Annoyance of the traffic noises in the city of Buenos Aires

Transcripción

Buenos Aires – 5 to 9 September 2016
st
Acoustics for the 21 Century…
PROCEEDINGS of the 22nd International Congress on Acoustics
Environmental Acoustics & Community Noise: FIA2016-34
Annoyance of the traffic noises in the city of Buenos
Aires
Vicente Sosa(a), Shin-ichi Sato(b), Florent Masson(c)
(a)
Universidad Nacional de Tres de Febrero, Argentina, [email protected]
(c)
(b)
Abstract
A sound event can be determined and fully characterized by its spectral and temporal behavior.
But it is more complex to determine the degree of annoyance of the same event because it
depends on subjective aspects of each individual. This study investigates the annoyance
associated to eight traffic noise events of cars, buses, motorbike. First, traffic noises were
recorded in the Autonomous City of Buenos Aires (CABA) in three streets with different traffic
flow characteristics. Then, a paired comparison test was performed to determine the degree of
annoyance associated to these stimuli. Scale values of annoyance were obtained and
correlated with objective parameters and sound descriptors commonly used: equivalent
continuous sound pressure level (Leq) with and without weighting, peak level (Lpeak), sound
exposure level (SEL), crest factor, duration and normalized octave frequency band level. It was
found that the highest correlation with the degree of annoyance were the LAeq, the SEL and the
spectral content of medium and high frequencies (2-8 kHz range).
Keywords: annoyance, road-traffic, noise.
X CONGRESO FIA
Buenos Aires,
5 al 9 de Setiembre de 2016
Acústica para el siglo 21...
Molestia de ruido de tránsito en la
ciudad de Buenos Aires
1 Introducción
Debido a la creciente concentración urbana en las grandes ciudades, el ruido es un tema de
regular estudio por sus potenciales efectos nocivos sobre la salud de sus habitantes, siendo la
principal causa de molestia aquel generado por el tránsito vehicular [1]. Considerando que en la
actualidad más de la mitad de las personas en el mundo viven en zonas urbanizadas [2] y que
instituciones como la Organización Mundial de la Salud (OMS) han definido a la contaminación
auditiva como el tercer problema ambiental de mayor relevancia en el mundo surge una pronta
necesidad de revertir esta situación. El ruido producto de los vehículos es el contaminante
ambiental más importante que afecta la salud de las personas [3].
En relación a los efectos que puede tener el ruido sobre el ser humano, y en busca de
categorizarlo, existen varios descriptores objetivos. En cambio, la molestia de un ruido puede
ser una tarea más difícil de cuantificar debido a que depende tanto de factores objetivos como
subjetivos propios de cada individuo [4, 5]. Jakovljevic et. al. realizaron un estudio en busca de
determinar los factores principales que llevan a un ruido a ser considerado subjetivamente
como “molesto” y la manera de predecir dicha molestia. Así mismo, Torija y Flindell concluyeron
que, disminuir el contenido espectral de bajas frecuencias del ruido de tránsito baja más el
grado de molestia que disminuir en igual cantidad el contenido de medias y altas frecuencias
[6].
Miedema y Oundshoorn buscaron desarrollar un modelo matemático capaz de predecir el
grado de molestia de un conjunto de eventos [7]. Por otro lado, Sato et al. investigaron la
relación entre el grado de molestia y diferentes índices de exposición sonora, concluyendo que
el número de eventos no tiene gran influencia en el grado de molestia del mismo y que aquellos
descriptores más correlacionados son el L eq y el Lmax [8].
Otros estudios de molestias de ruido en condición de laboratorio encontraron que el L eq es el
descriptor que más se correlaciona con la molestia [5, 9, 10]. Finegold et al. proponen el
descriptor Day to Night Level (DNL) y sostienen que es el parámetro que mejor se correlaciona
con la molestia de las personas encuestadas [11], mientras que Ouis propone futuras líneas de
investigación donde se consideren el número de eventos agudos junto a los niveles de presión
sonora en un período de medición [5].
El objetivo del presente trabajo es determinar la correlación existente entre los parámetros
objetivos utilizados para describir el ruido y el grado de molestia de un determinado grupo de
personas debido al ruido de tránsito en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires (CABA). Se
evalúa si los resultados obtenidos en estudios previos pueden ser aplicados a las condiciones
propias de esta ciudad, considerando las diferencias que pudieran llegar a existir entre las
características de la flota vehicular, entorno urbano y percepción subjetiva local.
2
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Buenos Aires,
2 Procedimiento
A fin de obtener la correlación entre los parámetros subjetivos y los objetivos, se procedió al
diseño de un test subjetivo mediante el método de escalamiento por comparación de pares y
clasificación verbal entre un grupo de encuestados.
2.1
Fuentes de ruido y sus ubicaciones
La CABA es una de las ciudades más importantes en Argentina, con una densidad poblacional
mayor a catorce mil habitantes por kilómetro cuadrado, siendo un gran número de habitantes
diariamente expuestos a altos niveles de ruido. Se eligieron tres puntos geográficos distintos
para grabar audios del ruido de tránsito, con características y flujo vehicular diferente (Tabla 1).
Tabla 1: Ubicación y características de los puntos de medición de nivel sonoro y grabación de
audio para los estímulos sonoros.
Punto
Ubicación
Actividad
A
B
C
Cabrera 3650
Av. Corrientes 4000
Guise 1784
Media
Alta
Baja
Aforo (20 min)
Livianos Motos Pesados
233
22
22
871
170
110
46
4
0
Donde “Actividad” hace referencia a la actividad comercial y urbana del punto evaluado. El
conteo del aforo fue realizado de manera manual considerando livianos aquellos vehículos con
un peso menor a 3500 kg y los pesados aquellos con un peso superior, incluyendo colectivos y
camiones.
Las mediciones fueron realizadas con un sonómetro Cesva SC-30 clase I y un grabador portátil
digital Tascam DR-40 a 1,5 m de altura del suelo. Se registró audio en estéreo a 44.1 Hz con
16 bits de profundidad y el nivel de presión sonora con tiempo de integración SLOW. Una
salida analógica de audio mono del sonómetro fue grabada en el grabador portátil por una de
sus entradas auxiliares con iguales características.
Para obtener muestras representativas de la zona urbana bajo estudio se realizaron
mediciones de 20 min con períodos de integración de 5 min para período diurno (entre las
11:00 horas y las 14:00 horas) el día miércoles 15 de octubre de 2014.
2.2
Estímulos
Se seleccionaron 8 eventos sonoros distintos descriptos en la Tabla 3 junto a sus parámetros
objetivos. Los valores energéticos por bandas de octavas se encuentran en la Tabla 4. Los
eventos se corresponden: A. Pasaje de motocicleta, B. Bocinas y aceleraciones, C. Ómnibus
en velocidad, E. Motos en velocidad, F. Camión en velocidad, G. Pasaje de motocicleta en
empedrado, H. Bocinas lejanas. La Figura 1 muestra el comportamiento temporal de los
estímulos.
3
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Buenos Aires,
AM
PLI
TU
D
REL
ATI
VA
TIEMPO [s]
Figura 1: Comportamiento temporal de los estímulos. A. Pasaje de motocicleta, B. Bocinas y
aceleraciones, C. Ómnibus en velocidad, E. Motos en velocidad, F. Camión en velocidad, G.
Pasaje de motocicleta en empedrado, H. Bocinas lejanas.
Tabla 3: Eventos sonoros elegidos cómo estímulos. Parámetros objetivos globales.
Leq [dB]
Estímulo Ubicación
A
B
C
D
E
F
G
H
A
A
B
B
B
B
C
C
Z
90,1
85,5
92,6
89,6
95,6
96,5
78,1
70,3
C
89,3
83,8
91,5
87,7
95,3
95,8
77,3
67,0
A
82,0
71,9
82,6
80,2
86,4
81,6
63,5
62,8
LZpeak
[dB]
SEL
[dBA]
108,3
97,6
106,6
102,0
108,6
108,8
90,8
83,6
89,2
78,9
92,6
89,2
92,4
89,4
73,0
72,8
Factor de
cresta
[dB]
23,3
15,8
20,9
18,5
21,0
22,3
20,7
12,6
Duración
[s]
17
6
24
15
11
9
13
17
4
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Buenos Aires,
2.3
Test de laboratorio
El ensayo se realizó en una sala de gran coeficiente de absorción acústica en la Universidad
Nacional de Tres de Febrero (UNTREF). Las dimensiones de la sala son 4,6 m de largo, 2,9 m
de ancho y una altura de 2,5 m, dando un volumen total de 33,3 m 3. El recinto tiene un tiempo
de reverberación con un valor global promedio de T30 = 0,082 s y un ruido de fondo que cumplió
con el Criterio NC-21 [14]. El LAeq resultó de 26,5 dBA al momento del test en el punto central
de escucha.
Las encuestas fueron realizadas con condiciones controladas. Una fuente sonora (monitor de
estudio KRK Rokit 5 3D) fue colocada a 1,2 m de altura. Los participantes fueron dispuestos en
una única fila de 3 asientos a 1,9 m de distancia de la fuente y misma altura. Adicionalmente se
utilizó una fuente sonora de bajas frecuencias (Subwoofer KRK RP10S) en el extremo trasero
de la sala a fin de extender el rango de frecuencias y generar espacialidad. La misma señal del
estímulo fue enviada a ambas fuentes, pero con distintas intensidades a fin de encontrar una
respuesta lineal del sistema. La señal reproducida fue aquella obtenida con el sonómetro, las
señales estéreo obtenidas con el grabador digital no fueron utilizadas durante el ensayo.
Se realizó una calibración del sistema ubicando el medidor de nivel sonoro en la posición de
escucha, se buscó una respuesta lineal en frecuencia del sistema inyectado un ruido rosa en
las fuentes sonoras y corrigiendo con los filtros incluidos en el equipo KRK RP10S. No se logró
corregir una desviación del orden de los 5 dB en la banda de octava centrada en 63 Hz. La
ganancia del sistema fue calibrada en el punto central de escucha a partir de la reproducción
de uno de los estímulos hasta alcanzar el nivel registrado en campo. La desviación global
máxima entre los diferentes puntos de escucha fue de 1,1 dBA, mientras que la mayor
desviación se encontró en la banda de octava centrada en 125 Hz con un valor de 3,6 dB.
2.4
Test subjetivo
La prueba consistió en un test de comparación de pares donde cada sujeto debe evaluar cuál
de los dos eventos sonoros resulta más molesto. 20 participantes previamente instruidos sobre
la prueba a realizar participaron del test. Los sujetos fueron personas de entre 20 y 30 años de
edad, masculinos, sin patologías auditivas. La distancia entre cada participante fue de 0,5 m
aproximadamente y a una distancia mínima de las paredes laterales de 0,9 m. La disposición
del laboratorio al momento del test se representa en la Figura 3.
5
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Buenos Aires,
Figura 3: Diagrama del laboratorio al momento del test.
Se reprodujeron los eventos sonoros en orden aleatorio para los sujetos de prueba, quienes
debían completar una encuesta con la siguiente información:

Sensibilidad al ruido

Test de comparación entre estímulos

Edad, sexo, zona de residencia

Qué tan ruidosa (debido al tránsito) considera su zona de trabajo/estudio

Qué tan ruidosa (debido al tránsito) considera su zona de residencia
Un total de 28 posibles combinaciones de comparación de estímulos surgen a partir de los 8
eventos seleccionados. Los estímulos fueron reproducidos con 5 segundos de silencio entre sí,
también se realizó un fade-in/fade-out a fin de que no resultara sorpresivo para los
participantes. La duración del test fue de 13 minutos aproximadamente.
3 Resultados
3.1
Resultados del test
Las respuestas de molestia a los estímulos por comparación de pares fueron asociadas a tres
valores posibles para su evaluación, esto sugiere que puede existir una pareja de eventos que,
en comparación, causen igual molestia. La consistencia de las respuestas de cada participante
se obtuvo a partir del análisis de la tasa de error circular propuesto por Parizet [15]. Aquellos
participantes que presentaron una tasa de error circular menor a 0,4 en sus respuestas fueron
utilizados para calcular una escala de valor subjetiva para el término "molestia" para cada
estímulo. 19 de los 20 participantes obtuvieron una tasa de error menor a 0,4, quedando una
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tasa media de error circular del test en 0,1964. La tasa de significancia del test estadístico chicuadrado fue 02 = 238,6 > para (df;0,05) = 47,4. Se desarrolló la siguiente escala de valores
de molestia que se presenta en la Figura 4.
1,0
MOLESTIA
0,5
0,0
-0,5
-1,0
-1,5
A
B
C
D
E
ESTÍMIULO
F
G
H
Figura 4: Escala de valores de molestia para cada estímulo.
La validez de los datos obtenidos fue obtenida a partir del análisis goodness of fit y un posterior
análisis de la varianza realizado para evaluar la significación estadística.
3.2
Correlación con parámetros objetivos
Los parámetros objetivos de cada evento sonoro fueron comparados con los resultados
obtenidos en el test subjetivo. La Tabla 6 y Tabla 7 muestran los valores de correlación.
Tabla 6: Correlación entre molestia y parámetros objetivos.
LZeq
LCeq
LAeq
LZpeak
SEL
Factor Cresta
0,771* 0,745* 0,848** 0,823* 0,859**
0,434
* p < 0,05; ** p < 0,01
Duración
0,264
Tabla 7: Correlación entre molestia y niveles en bandas de octava.
Banda de octava [Hz]
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000 16000
0,879** 0,782* 0,483 0,734* 0,770* 0,818* 0,941** 0,956** 0,911** 0,895**
* p < 0,05; ** p < 0,01
El mayor grado de correlación entre los parámetros acústicos objetivos y el valor de escala de
molestia resultaron el SEL (r = 0,859) y el LAeq (r = 0,848) con p < 0,05. Puede observarse
(Tabla 3) que los estímulos C "Aceleración de colectivos" y E "Motos en velocidad" tienen
similares valores para la mayoría de los parámetros evaluados, sin embargo el grado de
molestia es muy diferente (0,84 para el primer caso y 0,09 para el segundo). La Figura 6
muestra el contenido espectral para los estímulos A, C y E. Puede observarse que el estímulo
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C posee mayores niveles para las bandas de frecuencias de 31,5 Hz, 63 Hz, 2 kHz, 4 kHz, 8
kHz y 16 kHz respecto al estímulo E.
95
C
90
E
85
A
80
SPL [dB]
75
70
65
60
55
50
45
31,5
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
16k
BANDAS DE OCTAVA [Hz]
Figura 6: Niveles en bandas de octava normalizada para estímulos A, C y E.
De lo anterior, y realizando el mismo análisis para todos los estímulos, puede verse en la Tabla
7 que la mayor correlación con el grado de molestia existe en el contenido de las bandas de
octava normalizadas centradas en 4 kHz (r = 0,956) y 2 kHz (r = 0,941). Pueden considerarse
de significante correlación también las bandas centradas en 31,5 Hz (r = 0,879), 8 kHz (r =
0,911) y 16 kHz (r = 0,895). El resultado de correlación obtenido para la banda de octava
central de 125 Hz deberá ser revisado debido a la desviación existente en dicha banda al
momento del test. La Figura 7 agrupa los descriptores de mayor correlación junto a la escala de
molestia asociada.
1
1
(a)
0,5
0
LAeq
SEL
-0,5
-1
MOLESTIA
MOLESTIA
0,5
(b)
0
2 kHz
4 kHz
-0,5
8 kHz
-1
-1,5
-1,5
60
70
80
NIVEL [dB]
90
100
35
45
55
NIVEL [dB]
65
75
Figura 7: Molestia según nivel para descriptores (a) SEL, LAeq y (b) bandas de octavas centradas
en 4 kHz, 2 kHz y 8 kHz.
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4 Análisis y conclusiones
Se realizó el test de comparación por pares para evaluar la molestia producida por ruido de
tránsito en la ciudad de Buenos Aires. El estímulo más molesto resultó ser "Aceleración de
ómnibus", seguido por "Pasaje de motocicleta" ambas obtenidas en vías de alta velocidad de
circulación, siendo la primera una zona de alta actividad vehicular y la segunda de media
actividad vehicular. Por otro lado, los estímulos menos molestos fueron aquellos obtenidos en
una zona de actividad vehicular baja (sin circulación de ómnibus ni camiones) y bajas
velocidades de circulación. Los parámetros objetivos de integración de mayor correlación con
el grado de molestia fueron el SEL y L Aeq (con r = 0,859 y r = 0,848 respectivamente),
información consistente por lo nombrado por Sato et al. [8].
Un análisis más intenso en el espectro en frecuencias de cada estímulo mostró que mayor nivel
en frecuencias altas puede incrementar el grado de molestia. Esto es consistente con los
resultados obtenidos por Ouis, quien sostiene que el número de eventos con gran contenido en
altas frecuencias junto al nivel de presión sonora debe ser utilizado para caracterizar un evento
como molesto [5]. Dirección diferente a la de Torija y Flindell, quienes concluyen que reducir el
contenido de bajas frecuencias disminuye más el grado de molestia que disminuir en igual
cantidad el contenido de medias y altas frecuencias [6], esta afirmación puede verse
sustentada por la correlación con el grado de molestia obtenida en la banda de octava centrada
en 31,5 Hz con r = 0,879.
A pesar de que el uso de la ponderación A en altos niveles de presión sonora ha sido
cuestionada, las investigaciones demuestran que resulta ser un buen indicador de molestia
para eventos sonoros de ruido de tránsito. Asimismo programas de predicción de ruido de
tránsito usan una variante de este descriptor. La molestia de ruido debido al tránsito en la
ciudad de Buenos Aires puede ser comparada con estudios similares realizados en otros
países o ciudades considerando la similitud en los resultados obtenidos.
Podría realizarse un estudio similar para una serie de eventos a los cuales les sea aplicado un
filtro pasa-bajo o pasa-alto a fin de determinar si la disminución de una banda de frecuencias
tiene mayor peso que la otra en cuanto al grado de molestia. Queda pendiente para futuras
investigaciones realizar un análisis más exhaustivo en aquellos eventos que resultaron ser más
molestos. También puede ser de interés realizar un test subjetivo similar, esta vez a niveles
sonoros constantes entre los estímulos a fin de estabilizar una de las variables independientes.
Agradecimientos
A la UNTREF, FIA, IUPAP y AdAA por la subvención concedida. A Sofía Barros Reyes por el
constante apoyo y acompañamiento. También a quienes apoyan la educación pública en la
Argentina así como la transmisión del conocimiento de calidad de manera universal.
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Referencias
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