醡etros de la velocidad asociada y la potencia del motor de la aeronave (de los que depende la emisi髇 de ruido). Las trayectorias de los vuelos y la potencia del motor pueden determinarse de varias formas; la primera de ellas implica a) la s韓tesis de una serie de pasos procedimentales y b) el an醠isis de los datos del perfil de vuelo medido.

⁷ El tiempo se contabiliza mediante la velocidad de la aeronave.

Para la s韓tesis de la trayectoria del vuelo (a) es preciso conocer (o realizar hip髏esis de) las trayectorias en tierra y sus dispersiones laterales, los procedimientos de gesti髇 de la velocidad, los flaps y el empuje, la elevaci髇 del aeropuerto y la temperatura del viento y del aire. Las ecuaciones para calcular el perfil de vuelo a partir de los par醡etros aerodin醡icos y de propulsi髇 necesarios se facilitan en el ap閚dice B. Cada ecuaci髇 contiene coeficientes (o constantes) que se basan en datos emp韗icos para cada tipo de aeronave espec韋ico. Las ecuaciones de rendimiento aerodin醡ico del ap閚dice B permiten considerar cualquier combinaci髇 razonable del procedimiento del vuelo y del peso operacional de la aeronave, incluidas las operaciones de los diferentes pesos brutos de despegue.

El an醠isis de los datos medidos (b), por ejemplo, a partir de los registros de datos de vuelos, radares u otros equipos de seguimiento de la aeronave, implica 玦ngenier韆 inversa�, efectivamente una inversi髇 del proceso de s韓tesis (a). En lugar de calcular los estados de la aeronave y del sistema motopropulsor en los extremos de los segmentos del vuelo mediante la integraci髇 de los efectos de las fuerzas de empuje y aerodin醡icas que act鷄n sobre el fuselaje, las fuerzas se calculan mediante la diferenciaci髇 de los cambios de altura y velocidad del fuselaje. Los procedimientos para procesar la informaci髇 de la trayectoria del vuelo se describen en la secci髇 2.7.12.

En una 鷏tima aplicaci髇 del modelizado del ruido, cada vuelo individual, en teor韆, podr韆 representarse de manera independiente; de esta forma, se garantizar韆 una contabilizaci髇 precisa de la dispersi髇 espacial de las trayectorias de vuelos, un aspecto que puede resultar muy importante. No obstante, para mantener el tiempo de utilizaci髇 del ordenador y de preparaci髇 de los datos dentro de unos l韒ites razonables, es una pr醕tica habitual representar el alineamiento de la trayectoria del vuelo mediante un n鷐ero reducido de 玸ubtrayectorias� desplazadas lateralmente. (La dispersi髇 vertical normalmente se representa satisfactoriamente mediante el c醠culo de los efectos de las masas variables de las aeronaves en los perfiles verticales).

2.7.5. Rendimiento y ruido de las aeronaves.

La base de datos de ANP que figura en el ap閚dice I contiene los coeficientes de rendimiento de las aeronaves y los motores, los perfiles de despegue y aproximaci髇, y las relaciones NPD de una parte considerable de las aeronaves civiles que operan desde aeropuertos de la Uni髇 Europea. Si se trata de tipos o variantes de aeronaves cuyos datos no se facilitan actualmente, pueden representarse mejor mediante los datos de otras aeronaves que suelen ser similares.

Estos datos se obtuvieron para calcular los contornos de ruido de una flota promedio o representativa y del tr醘ico global en un aeropuerto. Puede que no sean apropiados para predecir los niveles de ruido absolutos de un modelo de aeronave concreto y no sean adecuados para comparar el rendimiento en cuanto al ruido y las caracter韘ticas de tipos o modelos de aeronaves concretos o de una flota espec韋ica de aeronaves. En su lugar, para determinar qu� tipos o modelos de aeronaves o qu� flotas concretas de aeronaves generan m醩 ruido, deben consultarse los certificados de niveles de ruido.

La base de datos de ANP incluye, para cada uno de los tipos de aeronave que figuran en ella, uno o varios perfiles predeterminados de despegue y aterrizaje. Es preciso estudiar la aplicabilidad de estos perfiles al aeropuerto objeto de examen y determinar los perfiles de puntos fijos o las etapas del procedimiento que mejor representan los vuelos en dicho aeropuerto.

2.7.6. Operaciones del aeropuerto y de las aeronaves.

Los datos espec韋icos seg鷑 el caso a partir de los cuales se calculan las curvas de nivel de ruido para un escenario particular de aeropuerto comprenden lo siguiente:

Datos generales de los aeropuertos.

• – El punto de referencia del aer骴romo (solo para situar el aer骴romo en las coordenadas geogr醘icas apropiadas). El punto de referencia se define como el origen del sistema local de coordenadas cartesianas utilizado en el procedimiento de c醠culo.
• – La altitud de referencia del aer骴romo (= altitud del punto de referencia del aer骴romo). Se trata de la altitud del plano de tierra nominal con respecto al cual se determinan las curvas de nivel de ruido, en ausencia de correcciones topogr醘icas.
• – Los par醡etros meteorol骻icos medios en el punto de referencia del aer骴romo o pr髕imos a dicho punto (temperatura, humedad relativa, velocidad media del viento y direcci髇 del viento).

Datos de la pista.

Para cada pista:

• – Designaci髇 de la pista.
• – Punto de referencia de la pista (centro de la pista expresado en coordenadas locales).
• – Gradiente medio, direcci髇 y longitud de la pista.
• – Ubicaci髇 del punto de partida de rodaje y umbral de aterrizaje⁸.

⁸ Los umbrales desplazados se pueden tener en cuenta mediante la definici髇 de pistas adicionales.

Datos de la trayectoria en tierra.

Las trayectorias en tierra de la aeronave deben describirse mediante una serie de coordenadas en el plano de tierra (horizontal). La fuente de datos de las trayectorias en tierra depende de que los datos de radar pertinentes est閚 disponibles o no. Si lo est醤, es necesario establecer una trayectoria principal fiable y las subtrayectorias asociadas adecuadas (dispersas) mediante an醠isis estad韘ticos de los datos. En cambio, si no se encuentran disponibles, las trayectorias principales suelen crearse a partir de informaci髇 procedimental apropiada, por ejemplo, mediante la utilizaci髇 de procedimientos de salida normalizados por instrumentos que constan en las publicaciones de informaci髇 aeron醬tica. Esta descripci髇 convencional incluye la siguiente informaci髇:

• – Designaci髇 de la pista desde la que se origina la trayectoria.
• – Descripci髇 del origen de la trayectoria (punto de partida de rodaje y umbral de aterrizaje).
• – Longitud de los segmentos (para giros, radios y cambios de direcci髇).

Esta informaci髇 constituye el m韓imo necesario para definir la trayectoria principal. No obstante, los niveles medios de ruido calculados sobre el supuesto de que la aeronave sigue estrictamente las rutas nominales pueden ser responsables de errores localizados de varios decibelios. Por tanto, debe representarse la dispersi髇 lateral, y se precisa la siguiente informaci髇 adicional:

• – Anchura de la banda de dispersi髇 (u otra estad韘tica de dispersi髇) en cada extremo del segmento.
• – N鷐ero de subtrayectorias.
• – Distribuci髇 de movimientos perpendiculares a la trayectoria principal.

Datos del tr醘ico a閞eo.

Los datos del tr醘ico a閞eo son:

• – el per韔do de tiempo cubierto por los datos, y
• – el n鷐ero de movimientos (llegadas o salidas) de cada tipo de aeronave en cada trayectoria de vuelo, subdividido por 1) el per韔do del d韆, seg鷑 proceda, apropiado a los descriptores de ruido espec韋icos, 2) para salidas, pesos operativos o longitudes de las etapas, y 3) procedimientos operativos, si procede.

La mayor韆 de los descriptores de ruido requieren que los eventos (es decir, los movimientos de la aeronave) se definan como valores diarios medios durante los per韔dos espec韋icos del d韆 (por ejemplo, el d韆, la tarde y la noche); v閍nse las secciones 2.7.23 a 2.7.25.

Datos topogr醘icos.

El terreno alrededor de la mayor韆 de los aeropuertos es relativamente llano. No obstante, no siempre es el caso, y algunas veces puede resultar necesario tener en cuenta las variaciones de la elevaci髇 del terreno en relaci髇 a la elevaci髇 de referencia del aeropuerto. El efecto de la elevaci髇 del terreno puede resultar particularmente importante en las proximidades de las rutas de aproximaci髇, donde la aeronave opera a altitudes relativamente bajas.

Los datos de la elevaci髇 del terreno suelen facilitarse como un conjunto de coordenadas (x,y,z) para una malla rectangular de un paso de malla determinado. No obstante, es probable que los par醡etros de la malla de elevaci髇 difieran de los de la malla utilizada para calcular el ruido. En su caso, se puede utilizar una interpolaci髇 lineal para calcular las coordenadas z apropiadas a la malla de c醠culo.

El an醠isis integral de los efectos del terreno con desniveles marcados en la propagaci髇 sonora es complejo y est� fuera del alcance de este m閠odo. La irregularidad moderada se puede tener en cuenta suponiendo un terreno 玴seudonivel�; es decir, simplemente aumentando o reduciendo el nivel del plano de tierra a la elevaci髇 del terreno local (en relaci髇 con el plano de tierra de referencia) en cada punto del receptor (v閍se la secci髇 2.7.4).

Condiciones de referencia.

Los datos internacionales de rendimiento y ruido de la aeronave (ANP) se normalizan para condiciones de referencia est醤dar que se usan ampliamente para estudios de ruido en aeropuertos (v閍se el ap閚dice D).

Condiciones de referencia para los datos de NPD.

• 1) Presi髇 atmosf閞ica: 101,325 kPa (1 013,25 mb).
• 2) Absorci髇 atmosf閞ica: Par醡etros de atenuaci髇 enumerados en el cuadro D-1 del ap閚dice D.
• 3) Precipitaciones: Ninguna.
• 4) Velocidad del viento: Menos de 8 m/s (15 nudos).
• 5) Velocidad respecto a tierra: 160 nudos.
• 6) Terreno local: Superficie llana y suave sin estructuras grandes ni otros objetos reflectantes dentro de un radio de varios kil髆etros de las trayectorias en tierra de las aeronaves.

Las medidas estandarizadas del sonido de la aeronave se realizan a 1,2 m por encima de la superficie del terreno. No obstante, no es necesario prestar especial atenci髇 a esto ya que, a efectos de modelizaci髇, se puede asumir que los niveles de los eventos son relativamente insensibles a la altura del receptor⁹.

⁹ A veces se piden niveles calculados a 4 m o m醩. La comparaci髇 de las medidas a 1,2 m y a 10 m y el c醠culo te髍ico de los efectos de suelo revelan que las variaciones del nivel de exposici髇 al ruido con ponderaci髇 A son relativamente insensibles a la altura del receptor. Las variaciones suelen ser inferiores a un decibelio, salvo si el 醤gulo m醲imo de la incidencia de sonido es inferior a 10� y si el espectro ponderado A en el receptor tiene su nivel m醲imo dentro del rango comprendido entre 200 Hz y 500 Hz. Dicha variabilidad dominada por una baja frecuencia puede producirse, por ejemplo, a largas distancias para motores con una relaci髇 de derivaci髇 baja y para motores de h閘ice con tonos de frecuencia baja discretos.

Las comparaciones entre los niveles de ruido del aeropuerto calculados y medidos indican que se puede suponer que los datos de NPD son aplicables cuando las condiciones medias de la superficie cercana presentan las siguientes caracter韘ticas:

• – Temperatura del aire inferior a 30 癈.
• – Producto de la temperatura del aire (癈), y humedad relativa, (porcentaje) superior a 500.
• – Velocidad del viento inferior a 8 metros por segundo (15 nudos).

Se estima que estas caracter韘ticas engloban las condiciones encontradas en la mayor韆 de los principales aeropuertos del mundo. En el ap閚dice D se ofrece un m閠odo para convertir los datos de NPD en condiciones medias locales que est醤 fuera de este rango, pero en casos extremos, se sugiere consultar a los fabricantes correspondientes de la aeronave.

Condiciones de referencia para los datos del motor y la aerodin醡ica de la aeronave.

• 1) Elevaci髇 de la pista: Nivel medio del mar.
• 2) Temperatura del aire: 15 癈.
• 3) Peso bruto en despegue: Como se define en funci髇 de la longitud de la etapa en la base de datos de ANP.
• 4) Peso bruto en aterrizaje: 90 % del peso bruto m醲imo en aterrizaje.
• 5) Motores con empuje: Todos.

A pesar de que los datos del motor y aerodin醡icos de ANP se basan en estas condiciones, se pueden usar como tabulados estos para elevaciones de la pista distintas de las de referencia y temperaturas promedio medias del aire en los Estados de la CEAC sin afectar significativamente a la precisi髇 de las curvas de los niveles medios de ruido acumulados. (V閍se el ap閚dice B).

La base de datos de ANP tabula los datos aerodin醡icos para los pesos brutos de despegue y aterrizaje indicados en los puntos 3 y 4 anteriores. A pesar de que, para c醠culos del ruido total acumulado, los datos aerodin醡icos deben ajustarse para otros pesos brutos, el c醠culo de los perfiles del vuelo en despegue y ascenso, usando los procedimientos descritos en el ap閚dice B, debe basarse en los pesos brutos del despegue operativo apropiados.

2.7.7. Descripci髇 de la trayectoria del vuelo.

El modelo de ruido requiere que cada movimiento diferente de la aeronave se describa mediante su trayectoria de vuelo tridimensional y la potencia variable del motor y su velocidad. Como norma, un movimiento modelizado representa un subconjunto del tr醘ico total del aeropuerto, por ejemplo, un n鷐ero de movimientos id閚ticos (asumidos como tales), con el mismo tipo de aeronave, peso y procedimiento operativo, sobre una 鷑ica trayectoria en tierra. Dicha trayectoria puede ser una de varias 玸ubtrayectorias� dispersas utilizadas para modelizar lo que realmente es una dispersi髇 de trayectorias siguiendo una ruta designada. Las dispersiones de la trayectoria en tierra, los perfiles verticales y los par醡etros operativos de la aeronave se determinan a partir de los datos del escenario de entrada, junto con los datos de la aeronave extra韉os de la base de datos de ANP.

Los datos de ruido-potencia-distancia (en la base de datos de ANP) definen el ruido procedente de una aeronave que recorren trayectorias de vuelo horizontales idealizadas de longitud infinita a una potencia y velocidad constantes. Para adaptar estos datos a las trayectorias de vuelo del 醨ea terminal caracterizadas por cambios frecuentes de potencia y velocidad, cada trayectoria se divide en segmentos rectil韓eos finitos; las contribuciones de ruido de cada uno de ellos se suman posteriormente en la posici髇 del observador.

2.7.8. Relaciones entre la trayectoria del vuelo y la configuraci髇 del vuelo.

La trayectoria del vuelo tridimensional del movimiento de una aeronave determina los aspectos geom閠ricos de la radiaci髇 y la propagaci髇 del sonido entre la aeronave y el observador. Con un peso particular y en condiciones atmosf閞icas particulares, la trayectoria del vuelo se rige completamente mediante la secuencia de potencia, flaps y cambios de altitud aplicados por el piloto (o sistema de gesti髇 autom醫ica del vuelo), a fin de seguir rutas y mantener las alturas y velocidades especificadas por el control de tr醤sito a閞eo (CTA), en virtud de los procedimientos operativos est醤dar del operador de aeronaves. Estas instrucciones y acciones dividen la trayectoria del vuelo en distintas fases que conforman los segmentos naturales. En el plano horizontal, implican tramos rectos, especificados como una distancia hasta el pr髕imo giro y los pr髕imos giros, definida por el radio y el cambio de rumbo. En el plano vertical, los segmentos se definen mediante el tiempo o la distancia considerados para conseguir los cambios necesarios de velocidad de avance o altura en los ajustes de flaps y potencia especificados. A menudo, a las coordenadas verticales correspondientes las denomina puntos de perfil.

Para la modelizaci髇 del ruido, se genera informaci髇 sobre la trayectoria del vuelo mediante la s韓tesis de un conjunto de pasos procedimentales (es decir, los que sigue el piloto) o mediante el an醠isis de los datos de los radares –medidas f韘icas de las trayectorias de vuelo reales en el aire–. Con independencia del m閠odo que se utilice, las formas horizontales y verticales de la trayectoria de vuelo se reducen a formas segmentadas. Su forma horizontal (es decir, su proyecci髇 bidireccional sobre el suelo) es la trayectoria en tierra definida por el itinerario entrante y saliente. Su forma vertical, obtenida mediante los puntos de perfil, y los par醡etros de vuelo asociados de velocidad, 醤gulo de alabeo y reglaje de la potencia, en conjunto definen el perfil del vuelo que depende el procedimiento del vuelo que suele prescribir el fabricante de la aeronave o el operador. La trayectoria del vuelo se crea mediante la fusi髇 del perfil del vuelo bidimensional con la trayectoria en tierra bidimensional para formar una secuencia de segmentos de la trayectoria del vuelo tridimensional.

Cabe recordar que, para un conjunto de pasos procedimentales determinado, el perfil depende de la trayectoria en tierra; por ejemplo, con el mismo empuje y a la misma velocidad, la velocidad de ascenso en inferior, a su vez, que el vuelo en l韓ea recta. Aunque en este documento se explica c髆o tener en cuenta esta dependencia, hay que reconocer que ello supondr韆, por norma general, una excesiva sobrecarga de c醠culo y los usuarios pueden preferir asumir que, a efectos de modelizaci髇 del ruido, el perfil del vuelo y la trayectoria en tierra pueden tratarse como entidades independientes, es decir que el perfil de ascenso no se ve afectado por ning鷑 giro. No obstante, es importante determinar los cambios del 醤gulo de alabeo que los giros necesitan, porque esto influye significativamente en la direccionalidad de la emisi髇 de sonido.

El ruido recibido desde un segmento de la trayectoria del vuelo depende de la geometr韆 del segmento en relaci髇 con el observador y la configuraci髇 del vuelo de la aeronave. Pero estos par醡etros est醤 interrelacionados; de hecho, un cambio en uno causa un cambio en el otro, y es necesario garantizar que, en todos los puntos de la trayectoria, la configuraci髇 de la aeronave est� en consonancia con su movimiento a lo largo de la trayectoria.

En la s韓tesis de la trayectoria de un vuelo, es decir, al crear la trayectoria de un vuelo a partir de un conjunto de 玴asos procedimentales� que describen las selecciones que el piloto realiza de la potencia del motor, el 醤gulo de los flaps y la velocidad vertical o de aceleraci髇, lo que hay que calcular es el movimiento. En el an醠isis de la trayectoria de un vuelo, se da el caso contrario: es necesario calcular la potencia del motor a partir del movimiento observado de la aeronave, seg鷑 los datos del radar o, en algunas ocasiones, en estudios especiales, a partir de los datos del registrador del vuelo de la aeronave (aunque en el 鷏timo caso, la potencia del motor suele formar parte de los datos). En ambos casos, las coordenadas y los par醡etros del vuelo en todos los puntos finales del segmento deben introducirse en el c醠culo del ruido.

En el ap閚dice B se presentan las ecuaciones que relacionan las fuerzas que act鷄n sobre una aeronave y su movimiento y se explica c髆o se resuelven para definir las propiedades de los segmentos que conforman las trayectorias de los vuelos. Los diferentes tipos de segmentos (y las secciones del ap閚dice B en que se tratan) son el empuje en tierra al despegar (B5), el ascenso a una velocidad constante (B6), la aceleraci髇 en ascenso y la retracci髇 de los flaps (B8), la aceleraci髇 en ascenso despu閟 de la retracci髇 de los flaps (B9), el descenso y la deceleraci髇 (B10) y aproximaci髇 final de aterrizaje (B11).

Inevitablemente, la modelizaci髇 pr醕tica implica grados variables de simplificaci髇 –el requisito para ello depende de la naturaleza de la aplicaci髇 del m閠odo, de la importancia de los resultados y de los recursos disponibles–. Un supuesto simplificado general, incluso en las aplicaciones m醩 elaboradas, es que, al calcular la dispersi髇 de la trayectoria del vuelo, los perfiles y las configuraciones del vuelo en todas las subtrayectorias son los mismos que los de la trayectoria principal. Como se deben utilizar al menos 6 subtrayectorias (v閍se la secci髇 2.7.11), esto reduce los c醠culos masivos que implican una penalizaci髇 sumamente peque馻 en t閞minos de confianza.

2.7.9. Fuentes de los datos de las trayectorias de vuelos.

Datos de radares.

Aunque los registradores de datos de vuelos de aeronaves pueden generar datos de muy alta calidad, es dif韈il obtenerlos a efectos de modelizaci髇 del ruido, por lo que los datos de los radares pueden considerarse como la fuente de informaci髇 de m醩 f醕il acceso sobre las trayectorias de vuelo reales en el aire en los aeropuertos(4). Habida cuenta de que suelen encontrarse disponibles en los sistemas de supervisi髇 de la trayectoria del vuelo y del ruido en los aeropuertos, actualmente se usan cada vez m醩 a efectos de modelizaci髇 del ruido.

El radar secundario de vigilancia presenta la trayectoria de vuelo de una aeronave como una secuencia de coordenadas de posici髇 a intervalos iguales al per韔do de rotaci髇 del esc醤er de radar, normalmente en torno a 4 segundos. La posici髇 de la aeronave con respecto al suelo se determina en coordenadas polares –distancia y acimut– a partir de las se馻les de retorno de radar reflejadas (aunque el sistema de control suele transformarlas en coordenadas cartesianas); su altura(5) se mide por medio del alt韒etro propio del avi髇 y se transmite al ordenador de control del tr醘ico a閞eo mediante un transpondedor de radar. No obstante, los errores de posici髇 inherentes por la interferencia de radiofrecuencias y la resoluci髇 de datos limitados resultan importantes (a pesar de que no tiene ninguna consecuencia para los fines previstos de control del tr醘ico a閞eo). Por lo tanto, si es necesario conocer la trayectoria del vuelo del movimiento de una aeronave espec韋ica, es preciso suavizar los datos mediante una t閏nica apropiada para el ajuste de curvas. No obstante, a efectos de modelizaci髇 del ruido, suele ser necesario realizar una descripci髇 estad韘tica de la dispersi髇 de las trayectorias de los vuelos; por ejemplo, para todos los movimientos de una ruta o solo para los de un tipo de aeronave espec韋ica. En este 醡bito, los errores de mediciones asociados con las estad韘ticas correspondientes pueden reducirse hasta ser irrelevantes mediante procesos de determinaci髇 del promedio.

Etapas del procedimiento.

En muchos casos, no es posible modelizar las trayectorias de los vuelos en funci髇 de los datos del radar, porque no se encuentran disponibles los recursos necesarios, o bien porque se trata de un futuro escenario para el que no se encuentran disponibles los datos de radar que resultan pertinentes.

A falta de datos de radar, o cuando su uso resulta inapropiado, es necesario calcular las trayectorias de los vuelos conforme al material gu韆 operativo, por ejemplo las instrucciones que se dan al personal del vuelo en las publicaciones de informaci髇 aeron醬tica (AIP) y en manuales de funcionamiento de la aeronave, lo que aqu� se denomina como etapas del procedimiento. Cuando proceda, las autoridades de control del tr醘ico a閞eo y los operadores de la aeronave proporcionar醤 asesoramiento acerca de c髆o interpretar dicho material.

2.7.10. Sistemas de coordenadas.

Sistema de coordenadas local.

El sistema de coordenadas locales (x,y,z) es el cartesiano y tiene su origen (0,0,0) en el punto de referencia del aer骴romo (X_ARP,Y_ARP,Z_ARP), donde Z_ARP es la altitud de referencia del aeropuerto y z = 0 define el plano del terreno nominal sobre el cual suelen calcularse las curvas de nivel de ruido. El rumbo de la aeronave ξ en el plano xy se mide en el sentido de las agujas del reloj a partir del Norte magn閠ico (v閍se la figura 2.7.b). Todas las ubicaciones del observador, la malla de c醠culo b醩ica y los puntos se expresan en coordenadas locales(6).

Figura 2.7.b

Sistema de coordenadas locales (x,y,z) y coordenadas fijas de la trayectoria en tierra

Sistema de coordenadas fijas de la trayectoria en tierra.

Esta coordenada es espec韋ica de cada trayectoria en tierra y representa la distancia s medida a lo largo de la trayectoria en la direcci髇 del vuelo. En las trayectorias de despegue, S se mide desde el inicio de la rodadura y, en el caso de las trayectorias de aterrizaje, desde el umbral de aterrizaje. Por tanto, S resulta negativo en las siguientes zonas:

• – detr醩 del punto de partida de rodaje en las salidas;
• – antes de cruzar el umbral de aterrizaje en pista para las llegadas.

Los par醡etros operativos del vuelo, tales como la altura, la velocidad y el reglaje de la potencia, se expresan en fruici髇 de s.

Sistema de coordenadas del avi髇.

El sistema de coordenadas cartesianas fijas del avi髇 (x',y',z') tiene su origen en la ubicaci髇 real del avi髇. El sistema axial se define mediante el 醤gulo de subida γ, la direcci髇 del vuelo ξ y el 醤gulo de alabeo ε (v閍se la figura 2.7.c).

Figura 2.7.c

Sistema de coordenadas fijas del avi髇 (x', y', z')

Consideraci髇 de la topograf韆.

En los casos en que es necesario tener en cuenta la topograf韆 (v閍se la secci髇 2.7.6), es necesario reemplazar la coordenada de la altura del avi髇 z por z' = z – z_o (donde z_o la coordenada z es la ubicaci髇 del observador O) al calcular la distancia de propagaci髇 d. La geometr韆 entre el avi髇 y el observador se ilustra en la figura 2.7.d. Para consultar las definiciones de d y ℓ, v閍nse las secciones 2.7.14 a 2.7.19(7).

Figura 2.7.d

Elevaci髇 del terreno a la (izquierda) y en el lateral (derecho) de la trayectoria en tierra

(El plano de tierra nominal z = 0 pasa a trav閟 del punto de referencia del aer骴romo. O es la ubicaci髇 del observador)

2.7.11. Trayectorias en tierra.

Trayectorias principales.

La trayectoria principal define el centro de la banda de dispersi髇 de las trayectorias que sigue el avi髇 con una ruta. A efectos de modelizaci髇 del ruido del avi髇, se define i) mediante datos operativos prescriptivos, como las instrucciones que se dan a los pilotos en las publicaciones de informaci髇 aeron醬tica o ii) mediante an醠isis estad韘ticos de los datos de radar, tal como se explica en la secci髇 2.7.9, cuando se encuentren disponibles y resulten convenientes para satisfacer las necesidades del estudio de modelizaci髇. Crear la trayectoria a partir de instrucciones operativas suele ser una tarea bastante sencilla, ya que estas prescriben una secuencia de tramos rectos –definidos por la longitud y el rumbo– o arcos circulares definidos por la velocidad de viraje y el cambio de rumbo; v閍se la figura 2.7.e para consultar una ilustraci髇.

Figura 2.7.e

Geometr韆 de la trayectoria en tierra en t閞minos de virajes y segmentos rectos

Adecuar la trayectoria principal a los datos de radar es una tarea m醩 compleja, en primer lugar porque se hacen virajes reales a una velocidad variable y, en segundo lugar, porque su l韓ea se oscurece por la dispersi髇 de los datos. Como bien se ha explicado, a鷑 no se han desarrollado procedimientos formalizados y es una pr醕tica habitual asociar segmentos, ya sean rectos o curvados, con las posiciones medias calculadas a partir de los cortes transversales de las l韓eas de seguimiento por radar a intervalos a lo largo de la ruta. Es posible que los algoritmos inform醫icos necesarios para ejecutar esta tarea se desarrollen en un futuro, pero, por el momento, compete al modelista decidir cu醠 es la mejor manera de utilizar los datos disponibles. Un factor importante es que la velocidad del avi髇 y el radio de viraje indican el 醤gulo de alabeo y, como se observar� en la secci髇 2.7.19, las asimetr韆s de la radiaci髇 sonora en torno a la trayectoria del vuelo influyen en el ruido en tierra, as� como la posici髇 de la trayectoria del vuelo.

En teor韆, la transici髇 perfecta desde el vuelo recto al viraje de radio fijo precisar韆 de una aplicaci髇 instant醤ea del 醤gulo de alabeo ε, que f韘icamente resulta imposible. En realidad, el 醤gulo de alabeo tarda un tiempo determinado en alcanzar el valor requerido para mantener una velocidad espec韋ica y el radio de viraje r, durante el cual el radio de viraje se ajusta de infinito a r. A efectos de modelizaci髇, puede ignorarse la transici髇 del radio y suponerse que el 醤gulo de alabeo aumenta constantemente desde cero (u otro valor inicial) hasta ε al inicio del viraje y ser el pr髕imo valor de ε al final del viraje(8).

Dispersi髇 lateral de la trayectoria.

Cuando sea posible, las definiciones de la dispersi髇 lateral y de las subtrayectorias representativas se basar醤 en experiencias pasadas pertinentes del aeropuerto objeto de estudio; normalmente, a trav閟 del an醠isis de las muestras de datos de radar. El primer paso consiste en agrupar los datos por ruta. Las v韆s de salida se caracterizan por una dispersi髇 lateral sustancial que debe tenerse en cuenta para realizar una modelizaci髇 precisa. Las rutas de llegada se unen en una banda muy estrecha sobre la ruta de aproximaci髇 final, y suele ser suficiente representar todas las llegadas mediante una 鷑ica trayectoria. No obstante, si las dispersiones en el aterrizaje son amplias, es posible que sea preciso representarlas mediante subtrayectorias de la misma forma que las rutas de salida.

Es una pr醕tica com鷑 tratar los datos (informaci髇) para una 鷑ica ruta como una muestra de una 鷑ica poblaci髇 (estad韘tica); es decir, realizar la representaci髇 mediante una trayectoria principal y un conjunto de subtrayectorias dispersas. No obstante, si la inspecci髇 indica que los datos de las diferentes categor韆s de aviones u operaciones difieren significativamente (por ejemplo, en caso de que un avi髇 grande y peque駉 tenga radios de viraje bastante diferentes), ser韆 conveniente realizar otra subdivisi髇 de los datos en diferentes bandas de dispersi髇. Para cada banda, las dispersiones de la trayectoria lateral se determinan en funci髇 de la distancia a partir del origen; entonces los movimientos se distribuyen entre una trayectoria principal y un n鷐ero apropiado de subtrayectorias dispersas en funci髇 de las estad韘ticas de distribuci髇.

Habida cuenta de que suele ser conveniente ignorar los efectos de la dispersi髇 de la trayectoria, ante la ausencia de datos de bandas de dispersi髇 medidos, debe definirse una dispersi髇 lateral a la trayectoria principal y perpendicular a ella mediante una funci髇 de distribuci髇 convencional. Los valores calculados de los 韓dices de ruido no son particularmente sensibles a la forma precisa de la distribuci髇 lateral: la distribuci髇 normal (de Gauss) ofrece una descripci髇 adecuada de bandas de dispersi髇 medidas por radar.

Normalmente se usa una aproximaci髇 discreta de siete puntos (es decir, que representa la dispersi髇 lateral mediante seis subtrayectorias con la misma separaci髇 alrededor de la trayectoria principal). La separaci髇 de las subtrayectorias depende de la desviaci髇 est醤dar de la funci髇 de dispersi髇 lateral.

En el caso de las trayectorias con una distribuci髇 normal y una desviaci髇 est醤dar S, el 98,8 % de las trayectorias se encuentran dentro de un corredor con l韒ites ubicado a � 2,5譙. En el cuadro 2.7.a se indica la separaci髇 de las seis subtrayectorias y el porcentaje de los movimientos totales asignado a cada una. En el ap閚dice C se ofrecen los valores para los otros n鷐eros de subtrayectorias.

La desviaci髇 est醤dar S es una funci髇 de la coordenada s a lo largo de la trayectoria principal. Se puede especificar –junto con la descripci髇 de la trayectoria principal– en la ficha de datos de la trayectoria del vuelo que se encuentra en el ap閚dice A3. Ante la ausencia de los indicadores de la desviaci髇 normal –por ejemplo, a partir de los datos de radar que describen trayectorias de vuelo comparables–, se recomiendan los valores siguientes:

Para trayectorias que implican virajes de menos de 45 grados:

(2.7.1)

Para trayectorias que implican virajes de m醩 de 45 grados:

(2.7.2)

Por cuestiones pr醕ticas, se asume el valor 0 para S(s) entre el punto de partida de rodaje y s = 2.700 m o s = 3.300 m, en funci髇 de la cantidad de virajes. Las rutas que comprenden m醩 de un viraje deben tratarse en funci髇 de la ecuaci髇 (2.7.2). Para los aterrizajes, puede obviarse la dispersi髇 lateral dentro de los 6 000 m de la toma de contacto.

2.7.12. Perfiles de vuelos.

El perfil del vuelo es una descripci髇 del movimiento del avi髇 en el plano vertical por encima de la trayectoria en tierra, en t閞minos de su posici髇, velocidad, 醤gulo de alabeo y reglaje de la potencia del motor. Una de las tareas m醩 importantes que tiene que realizar el usuario del modelo es la definici髇 de perfiles de vuelo que satisfagan correctamente los requisitos de la aplicaci髇 de la modelizaci髇, de una manera eficiente y sin emplear mucho tiempo ni demasiados recursos. Naturalmente, para conseguir una alta precisi髇, los perfiles tienen que reflejar fielmente las operaciones del avi髇 que pretenden representar. Para ello se precisa informaci髇 fiable sobre las condiciones atmosf閞icas, los tipos de avi髇 y las versiones, pesos operativos (o de operaci髇) y procedimientos operativos (o de operaci髇) –las variaciones de empuje y configuraci髇 de los flaps y compensaciones entre cambios de altitud y velocidad–, calculando el promedio de todos los factores con respecto a los per韔dos de tiempo pertinentes. A menudo, no se encuentra disponible informaci髇 detallada, pero esto no plantea necesariamente un obst醕ulo; incluso aunque s� se encuentren disponibles, el modelista tiene que encontrar el equilibrio entre la precisi髇 y el nivel de detalle de la informaci髇 de entrada que necesita y utiliza para obtener las curvas de nivel de ruido.

La s韓tesis de los perfiles de vuelos de las 玡tapas del procedimiento� obtenidos de la base de datos de ANP o que proporcionan los operadores del avi髇 se describe en la secci髇 2.7.13 y en el ap閚dice B. Dicho proceso, que suele ser el 鷑ico recurso disponible para el modelista cuando no hay datos de radar disponibles, ofrece la geometr韆 de la trayectoria del vuelo y las variaciones de empuje y velocidad asociados. Normalmente puede asumirse que todos los aviones (iguales) de una determinada banda de dispersi髇, independientemente de que est閚 asignados a la trayectoria principal o a subtrayectorias dispersas, siguen el perfil de la trayectoria principal.

M醩 all� de la base de datos de ANP, que ofrece informaci髇 predeterminada sobre las etapas del procedimiento, los operadores del avi髇 constituyen la mejor fuente de informaci髇 fiable, es decir, los procedimientos que utilizan y los t韕icos pesos volados. Para los vuelos individuales, la fuente 玹ipo de referencia� es el registrador de los datos del vuelo del avi髇 (FDR) del que se puede obtener toda la informaci髇 pertinente. Pero incluso aunque tales datos se encuentren disponibles, la tarea de preprocesamiento resulta formidable. Por tanto, y teniendo en cuenta las econom韆s de modelizaci髇 necesarias, la soluci髇 pr醕tica com鷑 es hacer hip髏esis contrastadas acerca de pesos medios y los procedimientos operativos.

Es necesario tener precauci髇 antes de adoptar las etapas predeterminadas del procedimiento establecidas en la base de datos de ANP (que se asumen habitualmente cuando los procedimientos reales no se conocen). Se trata de procedimientos normalizados ampliamente observados, que los operadores pueden o no utilizar en casos particulares. Un factor importante es la definici髇 del empuje del reactor en el despegue (y a veces en el ascenso), que puede depender en cierta medida de circunstancias imperantes. En particular, es una pr醕tica com鷑 reducir los niveles de empuje durante el despegue (a partir del m醲imo disponible), a fin de ampliar la vida 鷗il del motor. En el ap閚dice B se ofrece orientaci髇 sobre la representaci髇 de la pr醕tica habitual; por lo general, esto generar� curvas de nivel de ruido m醩 realistas que la hip髏esis de un empuje total. No obstante, si, por ejemplo, las pistas son cortas o las temperaturas medias del aire son altas, el empuje total podr韆 constituir una hip髏esis m醩 realista.

Al modelizar escenarios reales, se puede conseguir mayor precisi髇 con los datos de radar, a fin de complementar o reemplazar esta informaci髇 nominal. Los perfiles de vuelos pueden determinarse a partir de los datos de radar de una forma similar a la de las trayectorias principales laterales –pero solo despu閟 de separar el tr醘ico por tipo y variante de avi髇 y, a veces, por peso o longitud de la etapa (pero no en funci髇 de la dispersi髇)– a fin de obtener, para cada subgrupo, un perfil medio de altura y velocidad con respecto a la distancia de terreno recorrida. Una vez m醩, al realizar la combinaci髇 con las trayectorias en tierra posteriormente, este perfil 鷑ico suele asignarse a la trayectoria principal y a las subtrayectorias por igual.

Conociendo el peso del avi髇, la variaci髇 de la velocidad y e l empuje se puede calcular a trav閟 de un procedimiento paso a paso basado en ecuaciones de movimiento. Antes de ello, resulta 鷗il procesar previamente los datos a fin de minimizar los efectos de los errores de radar que pueden hacer que los c醠culos de aceleraci髇 resulten poco fiables. El primer paso en cada caso consiste en redefinir el perfil conectando los segmentos rectil韓eos para representar las etapas pertinentes del vuelo, de tal manera que cada segmento se clasifique correctamente, es decir, como un desplazamiento en tierra firme, ascenso o descenso a velocidad constante, reducci髇 de empuje o aceleraci髇 o desaceleraci髇 con o sin cambio de la posici髇 de los flaps. El peso del avi髇 y las condiciones atmosf閞icas tambi閚 constituyen informaci髇 necesaria.

Una fuente de ruido correspondiente a aeronaves deben introducirse a una altura m韓ima de 1,0 m (3,3 ft) por encima del nivel del aer骴romo o por encima de los niveles de elevaci髇 del terreno de la pista, seg鷑 proceda.

En la secci髇 2.7.11 se pone de manifiesto que se debe considerar un m閠odo espec韋ico para tener en cuenta la dispersi髇 lateral de las rutas nominales o trayectorias principales. Las muestras de datos de radar se caracterizan por dispersiones similares de trayectorias de vuelos en el plano vertical. No obstante, no es una pr醕tica habitual modelizar la dispersi髇 vertical como una variable independiente; surge principalmente por las diferencias entre el peso del avi髇 y los procedimientos operativos que se tienen en cuenta al preprocesar los datos de entrada de tr醘ico.

2.7.13. Construcci髇 de segmentos de trayectorias de vuelo.

Cada trayectoria de vuelo tiene que definirse mediante un conjunto de coordenadas de segmentos (nodos) y par醡etros de vuelo. El origen se tiene en cuenta para determinar las coordenadas de los segmentos de la trayectoria en tierra. A continuaci髇, se calcula el perfil del vuelo, recordando que, para un conjunto de pasos procedimentales determinado, el perfil depende de la proyecci髇 de la trayectoria en tierra; por ejemplo, con el mismo empuje y a la misma velocidad, la velocidad de ascenso de la aeronave es inferior, a su vez, que en vuelo en l韓ea recta. A continuaci髇, se realiza la subsegmentaci髇 para la aeronave en pista (desplazamiento en tierra firme en el aterrizaje o el despegue) y con la aeronave cerca de la pista (ascenso inicial o aproximaci髇 final). Despu閟 deben subsegmentarse los segmentos en vuelo con unas velocidades considerablemente distintas en los puntos inicial y final. Posteriormente, se determinan las coordenadas bidimensionales de los segmentos de la trayectoria en tierra (9) y se combinan con el perfil del vuelo bidimensional con el objetivo de crear los segmentos de la trayectoria del vuelo tridimensional. Por 鷏timo, se eliminan los puntos de la trayectoria del vuelo que est閚 demasiado pr髕imos entre s�.

Perfil del vuelo

Los par醡etros que describen cada segmento del perfil del vuelo al inicio (sufijo 1) y al final (sufijo 2) del segmento son:

Para crear un perfil de vuelo a partir de un conjunto de etapas del procedimiento (s韓tesis de la ruta del vuelo), los segmentos se crean en secuencias para conseguir las condiciones necesarias en los puntos finales. Los par醡etros de los puntos finales para cada segmento se convierten en los par醡etros de los puntos iniciales para cada segmento siguiente. En el c醠culo de cualquier segmento, los par醡etros se saben al inicio; las condiciones necesarias al final se especifican mediante el paso del procedimiento. Los pasos se definen mediante la informaci髇 predeterminada de ANP, o bien los define el usuario (por ejemplo, a partir de los manuales de vuelo). Las condiciones finales suelen ser la altura y la velocidad; la tarea de creaci髇 de perfiles consiste en determinar la distancia de la trayectoria cubierta para alcanzar dichas condiciones. Los par醡etros no definidos se determinan mediante los c醠culos de rendimiento del vuelo descritos en el ap閚dice B.

Si la trayectoria en tierra es recta, los puntos del perfil y los par醡etros del vuelo asociados pueden determinarse con independencia de la trayectoria en tierra (el 醤gulo de alabeo siempre es cero). No obstante, es raro que las trayectorias en tierra sean rectas; suelen incorporar virajes y, para conseguir los mejores resultados, tienen que contabilizarse al determinar el perfil de vuelo bidimensional, cuando proceda, dividiendo los segmentos del perfil en los nodos de la trayectoria en tierra para introducir cambios del 醤gulo de alabeo. Por norma general, la longitud del siguiente segmento se desconoce desde el principio y se calcula suponiendo provisionalmente que no se produce ning鷑 cambio en el 醤gulo de alabeo. Si se observa que el segmento provisional abarca uno o varios nodos de la trayectoria en tierra, el primero en s, es decir, s_1. < s < s₂, el segmento se trunca en s, calculando ah� los par醡etros mediante interpolaci髇 (v閍se a continuaci髇). Estos se convierten en los par醡etros de los puntos finales del segmento actual y en los par醡etros de los puntos iniciales de un nuevo segmento –que conservan las mismas condiciones finales objetivo–. Si no hay ning鷑 nodo de la trayectoria en tierra que intervenga, se confirma el segmento provisional.

Si se ignoran los efectos de los virajes en el perfil de vuelo, se adopta la soluci髇 de un 鷑ico segmento en vuelo recto, aunque se conserva la informaci髇 del 醤gulo de alabeo para un uso posterior.

Independientemente de que los efectos del viraje se modelicen completamente o no, cada trayectoria de vuelo tridimensional se genera mediante la combinaci髇 de su perfil de vuelo bidimensional con su trayectoria en tierra bidimensional. El resultado es una secuencia de conjuntos de coordenadas (x,y,z), y cada una ellas es un nodo de la trayectoria en tierra segmentada, un nodo del perfil de vuelo o ambos, y los puntos del perfil van acompa馻dos de los valores correspondientes de altura z, velocidad respecto al suelo V, 醤gulo de alabeo ε y potencia del motor P. Para un punto de la v韆 (x,y) que se encuentra entre los puntos finales de un segmento del perfil del vuelo, los par醡etros del vuelo se interpolan como sigue:

Donde:

T閚gase en cuenta que, mientras que se supone que z y ε var韆n linealmente con la distancia, se supone que V y P var韆n linealmente con el tiempo (es decir, la aceleraci髇 constante (10)).

Al asociar los segmentos del perfil del vuelo con los datos de radar (an醠isis de la trayectoria del vuelo), todas las distancias de los puntos finales, las alturas, las velocidades y los 醤gulos de alabeo se determinan directamente a partir de dichos datos; solo el reglaje de la potencia tiene que calcularse conforme a las ecuaciones de rendimiento. Habida cuenta de que las coordenadas del perfil de vuelo y de la trayectoria en tierra se pueden asociar seg鷑 corresponda, suele tratarse de una tarea bastante sencilla.

Rodaje en tierra al despegar.

Al despegar, a medida que la aeronave acelera entre el punto en que se libera el freno (lo que tambi閚 se conoce como punto de partida de rodaje, SOR) y el punto de despegue, la velocidad cambia radicalmente a una distancia comprendida entre 1 500 y 2 500 m, desde cero hasta un rango comprendido entre 80 y 100 m/s.

El rodaje al despegar se divide en segmentos con longitudes variables y, con respecto a cada una de ellas, la velocidad de la aeronave cambia en incrementos espec韋icos ΔV de no m醩 de 10 m/s (en torno a 20 kt). Aunque realmente var韆 durante el rodaje al despegar, una hip髏esis de aceleraci髇 constante es adecuada para este prop髎ito. En este caso, para la fase de despegue, V_1. es la velocidad inicial, V₂ es la velocidad de despegue, n_TO es el n鷐ero de segmentos de despegue y s_TO es la distancia de despegue equivalente. Para la distancia de despegue equivalente s_TO (v閍se el ap閚dice B), la velocidad inicial V₁ y la velocidad de despegue V₂, el n鷐ero n_TO de segmentos para el rodaje en tierra es:

Y, en consecuencia, el cambio de velocidad a lo largo del segmento es:

Y el tiempo Δt en cada segmento (con una supuesta aceleraci髇 constante) es:

La longitud s_TO,k del segmento k (1 ≤ k ≤ n_TO) del rodaje al despegar es:

Ejemplo: Para una distancia de despegue s_TO = 1 600 m, V₁=0m/s y V_2. = 75 m/s, esto resulta en n_TO = 8 segmentos con longitudes que oscilan entre los 25 y los 375 metros (v閍se la figura 2.7.g):

Figura 2.7.g.

Segmentaci髇 del rodaje de despegue (ejemplo para ocho segmentos).

Al igual que sucede con los cambios de velocidad, el empuje de la aeronave cambia a lo largo de cada segmento mediante un incremento constante ΔP, que se calcula como:

Donde P_TO y P_init, respectivamente, designan el empuje de la aeronave en el punto de despegue y el empuje de la aeronave al punto de partida de rodaje de despegue.

El uso de este incremento constante del empuje (en lugar del uso de la ecuaci髇 de forma cuadr醫ica 2.7.6) pretende ser coherente con la relaci髇 lineal entre el empuje y la velocidad en el caso de una aeronave con motor a reacci髇.

Nota importante: Las ecuaciones y el ejemplo anteriores asumen impl韈itamente que la velocidad inicial de la aeronave al principio de la fase de despegue es cero. Esto se corresponde a la situaci髇 habitual, cuando aeronave empieza a rodar y a acelerar desde el punto en que se libera el freno. Sin embargo, tambi閚 hay situaciones en que la aeronave puede empezar a acelerar desde su velocidad de rodaje, sin detenerse en el umbral de pista. Cuando la velocidad inicial V_init no sea cero, deben usarse las siguientes ecuaciones 玤enerales�, en lugar de las ecuaciones 2.7.8, 2.7.9, 2.7.10 y 2.7.11.

En ese caso, en la fase de despegue, V_1. es la velocidad inicial V_init, V₂ es la velocidad de despegue V_TO, n es el n鷐ero de segmentos de despegue n_TO, s es la distancia de despegue equivalente s_TO, y s_k es la longitud s_TO,k del segmento k (1 [S韒bolo] k [S韒bolo] n).

Rodaje en tierra al aterrizar.

Aunque el empuje en tierra para el aterrizaje es b醩icamente una inversi髇 del rodaje en tierra para el despegue, es necesario tener especialmente en cuenta:

• – El empuje de reversa, que a veces se aplica para desacelerar la aeronave; y
• – Las aeronaves que dejan la pista despu閟 de la desaceleraci髇 (la aeronave que deja la pista deja de contribuir al ruido aeron醬tico, ya que el ruido de la fase de rodaje es despreciable).

En comparaci髇 con la distancia de rodaje de despegue, que se deriva de los par醡etros del rendimiento de la aeronave, la distancia de parada s_stop (es decir, la distancia desde el aterrizaje hasta el punto en que la aeronave sale de la pista) no es puramente espec韋ica de la aeronave. Aunque se puede calcular una distancia de parada m韓ima a partir del rendimiento y la masa de la aeronave (y el empuje inverso disponible), la distancia de parada real depende tambi閚 de la ubicaci髇 de las pistas de rodaje, de la situaci髇 del tr醘ico y de los reglamentos espec韋icos del aeropuerto que rigen el uso del empuje inverso.

El uso del empuje de reversa no es un procedimiento est醤dar; solo se aplica si no se puede conseguir la desaceleraci髇 necesaria mediante la utilizaci髇 de los frenos de las ruedas. (El empuje de reversa puede resultar realmente perturbador, ya que un cambio r醦ido de la potencia del motor del ralent� al ajuste inverso produce un estruendo repentino).

No obstante, la mayor韆 de las pistas se usan tanto para los despegues como para los aterrizajes, de forma que el empuje de reversa tiene un efecto m韓imo en los contornos de ruido, habida cuenta de que la energ韆 ac鷖tica total en las proximidades de la pista est� dominada por el ruido producido por las operaciones de despegue. Las contribuciones del empuje inverso a los contornos solo pueden resultar significativas cuando el uso de la pista est� limitado a las operaciones de aterrizaje.

F韘icamente, el ruido del empuje de reversa es un proceso muy complejo, pero, al tener una importancia relativamente baja para los contornos de ruido aeron醬tico, se puede modelizar de manera sencilla –el cambio r醦ido de la potencia del motor se tiene en cuenta mediante la segmentaci髇 adecuada–.

Es evidente que la modelizaci髇 del empuje en tierra al aterrizar es menos complicada que para el ruido del empuje al despegar. Se recomiendan los siguientes supuestos de modelizaci髇 simplificada para uso general, siempre que no haya informaci髇 detallada disponible (v閍se la figura 2.7.h.1).

Figura 2.7.h.1.

Modelizaci髇 del empuje en tierra al aterrizar.

La aeronave cruza el umbral de aterrizaje (que tiene la coordenada s = 0 a lo largo de la trayectoria de aproximaci髇 en tierra) a una altitud de 50 pies y, a continuaci髇, prosigue el descenso en su pendiente de planeo hasta que entra en contacto con la pista. Con una pendiente de planeo de 3^o, el punto de toma de contacto est� 291 m por encima del umbral de aterrizaje (como muestra la figura 2.7.h.1). A continuaci髇, la aeronave se desacelera a lo largo de la distancia de parada s_stop –cuyos valores espec韋icos de la aeronave se facilitan en la base de datos de ANP– a partir de la velocidad de aproximaci髇 final V_final hasta 15 m/s. Habida cuenta de los r醦idos cambios de velocidad a lo largo de este segmento, debe subsegmentarse de la misma forma que para el desplazamiento en tierra firme al despegar (segmentos en vuelo con cambios r醦idos de velocidad), usando las ecuaciones generales 2.7.13 (puesto que la velocidad de rodaje no es igual a cero). La potencia del motor cambia de una potencia de aproximaci髇 final al aterrizar a un reglaje de potencia de empuje inverso P_rev a lo largo de una distancia de 0,1•s_stop, luego disminuye al 10 % de la potencia m醲ima disponible sobre el 90 % de la distancia de parada restante. Hasta el final de la pista (a s = -s_RWY), la velocidad de la aeronave permanece constante.

Las curvas NPD para el empuje inverso actualmente no est醤 incluidas en la base de datos de ANP y, por tanto, es necesario confiar en las curvas convencionales para modelizar este efecto. Normalmente, la potencia de empuje de reversa P_rev ronda el 20 % del reglaje de potencia total, y esto se recomienda cuando no hay disponible informaci髇 operativa. No obstante, con un reglaje de potencia determinado, el empuje de reversa tiende a generar mucho m醩 ruido que el empuje de propulsi髇, y es necesario aplicar un incremento ΔL al nivel del evento derivado de NPD, aumentando desde cero hasta un valor ΔL_re (5 dB se recomienda provisionalmente (11) a lo largo de 0,1•s_stop y, a continuaci髇, disminuye linealmente hasta cero durante el resto de la distancia de parada.

Segmentaci髇 del ascenso inicial y segmentos de la aproximaci髇 final.

La geometr韆 del segmento respecto del receptor cambia con rapidez durante los segmentos en vuelo del ascenso inicial y la aproximaci髇 final, en particular en lo que respecta a las ubicaciones del observador en el lateral de la trayectoria de vuelo, donde el 醤gulo de elevaci髇 (醤gulo beta) tambi閚 cambia con rapidez cuando la aeronave asciende o desciende en estos segmentos iniciales/finales. Las comparaciones con c醠culos de segmentos muy peque駉s revelan que usar un 鷑ico segmento de ascenso o de aproximaci髇 por debajo de cierta altura (en relaci髇 con la pista), o un n鷐ero limitado de ellos, resulta en una ligera aproximaci髇 del ruido al lado de la trayectoria del vuelo para 韓dices ac鷖ticos integrados. Esto se debe a la aplicaci髇 de un 鷑ico ajuste de la atenuaci髇 lateral a cada segmento, correspondiente a un 鷑ico valor del 醤gulo de elevaci髇 espec韋ico del segmento, mientras que el r醦ido cambio de este par醡etro da lugar a importantes variaciones del efecto de atenuaci髇 lateral a lo largo de cada segmento. La precisi髇 del c醠culo se mejora mediante la subsegmentaci髇 de los segmentos en vuelo de ascenso inicial y aproximaci髇 final. El n鷐ero de subsegmentos y la longitud de cada uno de ellos determinan la 玤ranularidad� del cambio en la atenuaci髇 lateral que se contabilizar�. Teniendo en cuenta la expresi髇 de la atenuaci髇 lateral total de la aeronave con motores montados en fuselaje, se puede observar que, para un cambio limitado de la atenuaci髇 lateral de 1,5 dB por subsegmento, los segmentos en vuelo de ascenso y aproximaci髇 ubicados a una altura inferior a 1 289,6 m (4 231 ft) por encima de la pista deben subsegmentarse en funci髇 del siguiente conjunto de valores de altura:

z = {18,9, 41,5, 68,3, 102,1, 147,5, 214,9, 334,9, 609,6, 1 289,6} metros, o z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1 099, 2 000, 4 231} pies.

Para cada segmento original que se encuentre por debajo de 1 289,6 m (4 231 ft), las alturas antes indicadas se aplican identificando cu醠 es la m醩 cercana a la altura del punto final original (en los segmentos de ascenso) o del punto de inicio original (en los segmentos de aproximaci髇). Las alturas reales del subsegmento (z_i) se calcular韆n de la siguiente forma:

z_i = z_e [z’_i / z’_N] (i = k..N).

Donde:

Ejemplo de un segmento de ascenso inicial:

Si la altura del punto final del segmento original est� en z_e = 304,8 m entonces, a partir del conjunto de valores de altura, 214,9 m < z_e < 334,9 m y la altura del conjunto m醩 cercana a z_e es z’_7. = 334,9 m. A continuaci髇, las alturas de los puntos finales del subsegmento se calculan como sigue:

zi = 304,8 [z’i / 334,9] siendo i = 1 a 7.

(obs閞vese que en este caso k =1, ya que es el segmento de ascenso inicial) Por tanto, z1 ser韆 17,2 m y z2 ser韆 37,8 m, etc.

Segmentaci髇 de los segmentos en vuelo.

Para los segmentos en vuelo en los que hay un cambio de velocidad importante a lo largo de un segmento, debe subdividirse en cuanto al desplazamiento en tierra firme, es decir:

Donde V_1. y V₂ son las velocidades inicial y final del segmento, respectivamente. Los par醡etros del subsegmento correspondiente se calculan de manera similar en cuanto al desplazamiento en tierra firme al despegar, usando las ecuaciones 2.7.9 a 2.7.11.

Trayectoria en tierra.

Una trayectoria en tierra, ya sea una trayectoria principal o una subtrayectoria dispersa, se define mediante una serie de coordenadas (x,y) en el plano de masa (por ejemplo, a partir de la informaci髇 de radar) o mediante una secuencia de comandos vectoriales que describen los segmentos rectos y los arcos circulares (virajes de radio definido r y cambio de rumbo Δξ).

Para la modelizaci髇 de la segmentaci髇, un arco se representa mediante una secuencia de segmentos rectos conectados con los subarcos. Aunque no aparecen expl韈itamente en los segmentos de la trayectoria en tierra, el alabeo de la aeronave durante los virajes influye en su definici髇. En el ap閚dice B4 se explica c髆o calcular los 醤gulos de alabeo durante un viraje uniforme pero, evidentemente, estos en realidad no se aplican o eliminan instant醤eamente. No se prescribe c髆o gestionar las transiciones entre el vuelo recto y en viraje, o bien entre un viraje y otro inmediatamente siguiente. Por norma general, es probable que los detalles, que competen al usuario (v閍se la secci髇 2.7.11), tengan un efecto insignificante en los contornos finales; el requisito consiste principalmente en evitar las discontinuidades en los extremos del viraje, y esto puede conseguirse simplemente, por ejemplo, insertando segmentos de transici髇 cortos sobre los cuales el 醤gulo de alabeo cambia linealmente con la distancia. Solo en el caso especial de que un viraje particular pueda tener un efecto dominante en los contornos finales, ser韆 necesario modelizar las din醡icas de la transici髇 de forma m醩 realista, a fin de relacionar el 醤gulo de alabeo con tipos de aeronaves particulares y adoptar velocidades de desplazamiento apropiadas. En este caso basta con indicar que los subarcos finales Δξ_trans en cualquier viraje dependen de los requisitos de cambio del 醤gulo de alabeo. El resto del arco con cambio de rumbo de Δξ - 2�Δξ_trans grados se divide en n_sub subarcos seg鷑 la ecuaci髇:

Donde int(x) es una funci髇 que devuelve la parte entera de x. Entonces, el cambio de rumbo Δξ_sub de cada subarco se calcula como:

Donde n_sub debe ser lo suficientemente grande como para garantizar que Δξ_sub ≤ 10 grados. La segmentaci髇 de un arco (excluidos los subsegmentos de transici髇 de terminaci髇) se ilustra en la figura 2.7.h.2 (12).

Figura 2.7.h.2.

Construcci髇 de los segmentos de la trayectoria del vuelo que dividen el viraje en segmentos de longitud Δs (vista superior en el plano horizontal, vista inferior en el plano vertical).

Una vez que se han definido los segmentos de la trayectoria en tierra en el plano x-y, los segmentos del perfil de vuelo (en el plano s-z) se superponen para obtener los segmentos de la trayectoria tridimensional (x, y, z).

La trayectoria en tierra siempre debe cubrir desde la pista hasta m醩 all� de la cuadr韈ula de c醠culo. Esto puede conseguirse, en caso necesario, incorporando un segmento recto de la longitud adecuada al 鷏timo segmento de la trayectoria en tierra.

La longitud total del perfil del vuelo, una vez combinada con la trayectoria en tierra, tambi閚 debe cubrir desde la pista hasta m醩 all� de la cuadr韈ula de c醠culo. Esto puede conseguirse, en caso necesario, a馻diendo un punto de perfil adicional:

• – Al final de un perfil de salida con unos valores de velocidad y empuje iguales a los del 鷏timo punto del perfil de salida, y extrapolando linealmente la altura desde el 鷏timo y el pen鷏timo punto de perfil; o
• – Al inicio de un perfil de llegada con unos valores de velocidad y empuje iguales a los del primer punto del perfil de llegada, y extrapolando linealmente la altura desde el primer y el segundo punto de perfil.

Ajustes de segmentaci髇 de los segmentos en vuelo.

Despu閟 de derivar los segmentos de la trayectoria tridimensional del vuelo conforme al procedimiento descrito en la secci髇 2.7.13, puede resultar necesario realizar ajustes adicionales en la segmentaci髇 para eliminar los puntos de la trayectoria del vuelo que est閚 demasiado pr髕imos entre s�.

Cuando los puntos adyacentes se encuentran a 10 metros de distancia entre s�, y si las velocidades y los empujes asociados son los mismos, es necesario eliminar uno de los puntos.

2.7.14. C醠culo de ruido de un 鷑ico evento.

El n鷆leo del proceso de modelizaci髇, descrito aqu� 韓tegramente, es el c醠culo del nivel del evento de ruido a partir de la informaci髇 de la trayectoria del vuelo descrita en las secciones 2.7.7 a 2.7.13.

2.7.15. 蚽dices de un 鷑ico evento.

El sonido generado por el movimiento de un avi髇 en la ubicaci髇 del observador se expresa como un 玭ivel sonoro (ruido) de un evento 鷑ico�, que es un indicador de su impacto sobre las personas. El sonido recibido se mide en t閞minos de ruido mediante una escala de decibelios b醩ica L_(t) que aplica una ponderaci髇 de frecuencias (o filtro) para simular las caracter韘ticas del o韉o humano. La escala m醩 importante usada en la modelizaci髇 de las curvas de nivel de ruido de las aeronaves es el nivel ac鷖tico ponderado A, L_A.

La m閠rica que se usa con mayor frecuencia para describir eventos completos es 玡l nivel sonoro de exposici髇 sonora de un evento 鷑ico�, L_E, que tienen en cuenta toda la energ韆 sonora de los eventos (o la mayor parte de esta energ韆). Para la elaboraci髇 de disposiciones para la integraci髇 temporal necesaria para su obtenci髇, implica un aumento de las complejidades principales de la modelizaci髇 de la segmentaci髇 (o simulaci髇). M醩 sencillo de modelizar es otro 韓dice alternativo L_max que es el nivel m醲imo instant醤eo que se produce durante el evento; no obstante, L_E es el componente b醩ico de los 韓dices modernos de ruido de aeronaves, y en el futuro se pueden esperar modelos pr醕ticos que engloben ambos 韓dices L_max y L_E. Cualquier 韓dice puede medirse con diferentes escalas de ruido; en este documento, solo se considera el nivel sonoro con ponderaci髇 A. Simb髄icamente, la escala se indica generalmente mediante el sub韓dice A, es decir, L_AE, L_Amax.

El nivel de exposici髇 sonora (de ruido) de un 鷑ico evento se expresa exactamente como:

(2.7.17)

donde t₀ denota un tiempo de referencia. Se elige el intervalo de integraci髇 [t₁,t₂] para garantizar que se abarca (casi) todo el sonido pertinente del evento. Muy a menudo, se eligen los l韒ites t₁ y t₂ para abarcar el per韔do para el que el nivel de L_(t) se encuentra dentro de L_max – 10 dB. Este per韔do se conoce como el tiempo �10 dB por debajo el m醲imo�. Los niveles de exposici髇 sonora tabulados en la base de datos ANP son valores 10 dB por debajo el m醲imo(13).

Para la modelizaci髇 de las curvas de nivel de ruido de una aeronave, la aplicaci髇 principal de la ecuaci髇 2.7.17 utilizada es el 韓dice normalizado nivel de exposici髇 al ruido L_AE (acr髇imo SEL):

(2.7.18)

Las ecuaciones del nivel de exposici髇 anteriores pueden usarse para determinar los niveles del evento cuando se conoce toda la historia temporal L_(t). Dichos historiales de tiempo no se definen en la metodolog韆 de modelizaci髇 de ruido recomendada; los niveles de exposici髇 de los eventos se calculan sumando los valores de los segmentos; los niveles de ruido de los eventos parciales, correspondientes a cada uno de ellos definen la contribuci髇 de un 鷑ico segmento finito de la trayectoria del vuelo.

2.7.16. Determinaci髇 de los niveles del evento a partir de los datos NPD.

La fuente principal de datos sobre el ruido de las aeronaves es la base de datos internacional de rendimiento y ruido de las aeronaves (ANP). Esta tabula L_max y L_E en funci髇 de la distancia de propagaci髇 d - para tipos de aeronaves espec韋icos, variantes, configuraciones del vuelo (aproximaci髇, salida, flaps) y reglaje de potencia P. Dichos datos se refieren a un vuelo uniforme a velocidades de referencia espec韋icas V_ref a lo largo de una trayectoria de vuelo recta supuestamente infinita (14).

M醩 adelante se describe la forma en que se especifican las variables independientes P y d. En una 鷑ica b鷖queda, con los valores de entrada P y d, los valores de salida necesarios son los niveles bases del evento L_max(P,d) o L_E∞(P,d) (aplicables a una trayectoria de vuelo infinita). A menos que los valores se tabulen exactamente para P o d, por norma general resultar� necesario calcular los niveles necesarios de ruido del evento mediante la interpolaci髇. Se usa una interpolaci髇 lineal entre el reglaje de potencia tabulada, mientras que se utiliza una interpolaci髇 logar韙mica entre las distancias tabuladas (v閍se la figura 2.7.i).

Figura 2.7.i.

Interpolaci髇 en las curvas ruido-potencia-distancia.

Si P_i y P_i+1. son valores de potencia del motor para los que se tabula el nivel de ruido con respecto a los datos de distancia, el nivel de ruido L(P) a una distancia determinada para la potencia intermedia P, entre P_i y P_i+1, resulta de:

Si, con cualquier reglaje de potencia, d_i y d_i+1. son distancias para las cuales se tabulan los datos de ruido, el nivel de ruido L(d) para una distancia intermedia d, entre d_i y d_i+1, resulta de:

Con las ecuaciones (2.7.19) y (2.7.20), se puede obtener un nivel de ruido L(P,d) para cualquier reglaje de potencia P y a cualquier distancia d contemplada en la base de datos NPD.

Para distancias d que queden fuera del marco de NPD, se usa la ecuaci髇 2.7.20 para realizar la extrapolaci髇 de los 鷏timos dos valores, es decir, llegadas desde L(d₁) y L(d₂) o salidas desde L(d_I-1) y L(d_I), donde I es el n鷐ero total de puntos NPD en la curva. Por tanto, Llegadas:

Salidas:

Habida cuenta de que, a cortas distancias d, los niveles de ruido aumentan con mucha rapidez a medida que disminuye la distancia de propagaci髇, se recomienda imponer un l韒ite inferior de 30 m con respecto a d, es decir, d = max(d, 30 m).

Ajuste de impedancia de datos NPD est醤dar.

Los datos NPD facilitados en la base de datos de ANP se normalizan para condiciones atmosf閞icas espec韋icas (temperatura de 25 癈 y presi髇 de 101,325 kPa). Antes de aplicar el m閠odo de interpolaci髇/extrapolaci髇 descrito anteriormente, debe aplicarse un ajuste de impedancia ac鷖tica a estos datos est醤dar de NPD.

La impedancia ac鷖tica est� relacionada con la propagaci髇 de las ondas ac鷖ticas en un medio, y se define como el producto de la densidad del aire y la velocidad del sonido. Para una intensidad ac鷖tica determinada (potencia por unidad de superficie) percibida a una distancia espec韋ica de la fuente, la presi髇 ac鷖tica asociada (usada para definir los 韓dices ac鷖ticos SEL y L_Amax) depende de la impedancia ac鷖tica del aire en la ubicaci髇 de la medici髇. Es una funci髇 de la temperatura y la presi髇 atmosf閞ica (e indirectamente de la altitud ). Por tanto, es necesario ajustar los datos NPD est醤dar de la base de datos de ANP para tener en cuenta las condiciones reales de temperatura y presi髇 en el punto del receptor, que por lo general difieren de las condiciones normalizadas de los datos de ANP. El ajuste de impedancia que ha de aplicarse a los niveles est醤dar de NPD se expresa como sigue:

Donde:

La impedancia ρ穋 se calcula como sigue:

δ p/po, el cociente entre la presi髇 del aire ambiente a la altitud del observador y la presi髇 del aire est醤dar al nivel medio del mar: p_0. = 101,325 kPa (o 1 013,25 mb).

θ (T + 273,15)/(T_0. + 273,15), el cociente entre la temperatura del aire a la altitud del observador y la temperatura del aire est醤dar al nivel medio del mar: T₀ = 15,0 癈.

El ajuste de impedancia ac鷖tica suele ser inferior a algunas d閏imas de un dB. En particular, cabe destacar que, en condiciones atmosf閞icas est醤dar (p_0. = 101,325 kPa y T₀ = 15,0 ^oC), el ajuste de impedancia es inferior a 0,1 dB (0,074 dB). No obstante, cuando hay una variaci髇 importante de la temperatura y de la presi髇 atmosf閞ica en relaci髇 con las condiciones atmosf閞icas de referencia de los datos NPD, el ajuste puede resultar m醩 importante.

2.7.17. Expresiones generales.

Nivel del evento del segmento, L_seg.

Los valores para un segmento se determinan mediante la aplicaci髇 de ajustes a los valores b醩icos (trayectoria infinita) que se obtienen en los datos NPD. El nivel de ruido m醲imo de un segmento de la trayectoria de un vuelo L_max,seg se puede expresar en general como:

(2.7.25)

y la contribuci髇 de un segmento de la trayectoria de un vuelo a L_E, como:

(2.7.26)

Los 玹閞minos de correcci髇� de las ecuaciones 2.7.25 y 2.7.26 –que se describen detalladamente en la secci髇 2.7.19– tienen en cuenta los siguientes efectos:

Δ_V: Correcci髇 de la duraci髇: los datos NPD corresponden a una velocidad del vuelo de referencia. Esta correcci髇 ajusta los niveles de exposici髇 a velocidades que no son la de referencia. (No se aplica a L_max,seg).

Δ_I(φ): Efecto de la instalaci髇: describe una variaci髇 de la directividad lateral debido al blindaje, la refracci髇 y la reflexi髇 causados por el fuselaje, y los campos de flujo de los motores y su entorno.

Λ(β,ℓ): Atenuaci髇 lateral: se trata de un elemento importante en la propagaci髇 del sonido a 醤gulos bajos respecto a la superficie del terreno; tiene en cuenta la interacci髇 entre las ondas sonoras directas y reflejadas (efecto de suelo) y para los efectos de la falta de uniformidad atmosf閞ica (causada principalmente por el terreno) que refractan las ondas sonoras a medida que viajan hacia el observador por los lados de la trayectoria del vuelo.

Δ_F: Correcci髇 de segmentos finitos (fracci髇 de ruido): tiene en cuenta la longitud finita del segmento que obviamente contribuye menos a la exposici髇 al ruido que una infinita. Solo se aplica a los 韓dices de exposici髇.

Si el segmento forma parte del desplazamiento en tierra firme en el despegue o el aterrizaje y el observador se encuentra detr醩 del segmento objeto de estudio, se aplican c醠culos especiales para representar la direccionalidad pronunciada del ruido del motor a reacci髇 que se observa debajo de un avi髇 a punto de despegar. Estos c醠culos especiales se concretan, en particular en el uso de una expresi髇 particular del c醠culo del ruido para la exposici髇 al ruido:

(2.7.27)

(2.7.28)

Δ′_F: Expresi髇 particular de la correcci髇 del segmento.

Δ_SOR: Correcci髇 de la directividad: representa la direccionalidad pronunciada del ruido del motor a reacci髇 detr醩 del segmento del desplazamiento en tierra firme.

El tratamiento espec韋ico de los segmentos de desplazamiento en tierra firme se describe en la secci髇 2.7.19. En las secciones siguientes se describe el c醠culo de los niveles de ruido del segmento.

Nivel de ruido de un evento L del movimiento de un avi髇.

El nivel m醲imo L_max sencillamente es el valor m醲imo de los valores del segmento L_max,seg (v閍nse las ecuaciones 2.7.25 y 2.7.27)

L_max = max(L_max,seg)

(2.7.29)

donde el valor de cada segmento se determina a partir de los datos NPD para la potencia P y la distancia d. Estos par醡etros y los t閞minos modificadores Δ_I (φ) y Λ(β,ℓ) se explican a continuaci髇.

El nivel de exposici髇 L_E se calcula como la suma de decibelios de las contribuciones L_E,seg de cada segmento significativo desde el punto de vista del ruido de su trayectoria de vuelo; es decir,

(2.7.30)

La suma se realiza paso a paso para cada uno de los segmentos de la trayectoria del vuelo.

El resto de este cap韙ulo se dedica a la determinaci髇 de los niveles de ruido de los segmentos L_max,seg y L_E,seg.

2.7.18. Par醡etros de los segmentos de las trayectorias de vuelo.

La potencia P, y la distancia d, para las que se interpolan los niveles b醩icos L_max,seg(P,d) y L_E∞(P,d) a partir de tablas NPD, se determinan a partir de los par醡etros geom閠ricos y operativos que definen el segmento. La forma de hacerlo se explica a continuaci髇 con la ayuda de ilustraciones referidas al plano, que contiene el segmento y el observador.

Par醡etros geom閠ricos.

En las figuras 2.7.j a 2.7.l se muestran las geometr韆s fuente-receptor cuando el observador O est� a) detr醩, b) junto a y (c) delante del segmento S₁S₂, donde la direcci髇 del vuelo va de S₁ a S₂. En estos diagramas

O: es la ubicaci髇 del observador.

S₁ y S₂: representan el inicio y el final del segmento.

S_p: es el punto situado en el segmento o en su extensi髇, donde se produce el corte con la perpendicular trazada desde el observador.

d₁ y d₂: son las distancias entre el inicio del segmento y el fin del segmento y el observador.

d_s: es la distancia m醩 corta entre el observador y el segmento.

d_p: es la distancia perpendicular entre el observador y el segmento ampliado (distancia oblicua m韓ima).

λ: es la longitud del segmento de la trayectoria del vuelo.

q: es la distancia desde S₁ a S_p (negativa si la posici髇 del observador est� detr醩 del segmento).

Figura 2.7.j

Geometr韆 del segmento de la trayectoria del vuelo para el observador por detr醩 del segmento

Figura 2.7.k

Geometr韆 del segmento de la trayectoria del vuelo para el observador a lo largo del segmento

Figura 2.7.l

Geometr韆 del segmento de la trayectoria del vuelo para el observador delante del segmento

El segmento de la trayectoria del vuelo se representa mediante una l韓ea continua en negrita. La l韓ea discontinua representa la extensi髇 de la trayectoria del vuelo que se extiende hasta el infinito en ambas direcciones. Para los segmentos en vuelo, cuando el 韓dice del evento es un nivel de exposici髇 L_E, el par醡etro de la distancia NPD d es la distancia d_p entre S_p y el observador, denominada distancia oblicua m韓ima (es decir, la distancia perpendicular desde el observador hasta el segmento o su extensi髇, en otras palabras hasta la trayectoria de vuelo infinita –hipot閠ica– de la que se considera que el segmento forma parte.

No obstante, en el caso de 韓dices del nivel de exposici髇 donde las ubicaciones del observador est醤 detr醩 de los segmentos terreno durante el rodaje del despegue y las ubicaciones delante de los segmentos terreno durante el rodaje del aterrizaje, el par醡etro de la distancia NPD d se convierte en la distancia d_s, la distancia m醩 corta desde el observador al segmento (es decir, lo mismo que para los 韓dices de nivel m醲imo).

Para los 韓dices de nivel m醲imo, el par醡etro de la distancia NPD d es d_s, la distancia m醩 corta desde el observador hasta el segmento.

Potencia del segmento P.

Los datos NPD tabulados describen el ruido de una aeronave en un vuelo recto uniforme sobre una trayectoria de vuelo infinita, es decir, con una potencia constante del motor P. La metodolog韆 recomendada divide las trayectorias reales de vuelo, a lo largo de las cuales la velocidad y la direcci髇 var韆n, en una serie de segmentos finitos, cada uno de ellos considerados partes de una trayectoria de vuelo infinita uniforme para la que los datos NPD son v醠idos. No obstante, la metodolog韆 prev� cambios de potencia a lo largo de la longitud del segmento; se considera que cambia cuadr醫icamente con la distancia desde P_1. al inicio hasta P₂ al final. Por tanto, resulta necesario definir un valor de segmento uniforme equivalente P. Se considera que este es el valor en el punto del segmento m醩 pr髕imo al observador. Si el observador est� junto al segmento (figura 2.7.k), se obtiene mediante la interpolaci髇, como resultado de la ecuaci髇 2.7.8 entre los valores finales, es decir:

Si el observador est� detr醩 o delante del segmento, se encuentra en el punto final m醩 pr髕imo, P_1. o P₂.

2.7.19. T閞minos de correcci髇 del nivel del evento del segmento.

Los datos NPD definen los niveles de ruido del evento como una funci髇 de la distancia en perpendicular a una trayectoria de nivel recto idealizada de longitud infinita, por la cual un avi髇 vuela con una potencia constante y a una velocidad de referencia fija(15). Por tanto, el nivel del evento obtenido por interpolaci髇 de los valores tabulados en el cuadro NPD para un reglaje de la potencia espec韋ico y la distancia oblicua m韓ima se considera como un nivel b醩ico. Se aplica a una trayectoria de vuelo infinita y tiene que corregirse para tener en cuenta los efectos de 1) una velocidad que no es de referencia, 2) los efectos de instalaci髇 del motor (directividad lateral), 3) la atenuaci髇 lateral, 4) la longitud de segmento finita y 5) la directividad longitudinal detr醩 del punto de inicio del rodaje en el despegue (v閍nse las ecuaciones 2.7.25 y 2.7.26).

Correcci髇 de la duraci髇 ΔV (solo para los niveles de exposici髇 L_E).

Esta correcci髇 (16) tiene en cuenta un cambio de los niveles de exposici髇 si la velocidad real respecto a tierra del segmento difiere de la velocidad de referencia de la aeronave V_ref a la que se refieren los datos de NPD.

Al igual que la potencia del motor, la velocidad var韆 a lo largo del segmento de la trayectoria del vuelo (de V_T1 a V_T2, que son las velocidades que figuran en el ap閚dice B o en un perfil de vuelo previamente calculado).

Para los segmentos en vuelo, V_seg es la velocidad del segmento en el punto de aproximaci髇 m醩 cercano, S, interpolada entre los valores de punto final del segmento, suponiendo que var韆 cuadr醫icamente con el tiempo; es decir, si el observador est� junto al segmento:

Si el observador est� detr醩 o delante del segmento, se encuentra en el punto final m醩 pr髕imo, V₁ o V₂.

Para segmentos de la pista (tramos del desplazamiento en tierra firme para despegue o aterrizaje para los que γ = 0) V_seg se considera sencillamente como la media de las velocidades iniciales y finales del segmento; es decir:

V_seg = (V₁ + V₂)/2

(2.7.33)

En cualquier caso, la correcci髇 de la duraci髇 adicional es:

Δ_V = 10 � lg(V_ref/V_seg)

(2.7.34)

Geometr韆 de propagaci髇 sonora.

En la figura 2.7.m. se ilustra la geometr韆 b醩ica en el plano normal de la trayectoria del vuelo del avi髇. La l韓ea de tierra es la intersecci髇 del plano normal y del plano de tierra nivelado. (Si la trayectoria del vuelo es a nivel, la l韓ea a tierra es una vista final del plano de masa). El avi髇 experimenta movimientos de alabeo en el 醤gulo ε medido en sentido contrario a las agujas del reloj sobre su eje longitudinal (es decir, ascenso del semiala de estibor). Por tanto, el 醤gulo es positivo para los virajes hacia la izquierda y negativo para los virajes hacia la derecha.

Figura 2.7.m

羘gulos del observador del avi髇 en el plano normal a la trayectoria del vuelo

• – El 醤gulo de elevaci髇 β (entre 0 y 90�) entre la trayectoria de la propagaci髇 sonora directa y la l韓ea de tierra nivelada(17) determina, junto con la inclinaci髇 de la trayectoria del vuelo y el desplazamiento lateral ℓ del observador a partir de la trayectoria en tierra, la atenuaci髇 lateral.
• – El 醤gulo de depresi髇 φ entre el plano del ala y la trayectoria de propagaci髇 determina los efectos de la instalaci髇 del motor. Con respecto a la convenci髇 del 醤gulo de alabeo φ = β � ε con el signo positivo para los observadores a estribor (derecha) y negativo para los observadores a babor (izquierda).

Correcci髇 de la instalaci髇 del motor ΔI.

Un avi髇 en vuelo es una fuente sonora compleja. No solo son las fuentes del motor (y el fuselaje) complejos en el origen, sino tambi閚 la configuraci髇 del fuselaje, en particular la ubicaci髇 de los motores, las influencias de los patrones de radiaci髇 sonora a trav閟 de procesos de reflexi髇, refracci髇 y difusi髇 mediante superficies s髄idas y campos de flujo aerodin醡ico. Esto tiene como consecuencia una direccionalidad no uniforme del sonido irradiado lateralmente sobre el eje de balanceo del avi髇, que en este contexto se denomina directividad lateral.

Hay diferencias importantes en la directividad lateral entre el avi髇 con motores montados en fuselaje y en la parte inferior de las alas, y se prev閚 en la siguiente expresi髇:

(2.7.35)

donde Δ_I(φ) es la correcci髇, en dB, para el 醤gulo de depresi髇 φ (v閍se la figura 2.7.m) y

En el caso de los aviones con h閘ice, las variaciones de directividad son insignificantes y, por esto, se puede suponer que:

Δ_I(φ) = 0

(2.7.38)

En la figura 2.7.n se muestra la variaci髇 de Δ_I(φ) sobre el eje de balanceo del avi髇 para las tres instalaciones del motor. Estas relaciones emp韗icas las ha obtenido la SAE a partir de mediciones emp韗icas realizadas principalmente debajo del ala. Hasta que se hayan analizado los datos del ala superior, se recomienda que, para φ negativo, Δ_I(φ) = Δ_I(0) para todas las instalaciones.

Figura 2.7.n

Directividad lateral de los efectos de la instalaci髇

Se supone que Δ_I(φ) es bidimensional; es decir, no depende de ning鷑 otro par醡etro, y en particular que no var韆 con la distancia longitudinal al observador del avi髇. Esto significa que el 醤gulo de elevaci髇 β para Δ_I(φ) se define como β = tan^–1(z/ℓ).

Esto se adopta para facilitar la modelizaci髇 hasta que se conozcan mejor los mecanismos; en realidad, los efectos de la instalaci髇 est醤 obligados a ser sustancialmente tridimensionales. A pesar de ello, se justifica un modelo bidimensional por el hecho de que los niveles del evento tienden a estar dominados por el ruido radiado hacia los lados desde el segmento m醩 pr髕imo.

Atenuaci髇 lateral Λ(β, ℓ) (trayectoria de vuelo infinita).

Los niveles de eventos NPD tabulados est醤 relacionados con un vuelo nivelado uniforme y, por lo general, se basan en mediciones realizadas a 1,2 m sobre el nivel de un terreno blando debajo del avi髇; el par醡etro de la distancia se desarrolla efectivamente por encima de la superficie del terreno. Se supone que los efectos de la superficie en los niveles de ruido del evento debajo del avi髇, que pueden dar lugar a que los niveles tabulados difieran de los valores de campo libre(18), son inherentes a los datos (es decir, en el perfil de las curvas nivel de ruido –distancia).

En los lados de la trayectoria del vuelo, el par醡etro de la distancia es la distancia oblicua m韓ima –la longitud de la normal desde el receptor hasta la trayectoria del vuelo–. En cualquier posici髇, el nivel de ruido por lo general ser� inferior a la misma distancia inmediatamente debajo del avi髇. Aparte de la directividad lateral o de los efectos de la instalaci髇 descritos anteriormente, una atenuaci髇 lateral excesiva da lugar a que el nivel de sonido disminuya con m醩 rapidez con la distancia en comparaci髇 con lo que indican las curvas NPD. La Sociedad de Ingenieros T閏nicos en Automoci髇 (SAE) desarroll� un m閠odo que anteriormente se utilizaba ampliamente para la modelizaci髇 de la propagaci髇 lateral del ruido del avi髇 en AIR-1751 y los algoritmos descritos a continuaci髇 se basan en las mejoras de AIR-5662 que actualmente recomienda la SAE. La atenuaci髇 lateral es un efecto de reflexi髇, debido a la interferencia entre el sonido directamente radiado y que se refleja desde la superficie. Depende de la naturaleza de la superficie y puede causar reducciones significativas de los niveles de sonido observados para 醤gulos de elevaci髇 bajos. Tambi閚 se ve fuertemente afectada por la refracci髇 del sonido, uniforme o no uniforme, causada por las turbulencias y los gradientes de viento y temperatura que se atribuyen a la presencia de la superficie(19). El mecanismo de la reflexi髇 del terreno se conoce bastante bien y, para condiciones de la superficie y atmosf閞icas uniformes, en teor韆 se puede describir con cierta precisi髇. No obstante, la falta de uniformidades de la superficie y de las condiciones atmosf閞icas –que no son susceptibles de an醠isis te髍icos sencillos– tienen un efecto profundo en el efecto de reflexi髇, de manera que tiende a 玡xtenderlo� a 醤gulos de elevaci髇 m醩 altos; por tanto, la teor韆 es de aplicabilidad limitada. SAE continua trabajando para comprender mejor los efectos de la superficie, y se espera que ello derive en modelos mejorados. Hasta lograrlo, se recomienda la siguiente metodolog韆, descrita en AIR-5662, para calcular la atenuaci髇 lateral. Se limita al caso de la propagaci髇 sonora sobre una superficie nivelada blanda que resulta apropiada para la mayor韆 de los aeropuertos civiles. A鷑 se est醤 desarrollando los ajustes para tener en cuenta una superficie del terreno dura (o, lo que es lo mismo en t閞minos ac鷖ticos, el agua).

La metodolog韆 se basa en datos experimentales sobre la propagaci髇 sonora desde una aeronave con motores montados en el fuselaje en un vuelo nivelado, constante y recto (sin virajes) registrado inicialmente en AIR-1751. Suponiendo que, para vuelos nivelados, la atenuaci髇 aire-tierra depende del i) 醤gulo de elevaci髇 β medido en el plano vertical y del ii) desplazamiento lateral con respecto a la trayectoria en tierra del avi髇 ℓ, los datos se analizaron para obtener una funci髇 emp韗ica para el ajuste lateral total Λ_T(β, ℓ) (= nivel del evento lateral menos el nivel a la misma distancia debajo del avi髇).

Como el t閞mino Λ_T(β, ℓ) representaba la directividad lateral y la atenuaci髇 lateral, la 鷏tima puede extraerse mediante sustracci髇. Describiendo la directividad lateral mediante la ecuaci髇 2.7.37, con coeficientes establecidos para jets montados en fuselaje y con φ reemplazado por β (apropiado para vuelos sin viraje), la atenuaci髇 lateral resulta:

(2.7.39)

donde β y ℓ se miden tal y como se ilustra en la figura 2.7.m en un plano normal a la trayectoria de vuelo infinita que, para vuelos nivelados, tambi閚 es vertical.

Aunque Λ(β,ℓ) podr韆 calcularse directamente mediante la ecuaci髇 2.7.39 con Λ_T(β,ℓ) obtenido de AIR-1751, se recomienda una relaci髇 m醩 eficiente. Se trata de la siguiente aproximaci髇 emp韗ica adaptada desde AIR-5662:

(2.7.40)

donde Γ(ℓ) es un factor de distancia obtenido mediante:

(2.7.41)

(2.7.42)

y Λ(β) es la atenuaci髇 lateral aire-tierra de larga distancia calculada mediante

(2.7.43)

(2.7.44)

La expresi髇 para la atenuaci髇 lateral Λ(β,ℓ), la ecuaci髇 2.7.40, que se supone que se ajusta bien para todos los aviones, aviones con h閘ice y aviones con montaje en fuselaje y en alas, se ilustra gr醘icamente en la figura 2.7.�.

En determinadas circunstancias (con terreno), es posible que β sea menor que cero. En tales casos, se recomienda que Λ(β) = 10,57.

Figura 2.7.o

Variaci髇 de la atenuaci髇 lateral Λ(β,ℓ) con la distancia y el 醤gulo de elevaci髇

Atenuaci髇 lateral de segmentos finitos.

Las ecuaciones 2.7.41 a 2.7.44 describen la atenuaci髇 lateral Λ(β,ℓ) del sonido que llega al observador desde el avi髇 en un vuelo uniforme a lo largo de una trayectoria de vuelo nivelada e infinita Al aplicarlas a segmentos de trayectoria finitos que no est醤 nivelados, la atenuaci髇 debe calcularse para una trayectoria nivelada equivalente –ya que el punto m醩 pr髕imo de una extensi髇 simple del segmento inclinado (que pasa a trav閟 de la superficie de tierra en un determinado punto) normalmente no ofrece un 醤gulo de elevaci髇 apropiado β.

La determinaci髇 de la atenuaci髇 lateral para segmentos finitos difiere significativamente para los 韓dices L_max y L_E. Los niveles m醲imos del segmento L_max se determinan a partir de los datos NPD como una funci髇 de la distancia de propagaci髇 d a partir del punto m醩 pr髕imo del segmento; no es preciso realizar correcciones para tener en cuenta las dimensiones del segmento. Asimismo, se supone que la atenuaci髇 lateral L_max depende solo del 醤gulo de elevaci髇 del mismo punto y tambi閚 de la distancia de terreno. Por tanto, solo se necesitan las coordenadas de dicho punto. Pero para L_E, el proceso es m醩 complicado.

El nivel del evento b醩ico L_E(P,d) determinado a partir de los datos NPD, incluso para par醡etros de segmentos finitos, se refiere a una trayectoria de vuelo infinita. Evidentemente, el nivel de exposici髇 sonora del evento, L_E,seg, es evidentemente inferior al nivel b醩ico –debido a la correcci髇 del segmento finito definida m醩 adelante en la secci髇 2.7.19–. Dicha correcci髇, una funci髇 de la geometr韆 de tri醤gulos OS₁S₂ tal y como se refleja en las figuras 2.7.j a 2.7.l, define qu� proporci髇 de la energ韆 sonora total de la trayectoria infinita recibida en O procede del segmento; se aplica la misma correcci髇, independientemente de que haya o no alguna atenuaci髇 lateral. Pero todas las atenuaciones laterales deben calcularse para la trayectoria de vuelo infinita, es decir, como una funci髇 de su desplazamiento y su elevaci髇, pero no para el segmento finito.

Sumando las correcciones Δ_V y Δ_I, y restando la atenuaci髇 lateral Λ(β,ℓ) al nivel b醩ico NPD se obtiene el nivel de ruido del evento ajustado para un vuelo nivelado uniforme equivalente sobre una trayectoria recta infinita adyacente. No obstante, los segmentos de la trayectoria de vuelo real modelizados, los que afectan a las curvas de nivel de ruido, rara vez est醤 nivelados; el avi髇 suele ascender o descender.

En la figura 2.7.p se ilustra un segmento de salida S₁S₂ –el avi髇 asciende a un 醤gulo γ–, pero las consideraciones son muy similares para una llegada. No se muestra el resto de la trayectoria de vuelo 玶eal�; basta con destacar que S₁S₂ representa solo una parte de toda la trayectoria (que por lo general ser� curvada). En este caso, el observador O est醤 a un lado del segmento y a su izquierda. El avi髇 experimenta un movimiento de alabeo (movimiento en sentido contrario a las agujas del reloj sobre la trayectoria del vuelo) a un 醤gulo ε en el eje horizontal lateral. El 醤gulo de depresi髇 φ desde el plano del ala, del que el efecto de la instalaci髇 Δ_I es una funci髇 (ecuaci髇 2.7.39), se encuentra en el plano normal de la trayectoria del vuelo en que se define ε. Por tanto, φ = β – ε, donde β = tan^–1(h/ℓ) y ℓ es la distancia perpendicular OR desde el observador hasta la trayectoria en tierra; es decir, el desplazamiento lateral del observador(20). El punto de aproximaci髇 m醩 cercano del avi髇 al observador, S, se define mediante la perpendicular OS, de longitud (distancia oblicua) d_p. El tri醤gulo OS₁S₂ se atiene a la ilustraci髇 de la figura 2.7.k, la geometr韆 para calcular la correcci髇 del segmento Δ_F.

Figura 2.7.p

Observador a un lado del segmento

Para calcular la atenuaci髇 lateral mediante la ecuaci髇 (2.7.40) (donde β se mide en un plano vertical), se recomienda una trayectoria de vuelo nivelado ampliada. Una trayectoria de vuelo nivelado ampliada se define en el plano vertical a trav閟 de S₁S_2. y con la misma distancia oblicua perpendicular d_p respecto del observador. Esto se visualiza mediante la rotaci髇 del tri醤gulo ORS, y su trayectoria de vuelo relacionada sobre OR (v閍se la figura 2.7.p) a trav閟 del 醤gulo γ,formando as� el tri醤gulo ORS′. El 醤gulo de elevaci髇 de esta trayectoria nivelada equivalente (ahora en un plano vertical) es β = tan^-1(h/ℓ) (ℓ permanece invariable). En este caso, para un observador al lado, el 醤gulo β y la atenuaci髇 lateral resultante Λ(β,ℓ ) son los mismos para los 韓dices ac鷖ticos L_E y L_max.

En la figura 2.7.q se ilustra la situaci髇 cuando el punto del observador O se encuentra detr醩 del segmento finito, y no junto a 閘. En este caso, el segmento se observa como un tramo m醩 distante de una trayectoria infinita; solo se puede dibujar una perpendicular hasta el punto S_p sobre su extensi髇. El tri醤gulo OS₁S_2. se atiene a lo que se ilustra en la figura 2.7.j, que define la correcci髇 del segmento Δ_F. No obstante, en este caso los par醡etros de la directividad lateral y de la atenuaci髇 son menos evidentes.

Figura 2.7.q.

Observador detr醩 del segmento.

Para 韓dices de nivel m醲imo, el par醡etro de distancia NPD se considera la distancia m醩 corta hasta el segmento, es decir, d = d₁. Para los 韓dices del nivel de exposici髇, se trata de la distancia m醩 corta d_p de O a S_p sobre la trayectoria de vuelo ampliada; es decir, el nivel interpolado desde el cuadro de NPD es L_E∞ (P₁, d_p).

Al calcular la atenuaci髇 lateral de los segmentos en vuelo solamente y los 韓dices del nivel de exposici髇, ℓ sigue siendo el desplazamiento lateral m醩 corto desde la extensi髇 del segmento (OC). No obstante, para definir un valor apropiado de β, una vez m醩 resulta necesario visualizar una trayectoria de vuelo nivelada equivalente (infinita) en la que el segmento se pueda considerar como una parte integrante. Esta se traza a trav閟 de S₁’, con una altura h por encima de la superficie, donde h es igual a la longitud de RS₁, la perpendicular desde la trayectoria en tierra hasta el segmento. Esto equivale a la rotaci髇 de la trayectoria de vuelo real ampliada a trav閟 del 醤gulo γ sobre el punto R (v閍se la figura 2.7.q). En la medida en que R se encuentre en la perpendicular a S₁, el punto del segmento m醩 pr髕imo a O, la construcci髇 de la trayectoria nivelada equivalente es la misma cuando O est� junto al segmento.

El punto de aproximaci髇 m醩 cercano de la trayectoria nivelada equivalente al observador O se encuentra en S′, con una distancia oblicua d, de tal forma que el tri醤gulo OCS′ formado en el plano vertical defina el 醤gulo de elevaci髇 β = cos^-1( ℓ/d). Aunque esta transformaci髇 puede parecer bastante enrevesada, cabe destacar que la geometr韆 fuente b醩ica (definida mediante d₁, d_2. y φ) permanece inalterada, el sonido que viaja desde el segmento hacia el observador es simplemente el que ser韆 si todo el vuelo a trav閟 del segmento inclinado con una extensi髇 infinita (del que forma parte el segmento a efectos de modelizaci髇) se realizara a una velocidad constante V y con una potencia P₁. La atenuaci髇 lateral del sonido desde el segmento recibido por el observador, por otra parte, no est� relacionado con β_p, el 醤gulo de elevaci髇 de la trayectoria ampliada, sino con β, el de la trayectoria nivelada equivalente.

Conviene recordar que, como se concibe a efectos de modelizaci髇, el efecto de instalaci髇 del motor Δ_I es bidimensional, el 醤gulo de depresi髇 definido φ se sigue midiendo en lateral a partir del plano del ala de la aeronave (el nivel base del evento sigue siendo el resultante de la traves韆 de la aeronave por la trayectoria de vuelo infinita representada mediante el segmento ampliado). De esta forma, el 醤gulo de depresi髇 se determina en el punto de aproximaci髇 m醩 cercano, es decir, φ = β_p – ε, donde β_p es el 醤gulo S_pOC.

El caso de un observador delante del segmento no se describe por separado; es evidente que se trata b醩icamente del mismo caso que cuando el observador est� detr醩.

No obstante, para los 韓dices del nivel de exposici髇 en que las ubicaciones del observador est醤 detr醩 de los segmentos en tierra durante el rodaje antes del despegue y delante de los segmentos en tierra durante el rodaje despu閟 del aterrizaje, el valor de β resulta ser el mismo que para los 韓dices de nivel m醲imo. Cuando las ubicaciones est醤 detr醩 de los segmentos de rodaje antes del despegue:

Cuando las ubicaciones est醤 delante de los segmentos de rodaje despu閟 del aterrizaje:

El razonamiento para utilizar estas expresiones en particular tiene que ver con la aplicaci髇 de la funci髇 de la directividad de inicio de rodaje detr醩 de los segmentos de rodaje antes del despegue y un supuesto de directividad semicircular delante de los segmentos de rodaje despu閟 del aterrizaje.

Correcci髇 de segmentos finitos ΔF (solo para niveles de exposici髇 LE).

El nivel de exposici髇 al ruido nivel base ajustado est� relacionado con una aeronave que sigue un vuelo nivelado uniforme, recto y constante (aunque con un 醤gulo de alabeo ε que no est� en consonancia con un vuelo recto). Con la aplicaci髇 de la correcci髇 del segmento finito (negativa) Δ_F = 10•lg(F), donde F es la fracci髇 de energ韆, se ajusta a鷑 m醩 el nivel que se conseguir韆 si la aeronave atravesara solo el segmento finito (o si fuera totalmente silencioso para el resto de la trayectoria de vuelo infinita).

El t閞mino 玣racci髇 de energ韆� tiene en cuenta la directividad longitudinal pronunciada del ruido de una aeronave y el 醤gulo subtendido por el segmento en la posici髇 del observador. A pesar de que los procesos que causan la direccionalidad son muy complejos, los estudios han revelado que los contornos resultantes son bastante poco sensibles a las caracter韘ticas direccionales precisas supuestas. La expresi髇 de Δ_F que se indica a continuaci髇 se basa en un modelo dipolar de 90 grados de potencia cuarta. Se supone que no se ve afectado por la directividad lateral ni por la atenuaci髇. La forma en que se halla la correcci髇 se describe detalladamente en el ap閚dice E.

La fracci髇 de energ韆 F es una funci髇 de la 玽ista� de tri醤gulo OS₁S_2. definida en las figuras 2.7.j a 2.7.l, como:

Con

Donde d_λ se considera como la 玠istancia a escala� (v閍se el ap閚dice E) y V_ref = 270,05 ft/s (para la velocidad de referencia de 160 nudos). T閚gase en cuenta que L_max(P, d_p) es el nivel m醲imo, a partir de los datos de NPD, para la distancia perpendicular d_p, NO el segmento L_max. Es aconsejable aplicar un l韒ite inferior de -150 dB a Δ_F.

En el caso particular de que las ubicaciones del observador se encuentren detr醩 de cada segmento de rodaje de desplazamiento en tierra antes del despegue, se usa una forma reducida de la fracci髇 del ruido expresada en la ecuaci髇 2.7.45, que se corresponde con el caso espec韋ico de q = 0.

Donde α_2. = λ / d_λ.

Esta forma concreta de fracci髇 de ruido se utiliza conjuntamente con la funci髇 de la directividad de inicio de rodaje, cuyo m閠odo de aplicaci髇 se explica en m醩 detalle en la siguiente secci髇.

En el caso particular de que las ubicaciones del observador se encuentren delante de todos los segmentos de rodaje de desplazamiento en tierra en el aterrizaje, se usa una forma reducida de la fracci髇 del ruido expresada en la ecuaci髇 2.7.45, que se corresponde con el caso espec韋ico de q = λ. Esto se indica mediante Δ’_F,a, donde 玜� aclara su aplicaci髇 a las operaciones de aterrizaje, y se calcula del siguiente modo:

Donde α_1. = -λ / d_λ.

El uso de esta forma, sin aplicar ning鷑 otro ajuste de la directividad horizontal (a diferencia del caso en que las ubicaciones se encuentran detr醩 de los segmentos de rodaje de desplazamiento en tierra antes del despegue; v閍se la secci髇 sobre la directividad de inicio de rodaje), asume de manera impl韈ita una directividad horizontal semicircular delante de los segmentos de rodaje de desplazamiento en tierra en el aterrizaje.

Funci髇 de la directividad de inicio de rodaje Δ_SOR.

El ruido de las aeronaves –en particular de los reactores equipados con motores con un bajo 韓dice de derivaci髇– muestra un patr髇 de radiaci髇 lobulada en el arco posterior, que es caracter韘tico del ruido de escape del reactor. Este patr髇 es m醩 importante cuanto m醩 alta sea la velocidad del reactor y m醩 baja sea la velocidad de la aeronave. Esto reviste una importancia particular para las ubicaciones del observador detr醩 del punto de partida de rodaje, cuando se cumplan ambas condiciones. Este efecto se tiene en cuenta mediante una funci髇 de directividad Δ_SOR.

La funci髇 Δ_SOR se ha calculado a partir de varias campa馻s de medici髇 del ruido mediante la utilizaci髇 de micr骹onos correctamente colocados detr醩 y en el lateral del punto de partida de rodaje del reactor que se dispone a despegar.

En la figura 2.7.r se ilustra la geometr韆 pertinente. El 醤gulo de azimut ψ entre el eje longitudinal de la aeronave y el vector para el observador se define como sigue:

La distancia relativa q es negativa (v閍se la figura 2.7.j), de tal forma que ψ va desde los 90^o respecto de la aeronave que sigue su rumbo hasta los 180^o en la direcci髇 inversa.

Figura 2.7.r.

Geometr韆 del observador de la aeronave para la estimaci髇 de la correcci髇 de la directividad.

La funci髇 Δ_SOR representa la variaci髇 del ruido total que produce el desplazamiento en tierra firme antes del despegue medido detr醩 el punto de partida de rodaje, en relaci髇 con el ruido total del desplazamiento en tierra firme antes del despegue medido en el lateral del punto de partida de rodaje, a la misma distancia:

Donde L_TGR(d_SOR,90�) es el nivel total de ruido del desplazamiento en tierra antes del despegue a la distancia puntual d_SOR en el lateral del punto de partida de rodaje. Como se explica en la ecuaci髇 2.7.28, Δ_SOR se aplica como un ajuste del nivel de ruido de un segmento de la trayectoria del vuelo (por ejemplo, L_max,seg o L_E,seg).

En el caso de los turborreactores, la funci髇 de la directividad del punto de partida de rodaje, en decibelios, se obtiene con la siguiente ecuaci髇:

Si 90� ≤ Ψ < 180�:

En el caso de los reactores turbopropulsados, la funci髇 de la directividad del punto de partida de rodaje, en decibelios, se obtiene con la siguiente ecuaci髇:

Si 90� ≤ Ψ < 180�:

Si la distancia d_SOR excede la distancia de normalizaci髇 d_SOR,0, la correcci髇 de la directividad se multiplica por un factor de correcci髇 para tener en cuenta el hecho de que la directividad reviste menor importancia para distancias m醩 largas de la aeronave, es decir:

La distancia de normalizaci髇 d_SOR,0 es igual a 762 m (2 500 ft).

La funci髇 Δ_SOR descrita anteriormente captura en gran medida el efecto de la directividad pronunciada del tramo inicial del rodaje en el despegue en ubicaciones por detr醩 del inicio de rodaje (porque se trata del punto m醩 pr髕imo a los receptores, con la m醲ima velocidad del reactor con respecto a la relaci髇 de transmisi髇 de la aeronave). No obstante, el uso del Δ_SOR establecido se 玤eneraliza� para las posiciones detr醩 de cada segmento individual de desplazamiento en tierra firme antes del despegue, de tal manera que no solo se tiene en cuenta detr醩 del punto de inicio de rodaje (en el caso del despegue). El Δ_SOR establecido no se aplica a las posiciones delante de los segmentos de desplazamiento en tierra firme antes del despegue ni a las posiciones detr醩 o delante de los segmentos individuales de desplazamiento en tierra firme al aterrizar.

Los par醡etros d_SOR y Ψ se calculan en relaci髇 con el inicio de cada segmento individual de desplazamiento en tierra firme. El nivel del evento L_SEG para una ubicaci髇 por detr醩 de un segmento de desplazamiento en tierra firme al despegar se calcula para cumplir con los formalismos de la funci髇 Δ_SOR: b醩icamente se calcula para el punto de referencia ubicado en el lateral del punto inicial del segmento, a la misma distancia d_SOR que el punto real, y se ajusta a鷑 m醩 a Δ_SOR para obtener el nivel del evento en el punto real.

Nota: Las f髍mulas (2.7.53), (2.7.54) y (2.7.55) se eliminaron en la 鷏tima modificaci髇 del presente anexo.

2.7.20. Nivel de ruido de un evento L del movimiento de una aeronave de la aviaci髇 general.

El m閠odo descrito en la secci髇 2.7.19 es aplicable a aeronaves de aviaci髇 general con motores de propulsi髇 cuando se tratan como aviones de este tipo con respecto a los efectos de la instalaci髇 del motor.

La base de datos ANP incluye entradas de aeronaves de varias aeronaves de aviaci髇 general. Si bien se trata del funcionamiento m醩 com鷑 de la aeronave de la aviaci髇 general, pueden darse ocasiones en que resulte conveniente usar datos adicionales.

Si la aeronave de la aviaci髇 general espec韋ica no se conoce o no se encuentra en la base de datos de ANP, se recomienda usar los datos m醩 gen閞icos de la aeronave, GASEPF y GASEPV, respectivamente. Estos conjuntos de datos representan una aeronave peque馻 de aviaci髇 general de un 鷑ico motor con h閘ices de paso fijo y h閘ices de paso variable, respectivamente. Los cuadros de las entradas se presentan en el anexo I (cuadros I-11, I-17)

2.7.21. M閠odo para calcular el ruido de los helic髉teros.

Para calcular el ruido de los helic髉teros, se puede usar el mismo m閠odo de c醠culo utilizado para los aviones de ala fija (descrito en la secci髇 2.7.14), siempre que los helic髉teros se consideren como aviones con h閘ices y que no se apliquen los efectos de la instalaci髇 del motor asociados con reactores. Los cuadros de las entradas para dos conjuntos de datos diferentes se presentan en el anexo I (cuadros I-18, I-27).

2.7.22. Ruido asociado con operaciones de pruebas del motor (prueba en tierra para control), rodaje y unidades de potencia auxiliares.

En tales casos en que se considere que el ruido asociado con las pruebas del motor y las unidades de potencia auxiliares se van a modelizar, la modelizaci髇 se realiza seg鷑 las indicaciones del cap韙ulo dedicado al ruido industrial. Aunque no suele ser el caso, el ruido de las pruebas del motor del avi髇 (lo que a veces se denomina 玴rueba de motor a punto fijo�) en los aeropuertos puede contribuir a los impactos del ruido. Estas pruebas suelen realizarse a efectos de ingenier韆 para comprobar el rendimiento del motor, para lo que se colocan los aviones en zonas seguras lejos de los edificios y de los movimientos de aviones, veh韈ulos y personal, a fin de evitar da駉s originados por el chorro del reactor.

Por motivos adicionales para el control de la seguridad y del ruido, los aeropuertos, en particular los que disponen de instalaciones de mantenimiento que pueden conllevar frecuentes ensayos de motores, pueden instalar las denominadas 玴antallas antirruido�, es decir, recintos dotados con deflectores en tres lados especialmente dise馻das para desviar y disipar el ruido y el chorro de los gases de combusti髇. La investigaci髇 del impacto del ruido de tales instalaciones, que se puede atenuar y reducir mediante el uso de muros de tierra o barreras ac鷖ticas, resulta m醩 sencilla si se trata el recinto de pruebas como una fuente de ruido industrial y si se usa un modelo apropiado de propagaci髇 sonora.

2.7.23. C醠culo de los niveles acumulados.

En las secciones 2.7.14 a 2.7.19 se describe el c醠culo del nivel de ruido del evento de un movimiento de un avi髇 en una 鷑ica ubicaci髇 del observador. La exposici髇 al ruido total en dicha ubicaci髇 se calcula mediante la suma de los niveles del evento de todos los movimientos del avi髇 significativos desde el punto de vista del ruido, es decir, todos los movimientos, entrantes y salientes, que influyen en el nivel acumulado.

2.7.24. Niveles sonoros continuos equivalentes ponderados.

Los niveles sonoros continuos equivalentes ponderados en el tiempo, que tienen en cuenta toda la energ韆 sonora del avi髇 recibida, deben expresarse de manera gen閞ica mediante la f髍mula:

(2.7.56)

La suma se realiza para todos los eventos sonoros N durante el intervalo de tiempo al que se aplica el 韓dice de ruido. L_E,i es el nivel de exposici髇 al ruido de evento simple del evento ac鷖tico i, g_i es un factor de ponderaci髇 que depende del periodo del d韆 (que suele definirse para los per韔dos del d韆, la tarde y la noche). Efectivamente, g_i es un multiplicador del n鷐ero de vuelos que se producen durante los per韔dos espec韋icos. La constante C puede tener significados diferentes (constante de normalizaci髇, ajuste estacional, etc.).

Usando la relaci髇

donde Δ_i es la ponderaci髇 en decibelios para el per韔do i; se puede volver a definir la ecuaci髇 2.7.56 como:

(2.7.57)

es decir, la consideraci髇 del d韆 se expresa mediante un incremento adicional del nivel.

2.7.25. N鷐ero ponderado de operaciones.

El nivel de ruido acumulado se calcula mediante la suma de las contribuciones de todos los tipos o las categor韆s diferentes de aviones usando las diferentes rutas a閞eas que conforman el escenario del aeropuerto.

Para describir este proceso de suma, se introducen los siguientes sub韓dices:

i: 韓dice del tipo o la categor韆 del avi髇.

j: 韓dice de la trayectoria o subtrayectoria del vuelo (en caso de que se definan subtrayectorias).

k: 韓dice del segmento de la trayectoria del vuelo.

Muchos 韓dices de ruido –especialmente los niveles sonoros continuos equivalentes– incluyen en su propia definici髇 factores de ponderaci髇 del periodo del d韆 g_i (ecuaciones 2.7.56 y 2.7.57).

El proceso de suma puede simplificarse mediante la introducci髇 de un 玭鷐ero ponderado de operaciones�

(2.7.58)

Los valores N_ij representan los n鷐eros de operaciones del tipo o la categor韆 de avi髇 i en la trayectoria (o subtrayectoria) j durante el d韆, la tarde y la noche, respectivamente(21).

A partir de la ecuaci髇 (2.7.57), el nivel d (gen閞ico) el nivel sonoro continuo equivalente acumulativo L_eq en el punto de observaci髇 (x,y) es

(2.7.59)

T₀ es el per韔do de tiempo de referencia. Depende de la definici髇 espec韋ica del 韓dice ponderado utilizado (e.g. L_DEN), as� como de los factores de ponderaci髇 (por ejemplo, L_DEN). L_E,ijk es la contribuci髇 del nivel de exposici髇 al ruido de evento simple del segmento k de la trayectoria o subtrayectoria j para la operaci髇 de un avi髇 de la categor韆 i. El c醠culo de f L_E,ijk se describe de manera detallada en las secciones 2.7.14 a 2.7.19.

2.7.26. C醠culo y ajuste de una malla est醤dar.

Cuando las curvas de nivel de ruido (is骹onas) se obtienen mediante la interpolaci髇 entre los valores del 韓dice en los puntos de una malla en forma rectangular, su precisi髇 depende de la elecci髇 de la separaci髇 de la cuadr韈ula (o del paso de la malla) Δ_G, en particular en el interior de las celdas en que los gradientes grandes de la distribuci髇 espacial de los valores del 韓dice causan una fuerte curvatura de las is骹onas (v閍se la figura 2.7.s). Los errores de interpolaci髇 se reducen disminuyendo el paso de malla, pero a medida que aumenta el n鷐ero de puntos de la cuadr韈ula, tambi閚 aumenta el tiempo de c醠culo. La optimizaci髇 de una malla de cuadr韈ula regular implica equilibrar la precisi髇 de la modelizaci髇 y el tiempo de ejecuci髇.

Figura 2.7.s

Cuadr韈ula est醤dar y ajuste de la cuadr韈ula

Una mejora importante en la eficacia del c醠culo que ofrece resultados m醩 precisos es utilizar una cuadr韈ula irregular para ajustar la interpolaci髇 en celdas importantes. La t閏nica, ilustrada en la figura 2.7.s, consiste en reforzar la malla localmente, dejando invariable la mayor parte de la cuadr韈ula. Se trata de una operaci髇 muy sencilla, que se consigue con los siguientes pasos:

• 1. Se define una diferencia del umbral de ajuste ΔL_R para el 韓dice de ruido.
• 2. Se calcula la cuadr韈ula b醩ica para una separaci髇 Δ_G.
• 3. Se comprueban las diferencias ΔL de los valores del 韓dice entre los nudos adyacentes de la red.
• 4. Si hay alguna diferencia ΔL > ΔL_R, se define una nueva red con una separaci髇 Δ_G/2 y se calculan los niveles de los nuevos nudos de la siguiente forma:

  

• 5. Se repiten los pasos de 1 a 4 hasta que todas las diferencias sean menores que la diferencia del umbral.
• 6. Se calculan las is骹onas mediante una interpolaci髇 lineal.