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Reducción de Ruido en Aplicaciones de Generador La ciencia del Ruido Medición de Nivel de Ruido y Unidades de Decibeles/dB(A): Una unidad de medición de sonido es el decibel. El decibel es un número en una escala logarítmica que expresa la relación de dos presiones de sonido, comparando la presión real con una presión de referencia. Las regulaciones de sonido se escriben generalmente en términos de “decibeles escala A” o dB(A). La “A” denota que la escala ha sido “ajustada” para aproximarla a como una persona percibe la intensidad del sonido. La intensidad depende del nivel de presión de sonido (amplitud) y frecuencia. La Figura 6-33 muestra los niveles de sonido típicos asociados con varios ruidos ambiente y fuentes de ruido.

Es preferible medir datos de nivel de sonido precisos y significativos en un “sitio de campo” para obtener datos de ruido. Un “campo libre” a diferencia de un “campo de reverberación”, es un campo de sonido en donde los efectos de obstáculos o límites al sonido en ese campo son inexistentes. (Generalmente esto significa que estas barreras están lejos, no reflejan hacia el área de prueba y/o están cubiertas por con materiales de absorción de sonido apropiados.) La medición precisa de sonido es también requiere que se ubique el micrófono fuera del “campo cercano”. El “campo cercano” se define como la región dentro de una longitud de onda, o dos veces la dimensión de la fuente mas grande de ruido, lo que sea más grande. Las mediciones de ruido para regulaciones comunitarias no se deben hacer en el campo cercano. Las especificaciones de ruido del ingeniero deben exigir mediciones de presión de sonido en campo libre, 7 metros (21 pies) o más.

© 2004 Cummins Power Generation. Las copias no son controladas.

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Las mediciones de ruido se deben hacer usando un medidor de nivel de sonido y un analizador de banda de octavo para un análisis mas detallado por los consultores acústicos. Los micrófonos se ponen en un círculo de 7 metros (21 pies) de radio centrado en el generador, distancia suficiente para este tipo y tamaño de equipo. Consulte las hojas de datos de Desempeño de Sonido en el software Power Sistems Suite para datos acerca de los productos de Cummins Power Generation.

Niveles de Sonido Aditivos: El nivel de sonido en una ubicación dada es la suma de niveles de ruido de todas las fuentes, incluyendo fuentes reflejantes. Por ejemplo, el nivel de ruido en un punto de un campo libre equidistante de de dos generadores idénticos, es el doble cuando ambos generadores están funcionando. Una duplicación de el nivel de ruido representado es un incremento de aproximadamente 3 dB(A). En este caso, si el nivel de ruido de cualquier generador es de 93 dB(A), esperaría uno un nivel de 93 dB(A) cuando ambos están funcionando.

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Se puede usar la Figura 6-34 como sigue para estimar el nivel de ruido de fuentes múltiples de ruido:

1. Encuentre la diferencia en dB(A) entre dos fuentes (las que sean). Localice el valor en la escala horizontal como lo muestra la flecha vertical, vaya hacia arriba a la curva y sobre la escala vertical como lo muestra la flecha horizontal. Sume este valor al valor de dB(A) más alto de los dos.

2. Repita el paso 1 entre le valor que se acaba de determinar y el valor siguiente. Repita el proceso hasta que se hayan hecho todas las fuentes.

Por ejemplo, para sumar 89 dB(A) , 90.5 dB(A) y 92 dB(A): -Reste 90.5 dB(A) de 92 dB(A) para una diferencia de 1.5 dB(A). Como lo muestran las flechas en la Figura 6-34, correspondiente a la diferencia de 1.5 dB(A) es el valor de 2.3 dB(A), el cual debe sumarse a 92 dB(A) para un nuevo valor de 94.3 dB(A). -De la misma forma reste 89 dB(A) del nuevo valor de 94.3 dB(A) para una diferencia de 5.3 dB(A). -Finalmente sume el valor correspondiente de 1.1 dB(A) a 94.5 dB(A) para un total de 95.6 dB(A). Alternativamente, se puede usar la siguiente fórmula para sumar los niveles de presión de sonido medidos en dB(A):

Efecto de la Distancia: En un “campo libre”, el nivel de sonido decrece al incrementarse la distancia. Si, por ejemplo, se toma una segunda medición al doble de la distancia de la fuente, la segunda medición será aproximadamente 6 dB(A) menos que la primera (cuatro veces menor). Si la distancia se corta a la mitad, la segunda medición será aproximadamente 6 dB(A) mas alta (cuatro veces mayor). Para el caso más general, si se conoce el nivel de presión de sonido (SPL1) de una fuente a distancia d1, el nivel de presión de sonido (SPL2) a d2 se puede encontrar como sigue:

Por ejemplo, si el nivel de presión de sonido (SPL1) a 21 metros (d1) es de 100 dB(A), a 7 metros (d2) el nivel de presión de sonido (SPL2) será:

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Para aplicar la formula de distancia (arriba) a los datos de generador publicados por Cummins Power Generation, el nivel de ruido de fondo debe ser de al menos 10 dB(A) por debajo del nivel de ruido del generador y la instalación debe aproximar un ambiente de campo libre. Se puede usar la Figura 6-35 como una alternativa a la fórmula para estimar el nivel de sonido a diferentes distancias, como un límite de propiedad. Por ejemplo, como lo muestran las flechas punteadas, si el rango de ruido de la hoja de especificaciones del generador recomendado es 95 dB(A) (a 7 metros), el nivel de ruido a 100 metros será de aproximadamente 72 dB(A). Para usar la Figura 6-35, trace una línea paralela a las líneas inclinadas del valor dB(A) conocido en la línea de la escala vertical para la distancia específica. Luego trace una línea horizontal hasta la escala vertical y lea el nuevo valor dB(A).

Ruido del Generador Las aplicaciones de generador son susceptibles a problemas asociados con niveles de ruido debido a los altos niveles de de ruido producidos por la operación de generadores. Se han aprobado códigos y estándares para proteger a dueños o usuarios de propiedades, de altos niveles de ruido de otras propiedades. En general, los niveles requeridos de ruido en límites de propiedad, están en los bajos 60s o en los altos 50s, (dependiendo de la hora del día), mientras que los niveles no tratados de ruido de generador pueden aproximar los 100 dB(A). El ruido del generador se puede amplificar por las condiciones del sitio, o el ruido ambiente existente en el sitio podría prohibir que el generador cumpla con los niveles de desempeño requeridos. (Para poder medir precisamente los niveles de ruido de cualquier fuente, la fuente de ruido debe ser mas de 10 dB(A) mas sonora que el ambiente alrededor de ella.)

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El nivel de ruido producido por un generador en un límite de propiedad es predecible si el generador está instalado en un ambiente de campo libre . En un ambiente de campo libre, no hay paredes que reflejen y magnifiquen el ruido producido por el generador, y el nivel de ruido sigue la regla de “6 dB(A) de reducción por el doble de la distancia”. Si el límite de propiedad está dentro del campo cercano de un generador, el nivel de ruido podría no ser predecible. Un ambiente de campo cercano es cualquier medición tomada dentro del doble de la dimensión más grande de la fuente de ruido. Las paredes reflejantes y otras superficies duras magnifican el nivel de rudo percibido por el receptor. Por ejemplo, si un generador es ubicado junto a una pared de superficie dura, el nivel de ruido perpendicular a la pared será de aproximadamente el doble de potencia de sonido esperada del generador en un ambiente de campo libre (esto es, en generador operando con un nivel de 68 dB(A) mediría 71 dB(A) junto a un muro reflejante). El poner el generador en una esquina magnifica aún más el nivel de ruido percibido. Vea la sección tabla 2-2 para datos de ruido exterior representativo. Reduciendo el Ruido Transmitido por a Estructura Las estructuras vibratorias crean ondas de presión de sonido (ruido) en el aire que las rodea. Las conexiones a un generador pueden causar vibraciones en la estructura del edificio creando ruido. Típicamente estas incluyen las anclas del patín, el ducto de descarga de aire del radiador, la tubería de escape, la tubería de refrigerante, las líneas de combustible y el conduit del cableado. También, las paredes de la caseta del generador pueden vibrar y causar ruido. La Figura 6-1 muestra formas de minimizar el ruido transmitido a la estructura con aislamiento apropiado de vibración. Montar un generador en aisladores de vibración de tipo de resorte, efectivamente reduce la transmisión de la vibración. La práctica del aislamiento de vibraciones se describe al principio de este capítulo.

Las conexiones flexibles a la tubería de escape, ducto de aire, línea de combustible, tubería de refrigerante (sistemas de radiador o de intercambiador de calor remotos ) y el conduit de cableado, efectivamente reducen la transmisión de la vibración, Todas las aplicaciones de generador requieren el uso de conexiones flexibles al generador. Reduciendo el Ruido Transmitido por el Aire El ruido por el aire tiene una caract erística direccional y es generalmente mas aparente en la parte alta del rango de frecuencia.

• El tratamiento más simple es el dirigir el ruido, tal como la salida de aire del radiador o el escape, lejos de los receptores. Por ejemplo. Apunte el ruido hacia arriba verticalmente para que la gente a nivel de piso no esté en la ruta del ruido.

• Las barreras de línea de visión también son efectivas para bloquear el ruido. Las barreras hechas con materiales de alta masa como el concreto, bloque de cemento relleno o ladrillo son mejores. Tenga cuidado de eliminar el camino del sonido a través de aberturas en las puertas o puntos de acceso al cuarto (o caseta) del escape, combustible o cableado eléctrico.

• Hay materiales acústicos absorbentes de ruido disponibles par a forrar los ductos de aire, y cubrir paredes y techos. También, hacer que el ruido viaje por una vuelta de 90° en un ducto reduce el ruido de alta frecuencia. Dirigir el ruido hacia una pared cubierta con material absorbente de ruido puede ser muy efectivo. La fibra de vidrio o esponja pueden ser apropiados, basadas en factores como costo, disponibilidad, densidad, retardo de flama, resistencia a la abrasión, estética y facilidad de limpieza. Se debe tener cuidado de seleccionar material que sea resistente a los efectos del aceite y otros contaminantes del motor.

• Una caseta de bloque de concreto es una excelente barrera para todo el ruido. Los bloques se pueden llenar de arena para incrementar la masa del muro e incrementar la atenuación del ruido.

• Los arreglos de radiador remoto se pueden usar para limitar el flujo del aire y para mover la fuente del ventilador de radiador a una ubicación en la que el ruido pueda ser menos molesto para los receptores, Las instalaciones de radiador remoto se pueden instalar con ventiladores de baja velocidad para minimizar el ruido del conjunto.

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Casetas (Cabinas) Atenuadas al Ruido Los generadores que se instalan en exteriores se pueden proveer de casetas con atenuadoras de ruido. Estas casetas, forman “cuarto” alrededor del generador y pueden ser muy efectivas en la reducción de ruido producido por la máquina. En general el precio de la caseta está directamente relacionado con el nivel de atenuación requerido. Así que mientras más alto sea el nivel de atenuación requerido, mas alto será el costo de la caseta. No es poco común que los costos de las casetas se acerquen al costo del generador que protegen. Se debe reconocer también que puede haber un precio a pagar en términos del desempeño del generador al usar niveles muy altos de atenuación. Pruebe cuidadosamente los generadores atenuados contra ruido en cuanto a ventilación adecuada y desempeño en su habilidad de llevar cargas. Nota: tenga cuidado de que cuando compare los rangos de sistema de enfriamiento, el rango esté basado en temperatura ambiente y no en aire al radiador. Un rango de aire al radiador restringe la temperatura del aire que fluye al radiador y no da lugar al incremento de temperatura del aire debido a la energía calorífica del motor y alternador. Los sistemas de rango a temperatura ambiente toman en cuenta este incremento de temperatura en su capacidad de enfriamiento. Desempeño del Silenciador de Escape Los generadores casi siempre están provistos de un silenciador de escape (mofle) para limitar el ruido del escape de la máquina. Los silenciadores existen en una gran variedad de tipos, formas físicas y materiales. Los silenciadores están generalmente agrupados en silenciadores de cámara o de espiral. Los de cámara se pueden diseñar para que sean más efectivos, pero los de espiral a menudo son más pequeños y pueden tener un desempeño adecuado para la aplicación. Los silenciadores se pueden construir de acero rolado u de acero inoxidable. Los silenciadores de acero rolado son as económicos, pero más susceptibles a la corrosión que los de acero inoxidable. Para aplicaciones en donde el silenciador está montado en interiores y protegido por aislamiento para limitar el rechazo

de calor, hay muy poca ventaja en que sean de acero inoxidable. Los silenciadores se pueden obtener en las siguientes configuraciones:

• Entrada por un extremo y salida por el otro, probablemente la configuración más común.

• Entrada lateral y salida por un extremo, usada para ayudar a limitar los requerimientos de altura de techo en un generador.

• Entrada doble lateral y salida por un extremo, usado en motores con cilindros en “V” para eliminar la necesidad de un múltiple de escape y minimizar los requerimientos de altura de techo.

Los silenciadores están disponibles en diferentes “grados ” de atenuación de ruido comúnmente llamados “industrial”, “residencial” y “crítico”. Note que el ruido de un generador podría no ser la fuente de ruido mas molesta de la máquina, Si el ruido mecánico es significativamente más grande que el ruido del escape, la selección de un silenciador de alta eficiencia no mejorará el nivel de ruido presente en el sitio. En general, mientras más efectivo es el silenciador en reducir el nivel de ruido del escape, mas alto es el nivel de restricción en el escape del motor. Para sistemas de escape muy largos, la tubería misma proveerá algún nivel de atenuación. Atenuación Típica de Silenciadores Silenciadores Industriales 12-18 dB(A) Silenciadores Residenciales 18-25 dB(A) Silenciadores Críticos 25-35 dB(A)

Protección Contra Incendios El diseño, selección e instalación de sistemas contra incendio está mucho mas allá del espectro de este manual debido al amplio rango de factores a considerar, tales como ocupación del edificio, códigos y la eficacia de diferentes sistemas contra incendio. Considere sin embargo:

• El sistema de protección contra incendios debe cumplir con los requerimientos de la autoridad que tenga jurisdicción, tal como el inspector de construcción, jefe de bomberos o asegurador.

• Los generadores usados para potencia de emergencia deben estar protegidos del fuego por ubicación o por medio del uso de construcción resistente al fuego en el cuarto del generador. En algunos lugares, la

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construcción del cuarto del generador para instalaciones que son consideradas como de seguridad de vida, deben tener un rango de resistencia al fuego de 2 horas 24,25. Algunos lugares también requieren protección de fuego de alimentación. Considere el uso de puertas automáticas contra incendio o amortiguadores en el cuarto del generado r.

El cuarto del generador debe estar ventilado adecuadamente par prevenir la acumulación de gases de escape del motor o de gases inflamables del suministro de combustible.

• El cuarto del generador no debe usarse para propósitos de almacenaje.

• Los cuartos de generador no deben clasificarse como ubicaciones peligrosas (como lo define NEC) solamente por la razón del combustible.

• La autoridad con jurisdicción, generalmente clasificará al generador como un aparato de bajo calor cuando se use en periodos breves e infrecuentes, aún cuando la temperatura podría exceder los 1000°F (358°C). Donde la temperatura exceda 1000°F (358°C), algunos motores diesel y la mayoría de los de gas se clasificarán como aparatos de alto calor y podrán requerir sistemas de escape de rango de 1400°F (760°C) de operación. Consulte al fabricante del motor para información acerca de temperaturas de escape.

• La autoridad con jurisdicción podría especificar la cantidad, tipo y tamaños de extinguidores portátiles requeridos para el cuarto del generador.

• Una estación manual de paro de emergencia afuera del cuarto del generador en una carcasa externa facilitará el paro del generador en caso de un incendio u otro tipo de emergencia.

• Los sistemas de combustible típicos están limitados a 660 galones (2498 litros) dentro de un edificio. Sin embargo, la autoridad con jurisdicción podría exigir muchas mas restricciones en la cantidad de combustible que se pueda almacenar dentro de un edificio. También, se pueden hacer excepciones para usar cantidades mas grandes de combustible en el cuarto del generador, especialmente si el

24 NOTA DE CODIGO: En los Estados Unidos, NFPA110 requiere que los generadores usados en sistemas de emergencia de Nivel 1 estén instalados en un cuarto con un rango de resistencia al fuego de dos horas. Otros sistemas de emergencia requieren tener rangos de 1 hora de resistencia al fuego. 25 NOTA DE CODIGO: En Canadá, CSA282-2000 requiere que un cuarto con un rango de resistencia al fuego de una hora proteja los generadores de potencia de emergencia que se instalen en edificios.

cuarto del generador tiene sistemas contra incendio diseñados correctamente.

• Los tanques de combustible ubicados dentro de edificios y arriba del piso más bajo o sótano, deben estar rodeados por un “dique” de acuerdo a los estándares de NFPA y las regulaciones ambientales.

• El generador debe ejercitarse periódicamente como se recomienda hasta cuando menos 30% de su carga hasta que alcance temperaturas de operación estables. También debe funcionar bajo casi carga completa cuando menos una vez al año para evitar que se acumule el combustible en el sistema de escape.

Diseño del Cuarto de Equipo Consideraciones Generales Los generadores se deben instalar de acuerdo a las instrucciones suministradas por el fabricante, y en cumplimiento de los códigos y estándares aplicables. Guías generales para el diseño del cuarto:

• La mayoría de los generadores requerirán acceso de servicio por ambos lados del motor, así como acceso a la orilla del control/alternador. Los códigos eléctricos podrían especificar un espacio de trabajo específico para equipo eléctrico, pero en general permiten un espacio igual al ancho del generador en ambos lados y atrás.

• La ubicación del sistema de combustible o los componentes de distribución eléctrica podrían requerir espacio de trabajo adicional. Vea los requerimientos del sistema de combustible en esta sección para más información al respecto.

• Debe haber un acceso al cuarto del generador (o una carcasa externa) que permita que el componente mas grande del equipo pueda ser desmontado (usualmente el motor). El acceso puede ser a través de puertas amplias, o por medio de persianas de aire removibles. Un diseño ideal es el que permite que el generador se instale como un paquete dentro del cuarto de equipo.

Instalaciones en el Techo: Con más presión en el costo de construcción, está haciéndose más común instalar los generadores en los techos. Estas instalaciones pueden lograrse exitosamente si la estructura del edificio puede soportar el peso del generador y su equipo

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asociado. Las ventajas y desventajas generales de estas instalaciones son: INSTALACIONES EN EL TECHO Ventajas

• Aire de ventilación ilimitado para el sistema. • Muy poco o nada de ductería de ventilación. • Sistemas de escape cortos. • Menos problemas de ruido (podrían todavía necesitar una caseta atenuadora de ruido).

• Menos limitaciones de espacio. • El generador está aislado del servicio normal para mejor confiabilidad.

Desventajas

• Podría requerirse el reforzamiento de la estructura del techo para soportar el peso del generador.

• Mover el equipo al techo podría ser costoso (grúa o des-ensamble)

• Restricciones de código. • Corridas mas largas para el cableado

• Almacenaje limitado de combustible cerca del

generador. El suministro de combustible (y posiblemente el retorno) deben correr por el edificio.

• Mayor dificultad para dar servicio al generador .

Nota: Aún si el generador se monta en el techo, se debe tener cuidado con el escape del motor para evitar la contaminación de los ductos de aire de entrada al edificio o propiedades circundantes. Vea las Guías Generales de Ventilación en esta sección para más información. Se recomienda que los generadores que tengan limitaciones en el acceso de servicio estén provistos con una conexión para un banco de carga dentro del sistema de distribución del edificio. Esto permitirá que la conexión temporal de bancos de carga en ubicaciones convenientes. De otra manera, la dificultad de conectar un banco de carga puede dificultar o hasta prohibir el probado adecuado del generador.

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