reducciÓn de ruido en generadores
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PETROPRODUCCIÓN
MANTENIMIENTO
EQUIPO PESADO
REDUCCIÓN DEL RUIDO
EN
GENERADORES
ING. RITA DELGADO
14 de Abril de 2009
REDUCCIÓN DE RUIDO EN GENERADORES
El ruido es una de las fuentes de contaminación ambiental, por ser un sonido
no deseado que perturba el entorno. Dentro de la industria petrolera todos,
tanto trabajadores como pobladores, nos vemos obligados ha soportar altos
niveles de ruido constantemente, que con el tiempo conllevan a problemas
auditivos.
De acuerdo a un monitoreo del ruido en la locación de los pozos Sacha 150,
180, 169, 229B y en la vivienda del Señor Moisés Camacho, ubicada junto a la
plataforma de dichos pozos, se tomaron los siguientes datos:
N° Medición
Nivel de Ruido (db) Tiempo de Exposición Área ObservaciónMedido Normado
1
61.6
50
24 horas
Vivienda
Ruido ExcesivoTomar Control
2
77.4
70
12 horas
Casetaayudante
Ruido ExcesivoTomar Control
3
103.1
85
12 horas
Generadores
Ruido ExcesivoPrecaución
4 81 85 12 horas Pozos Ruido Tolerable
De la tabla, se concluye que el ruido excede los límites permisibles indicados
en la norma SH-026 “Prevención del Ruido Industrial”.
El ruido de los generadores se puede amplificar por las condiciones del sitio, o
el ruido ambiental existente en el sitio. Las paredes reflejantes y otras
superficies duras magnifican el nivel de ruido percibido por el receptor.
REDUCCIÓN DEL RUIDO TRANSMITIDO POR EL AIREPara reducir el ruido producido por estos generadores se recomienda lo
siguiente:
Dirigir el ruido, tal como la salida del radiador y el escape lejos de los
receptores, por ejemplo apuntar el ruido hacia arriba verticalmente, para
que la gente a nivel del piso no esté en la ruta del ruido.
Creación de barreras de visión, hechas de materiales de alta masa como
el concreto, bloque de cemento relleno o ladrillo son mejores. Se debe
evitar dejar aberturas en las puertas o puntos de acceso al cuarto o
caseta del escape, combustible o cableado eléctrico.
Forrar los ductos de aire, paredes y techos con materiales acústicos
absorbentes de ruido. Además se debe hacer que el ruido viaje por una
vuelta de 90°, para reducir el ruido de alta frecuencia. Dirigir el ruido
hacia una pared cubierta con material absorbente de ruido es otra
opción. La fibra de vidrio o esponja pueden ser apropiados, debido a un
menor costo, disponibilidad, densidad, retardo de flama, resistencia a la
abrasión, estética y facilidad de limpieza. El material también debe ser
resistente a los efectos del aceite y otros contaminantes del motor.
La construcción de una caseta de bloque de concreto es una barrera
excelente para todo tipo de ruido. Los bloques se pueden llenar de arena
para incrementar la masa del muro e incrementar la atenuación del
ruido.
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.
Mejora del diseño actual de los silenciadores colocados en los motores
de los generadores.
CASETAS O CABINAS ATENUADAS AL RUIDOLos generadores instalados en exteriores se pueden instalar en casetas con
atenuadores de ruido.
El costo de la caseta esta directamente relacionado con el nivel de
atenuación requerido, por lo que no es poco común que el costo de la
caseta se acerque al costo del generador que protegen.
DESEMPEÑO DEL SILENCIADOR DE ESCAPELos generadores casi siempre poseen un silenciador de escape, para limitar
el ruido del escape de la máquina. Existe una variedad de tipos, formas
físicas y materiales.
Los silenciadores se agrupan en silenciadores de cámara o de espiral. Los
de cámara pueden ser mejorados en su diseño para ser más efectivos, los
de espiral son más pequeños.
Se pueden construir de acero rolado u acero inoxidable, siendo más
económicos el primero, pero susceptible a la corrosión.
Los silenciadores pueden tener las siguientes configuraciones:
Entrada por un extremo y salida por el otro.
Entrada lateral y salida por un extremo, cuando hay limitaciones de la
altura de la caseta donde se encuentra el generador.
Entrada doble lateral y salida por un extremo para motores con
cilindros en V, para no colocar un múltiple de escape.
Además los silenciadores se clasifican de acuerdo al grado de atenuación
del ruido:
Industrial
Residencial
Crítico
Antes de realizar un gasto excesivo en colocar un silenciador de alto nivel
de restricción del ruido, se debe considerar si el ruido proviene de la
máquina, de los elementos mecánicos en movimiento o del escape.
TIPOS DE ENFOQUE BÁSICO PARA CONTROLAR EL RUIDO:
Por confinamiento: Confinan el ruido del escape al transmitir las ondas
sonoras en un material mientras más denso mejor, pero la contrapresión
aumenta y la potencia, rendimiento y economía del combustible sufren.
Dispositivos Absorbentes: Convierten la energía sonora en energía
calorífica, las ondas sonoras chocan con material que se flexiona y vibra
fácilmente, absorbe el sonido en lugar de pasarlo como resonancia. Es
efectivo para frecuencias altas. Un ejemplo de este tipo de silenciadores
son los llenos de fibra de vidrio.
Dispositivos Reactivos: Reducen, cambian o eliminar el ruido reflejando
las ondas sonoras de vuelta hacia el origen. Aplicaciones de estos
dispositivos:
Tubos apersionados, cuyo propósito principal es dirigir las ondas
sonoras unas contra otras y utilizar su energía para que se cancelen
unas con otras.
Resonador de Hemholtz, reducen el ruido de baja frecuencia, las
ondas sonoras se propagan por medio de pulsos a través de un área
constreñida para entrar en un área cerrada grande, se reducirá la
energía sonora.
Lata constrictora, funciona basándose en una teoría que es opuesta
a la teoría del resonador de Hemholtz, toma las ondas sonoras y las
fuerza a entrar en un área confinada, disminuyendo su nivel de
presión, elimina el ruido de alta frecuencia del escape.
EL SILENCIADOR
Es una combinación de cámaras de afinado, formadas por particiones y tubos
ventilados y sólidos. Para desempeñar correctamente su función, el silenciador
debe estar diseñado específicamente tanto en el interior como en el exterior. El
interior del silenciador debe promover el rendimiento del motor y el control de
su sonido, mientras que el exterior debe ajustarse al modelo y marca
específicos del motor.
Las ondas sonoras generadas por el gas a alta presión son muy potentes, el
silenciador debe reducirlas efectivamente, permitiendo que el gas lo atraviese
libremente y evite la contrapresión excesiva. La contrapresión actúa como un
freno contra el motor, reduciendo la potencia y el rendimiento.
INTERIOR DE UN SILENCIADOR
El número y la disposición de los tubos y las particiones que se utilizan en un
silenciador dependen de las frecuencias de sonido producidas por el motor.
Algunas cámaras ubicadas en el interior del silenciador no tienen salida,
resonadores de Hemholtz que reducen las frecuencias sonoras bajas. Las
cámaras más pequeñas o latas constrictoras cancelan las ondas de alta
frecuencia al canalizar el gas de escape a través de sus aberturas acústicas
hacia cámaras más grandes.
Cuánto más se fuerza a los gases de escape a girar y seguir curvas, mayor es
la contrapresión creada en el silenciador, por lo tanto el diseño interno del
silenciador es muy importante.
EXTERIOR DE UN SILENCIADOR
El tamaño total y la forma general del silenciador están determinados por el
tamaño y la forma del espacio disponible. El diseño y la colocación física de
manera apropiada son importantes debido a que aseguran una instalación sin
problemas.
CONSTRUCCIÓN DE UN SILENCIADOR
Los silenciadores deben ser lo suficientemente robustos para resistir las
vibraciones pulsantes de un motor de alta potencia, la corrosión. Algunas de las
causas principales de la falla prematura de un silenciador:
Rotura causada por contraexplosiones.
Corrosión interna por condensación de ácidos.
Corrosión externa.
Soporte incorrecto.
Los silenciadores tienen varias características anticorrosión:
Tubos apersionados: Proporcionan un mejor flujo de los gases para
mantener una temperatura interna más uniforme.
Sistema de drenaje interno: Evita que se acumulen ácidos entre las
particiones o en las cabezas del silenciador.
Bujes del silenciador: Brinda una mayor resistencia estructural.
Particiones soldadas por puntos: Proporciona más resistencia y rigidez
que otros métodos de sujeción.
Tubos internos unidos mecánicamente: Los tubos se unen
mecánicamente a la partición para permitir la expansión y contracción
con flotación libre durante los cambios de temperatura.
TIPOS DE SILENCIADORES
Silenciador de expansión: Consiste en una cámara de expansión,
construida por una sencilla caja de acero, de sección mayor a la tubería
procedente del motor. Es muy efectivo en un amplio margen de frecuencias,
pero que sin embargo, tiene múltiples bandas de paso (frecuencias a las
cuales la absorción es menor), además de la perdida de carga inherente a
las variaciones bruscas de sección en el tubo.
Silenciador de interferencia o placas: Posee en su interior varias
separaciones en forma escalonada, los gases al recorrer estas
separaciones a través de los tabiques se producía una disminución del
ruido, pero con la desventaja de que se genera contrapresión, produciendo
pérdida de rendimiento del motor. Para contrarrestar esto, se cambio a
tabiques perforados de sección completa.
Silenciador de absorción: Es del tipo directo, con un mínimo de
contrapresión, que consiste en un tubo interior perforado que va directo
desde la admisión hasta el escape, y de un tubo exterior que lo recubre,
estando el espacio entre ambos relleno con lana de vidrio. Se desarrollaron
otros diseños, en donde se reemplazo la lana de vidrio por viruta de acero o
alambre, pero una desventaja de estos silenciadores es la tendencia a que
los orificios se taponen con los residuos de carbono.
Silenciadores de resonancia o resonador lateral: Consisten en hacer
pasar un tubo perforado principal rodeado de otro concéntrico de mayor
diámetro. Las onda acústicas pasan de primero al segundo, rebotando en
las paredes de este, para enfrentarse a las frecuencias altas de ruido.
Silenciador de doble cámara: Consiste en disponer de más de un
silenciador en el sistema de escape, siendo el segundo con frecuencia una
sencilla cámara de expansión o de resonancia.
MATERIALES ACÚSTICO ABSORBENTES
Existen una amplia gama de materiales acústico absorbentes, pero de
acuerdo a las condiciones de trabajo que tenemos al hablar de
generadores, como altas temperaturas, peligro de flama y además altos
niveles de ruido se recomiendan los siguientes:
Lana de roca: es una lana mineral, fabricada a partir de roca
volcánica. cuya estructura contiene aire seco y estable en su interior,
actuando como obstáculo a las transferencias de temperatura, su
estructura es multidireccional y elástica frenando las partículas de
aire y disipa la energía sonora, además conserva sus propiedades
mecánicas intactas expuesta a temperaturas mayores a los 1000°C
por lo que es utilizada como protección pasiva contra el fuego.
Lana de vidrio: es un material aislante, se caracteriza por el valor de
su conductividad térmica, cuanto más elevado es su poder aislante
más pequeña es su conductividad; es ligero, fácil de cortar y
manejar, es incombustible, inacatable por los agentes exteriores
(aire, vapor de agua, ácidos), no produce corrosión; posee además
cualidades acústicas, elasticidad y absorción acústica, se emplea en
aislamiento y corrección acústica.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La disposición de los escapes hacia arriba evitará el choque directo
con otras superficies que podrían incrementar el ruido.
La construcción de una barrera que absorba el ruido hacia el lado de
la propiedad del Sr. Moisés Camacho.
Antes de proceder a cambiar los silenciadores de los tubos de
escape, determinar cual es la fuente que genera más ruido, en este
caso el escape o el movimiento de los elementos mecánicos del
motor. También se debe tomar en consideración que el grado de
atenuación de silenciador, no debe afectar al motor, generando
sobrecalentamiento
Recubrir con material acústico absorbente los ductos del escape y
silenciador.
Construcción de una caseta con grado de atenuación de acuerdo al
nivel de ruido generado.
De la información recibida, los silenciadores instalados en las
unidades son una combinación entre expansión, interferencia y
resonancia, para mejorar el diseño, se podría añadir materiales
acústico absorbentes en su interior, separados por una fina capa
metálica y aumentar el diámetro del silenciador y la longitud del ducto
de salida.
ALGUNOS TIPOS DE SILENCIADORES INSTALADOS
De la información obtenida de algunos de los técnicos, se tiene en
conocimiento que las siguientes configuraciones de silenciadores son las que
se encuentran instaladas en los generadores:
MODIFICACIÓN PROPUESTA
Las configuraciones de silenciadores indicados anteriormente pueden ser
mejorados mediante el aumento del diámetro del silenciador en un 10 a 20%,
de modo que la cámara del silenciador para la atenuación del ruido sea mayor
y el aumento de la longitud del tubo de escape en un 30%.
Ciertos silenciadores son construidos de manera que su carcaza exterior puede
absorber parte de las pulsaciones. En este caso su construcción es más
compleja y consiste de una capa metálica más gruesa en el exterior, luego una
capa delgada de aislante y enseguida otra capa fina de metal.
Por lo tanto en parte el aumento del diámetro del silenciador sería empleado
para añadir una delgada capa de aislante y enseguida otra capa fina de metal,
que separaría al material aislante de estar en contacto directo con los gases de
combustión y los demás elementos internos del silenciador. De este modo se
evitaría el problema de los silenciadores de absorción que producían
taponamiento de los orificios del tubo interior.
En conclusión todos los silenciadores serían una mezcla de resonancia,
absorción, interferencia y absorción.