El ruido de la calzada es la energía sonora colectiva que emana de los vehículos a motor . Se compone principalmente de la superficie de la carretera , los neumáticos, el motor /transmisión, los elementos aerodinámicos y de frenado . Se ha descubierto que el ruido de los neumáticos rodando sobre el pavimento es el mayor contribuyente al ruido de la carretera y aumenta a mayor velocidad del vehículo. [1] [2] [3]
En los países desarrollados y en desarrollo , el ruido de las carreteras contribuye con una parte proporcionalmente grande de la contaminación acústica social total . En los EE. UU., contribuye más a la exposición al ruido ambiental [4] que cualquier otra fuente de ruido.
El ruido de las carreteras comenzó a medirse de forma generalizada en la década de 1960, cuando el modelado informático de este fenómeno empezó a adquirir importancia. Tras la aprobación de la Ley Nacional de Política Ambiental y la Ley de Control del Ruido [5] , la demanda de análisis detallados aumentó y los responsables de la toma de decisiones comenzaron a recurrir a los científicos acústicos para obtener respuestas en relación con la planificación de nuevas carreteras y el diseño de medidas de mitigación del ruido .
Se ha demostrado que las prohibiciones parciales de vehículos motorizados en áreas urbanas tienen impactos mínimos en la reducción de los niveles de sonido (como se desprende de estudios de modelización posteriores); por ejemplo, la prohibición parcial en Gotemburgo, Suecia, resultó en una reducción minúscula de los niveles de sonido. [6]
La regulación del ruido de los neumáticos y del tren de potencia en la UE y Japón sólo ha buscado reducir el ruido en aproximadamente 3 dB, y sólo entrará en vigor lentamente porque unos pocos vehículos más viejos y ruidosos pueden dominar el paisaje sonoro.
En la década de 1970 se produjeron pequeñas reducciones en el ruido de los vehículos cuando los estados y las provincias implementaron ordenanzas que exigían el uso de vehículos sin silenciadores.
El ruido de la flota de vehículos no ha cambiado mucho en las últimas tres décadas; sin embargo, si continúa la tendencia en el uso de vehículos híbridos , se producirá una reducción sustancial del ruido, especialmente en el régimen de flujo de tráfico por debajo de 35 millas por hora. Los vehículos híbridos son tan silenciosos a bajas velocidades que crean un problema de seguridad para los peatones cuando dan marcha atrás o maniobran al estacionar, etc. (pero no cuando viajan hacia adelante), [7] y, por lo tanto, suelen estar equipados con sonidos de advertencia de vehículos eléctricos .
El ruido de las operaciones de tráfico se ve afectado significativamente por la velocidad del vehículo, ya que la energía del sonido aproximadamente se duplica por cada incremento de diez millas por hora en la velocidad del vehículo; una excepción a esta regla ocurre a velocidades muy bajas, donde el ruido de frenado y aceleración domina sobre el ruido aerodinámico.
Los camiones generan una cantidad desproporcionada de ruido no solo por sus grandes motores, sino también por la altura de la chimenea de diésel y la resistencia aerodinámica [ cita requerida ] . En los vehículos en movimiento suele haber un ruido interior significativo; de hecho, los pasajeros generalmente no son conscientes de que estos niveles son altos, porque la experiencia ha llevado a los automovilistas a esperar niveles que comúnmente superan los 65 dBA .
_Br%C3%BCel_Kj%C3%A6r_2225.jpg/1280px-Integrating_Sound_Level_Meter_dB(A)_Br%C3%BCel_Kj%C3%A6r_2225.jpg)
Los tipos de superficies de las carreteras contribuyen a diferentes niveles de ruido. De los tipos de superficies comunes en las ciudades modernas, existe una diferencia de 4 dB [ cita requerida ] entre las más ruidosas y las más suaves: las carreteras con gravilla y ranuradas son las más ruidosas [ cita requerida ] , las superficies de hormigón sin espaciadores son las más silenciosas y las superficies asfálticas están en el promedio.
El asfalto cauchutado (que utiliza neumáticos viejos reciclados) es mucho más silencioso y ya se utiliza ampliamente. Las superficies de carreteras elásticas porosas experimentales (PERS) podrían reducir el ruido de la carretera a la mitad. Las PERS se fabrican añadiendo neumáticos triturados al material de pavimentación asfáltica. [8]
Los estudios han demostrado que cortar ranuras longitudinales en el pavimento reduce el ruido. [9] [10]
Los distintos tipos de neumáticos pueden provocar variaciones de 10 dB(A) en el ruido, según una muestra de 100 neumáticos disponibles en el mercado en 2001. En 2001, no existía correlación entre el agarre y el ruido. Los neumáticos más silenciosos pueden tener una resistencia a la rodadura ligeramente inferior. [11] El etiquetado de los neumáticos en función del ruido, el agarre y la resistencia a la rodadura se ha introducido ampliamente en Europa, y los neumáticos ruidosos están sujetos a impuestos.
La geometría de la calzada y el terreno circundante están interrelacionados, ya que la propagación del sonido es sensible a la geometría general y debe considerar la difracción (curvatura de las ondas sonoras alrededor de obstáculos), la reflexión , la atenuación de las ondas terrestres , la pérdida por propagación y la refracción . Una discusión simple indica que el sonido se reducirá cuando el camino del sonido esté bloqueado por el terreno, o se intensificará si la calzada está elevada para poder transmitir; sin embargo, las complejidades de la interacción variable son tan grandes que hay muchas excepciones a este simple argumento.
La micrometeorología es importante porque las ondas sonoras pueden refractarse por gradientes de viento o termoclinas , descartando efectivamente el efecto de algunas barreras de ruido o intervenciones en el terreno. [2]
La geometría de las estructuras del área es un insumo importante, ya que la presencia de edificios o paredes puede bloquear el sonido en determinadas circunstancias, pero las propiedades reflectantes pueden aumentar la energía del sonido en otras ubicaciones.
A nivel macro, se requieren investigaciones continuas para dar respuestas nacionales y mundiales a la contaminación acústica de las carreteras: las cuestiones incluyen la elección de la superficie de las carreteras, la reglamentación y la imposición de impuestos a los diseños ruidosos y la inspección constante de vehículos individuales.
En el nivel micro de la gestión de carreteras particulares, debido a la complejidad de las variables analizadas anteriormente, es necesario crear un modelo informático que pueda analizar los niveles de sonido en las proximidades de las carreteras. Los primeros modelos significativos surgieron a finales de la década de 1960 y principios de la de 1970 y abordaron la fuente de la línea de ruido (por ejemplo, la carretera). Dos de los principales equipos de investigación fueron BBN en Boston y ESL de Sunnyvale, California . Ambos grupos desarrollaron modelos matemáticos complejos para permitir el estudio de diseños de carreteras alternativos, operaciones de tráfico y estrategias de mitigación de ruido en un entorno arbitrario. Las modificaciones posteriores del modelo se han generalizado entre los departamentos estatales de transporte y los planificadores urbanos, pero la precisión de los primeros modelos ha cambiado poco en 40 años.
En general, los modelos trazan haces de rayos de sonido y calculan la pérdida por propagación junto con la divergencia (o convergencia) de los haces de rayos a partir de fenómenos refractivos. La difracción se suele abordar estableciendo emisores secundarios en cualquier punto de “nitidez” topográfica o antropomórfica (como barreras acústicas o superficies de edificios). La meteorología se puede abordar de manera estadística, permitiendo estadísticas reales de la rosa de los vientos y la velocidad del viento (junto con datos de la termoclina). Los modelos recientes también han intentado predecir los niveles de contaminación atmosférica local basándose en un análisis de frecuencias específicas relacionadas con el ruido de los neumáticos y los motores. [12]
Un caso interesante en el que se enfrentaron dos de los modelos principales fue el de la ampliación propuesta de la autopista de peaje de Nueva Jersey de seis a doce carriles. Los modelos BBN [13] y ESL [14] estaban en lados opuestos de un asunto decidido en el Tribunal Superior de Nueva Jersey. Este caso, a principios de los años 70, fue uno de los primeros ejemplos en Estados Unidos de científicos acústicos que desempeñaron un papel en el diseño de una importante autopista. Los modelos permitieron al tribunal comprender los efectos de la geometría de la calzada (el ancho en este caso), las velocidades de los vehículos, las barreras acústicas propuestas , el retranqueo residencial y los tipos de pavimento. El resultado fue un compromiso que implicó una mitigación sustancial de los impactos de la contaminación acústica.
Otro caso temprano involucró la extensión propuesta de la Interestatal 66 a través de Arlington, Virginia . El demandante , Arlington Coalition on Transportation, demandó al Departamento de Transporte de Virginia por motivos de calidad del aire , ruido y perturbación del vecindario. Para analizar el ruido de la carretera, el demandante utilizó el modelo ESL, que ganó este caso en parte debido a la credibilidad del modelo informático. El asunto se revisó una década después y se acordó un diseño de carretera muy reducido con elementos de tránsito y una amplia mitigación del ruido.
En todos los estados se han producido casos posteriores, tanto en acciones contenciosas como en la planificación y el diseño rutinarios de carreteras. El público, así como las agencias gubernamentales, han tomado conciencia del valor de la ciencia acústica para proporcionar información útil al proceso de diseño de carreteras.
Incluso sin regulación, existen fuertes presiones económicas individuales para que los vehículos sean más silenciosos, porque los propietarios y los empleadores los consideran más lujosos y menos estresantes. Los requisitos regulatorios más estrictos de la UE y Japón alientan el diseño más silencioso incluso en países no regulados, porque la mayoría de los fabricantes de automóviles aspiran a las ventas internacionales. Por otro lado, los propietarios individuales de motocicletas, automóviles "boom-box" (con equipos de música muy fuertes) y "muscle-cars" pueden preferir que sus vehículos sean más ruidosos (al menos al ralentí o a bajas velocidades), y ese ruido (a menudo proveniente de sistemas de escape modificados) solo se puede controlar mediante inspecciones y sanciones constantes.
Varios estudios han llegado a la conclusión de que reducir la contaminación acústica del tráfico es poco costoso o rentable. Dichos estudios tienen en cuenta la reducción del valor de los inmuebles afectados por el ruido, los costes de apoyo a una población dispersa que "trata de alejarse de todo el ruido" y los mayores costes sanitarios atribuibles estadísticamente a un entorno más ruidoso.
La tecnología europea comenzó a emular el tratamiento que Estados Unidos daba al ruido en las carreteras en los años 1980, aunque los requisitos nacionales de los estudios de ruido siguen siendo en general menos estrictos que los de Estados Unidos. En los países en desarrollo, la contaminación acústica de los vehículos de motor representa un impacto significativo, pero las tecnologías no son tan avanzadas como en las naciones occidentales. Por ejemplo, un artículo reciente de Irán ilustra un nivel de tecnología con el que se toparon los Estados Unidos en los años 1960. [15] La Unión Europea ha propuesto recientemente un conjunto de requisitos para los neumáticos de los vehículos, similares a los introducidos en Estados Unidos en los años 1970. [16]
En Mumbai (India), el uso excesivo de la bocina y el ruido de la carretera se consideran una molestia importante. La policía local lanzó un programa experimental en 2020 para vincular la duración de las luces rojas a un sensor de ruido ambiental, lo que aumenta la duración de las luces rojas si el ruido ambiental del tráfico excede los límites. Esto actúa como un elemento disuasorio del uso de la bocina. [17]
General: