ANEXO XV
GUÍA TÉCNICA DE MEDICIÓN Y EVALUACIÓN DE VIBRACIONES
Índice:
Introducción.
Alcances de la presente Guía técnica
Sistema de coordenadas
Tipos de vibraciones
Sistema de medición
Transductor
Filtros ponderadores
Métodos de fijación
Condiciones de medición
Toma de muestras
Magnitudes a registrar
Método de evaluación de una vibración
Informe de medición
Normas de referencia
Introducción
El confort y la calidad de vida de un individuo expuesto a vibraciones dentro de una edificación pueden reducirse.
La percepción de una vibración se considera como muy dependiente de las experiencias previas y de las expectativas de las personas, además de su magnitud y el tiempo de exposición.
Las personas exhiben una gran variedad de tolerancias a las vibraciones. Las respuestas dependen de factores sociales y culturales, actitudes psicológicas y fisiológicas, expectativas en relación al grado de intrusión y otras connotaciones asociadas con las fuentes de vibración (ej.: olores, polvo, miedo, etc.). En las residencias u hogares, las magnitudes de vibración consideradas aceptables por la mayoría de las personas están ligeramente por encima de los límites de percepción.
En general las magnitudes aceptables o satisfactorias están relacionadas con la probabilidad de comentarios adversos por parte de los ocupantes de los edificios y no están determinadas por otros factores como ser daños a la salud o la alteración de la eficiencia en el trabajo. En residencias domiciliarias aparecen los comentarios adversos cuando los ocupantes perciben la vibración, lo que está asociado con fuentes de molestia fuera de su control y se asume que la vibración podría generar daños potenciales al edificio o a sus ocupantes.
En entornos laborales de oficina se consideran aceptables valores de vibración ligeramente mayores que en residencias domiciliarias y pareciera que los ocupantes entienden por normal un pequeño nivel de movimiento detectable. De la misma forma, en entornos laborales industriales se consideran aceptables mayores niveles de valores de vibración.
En la mayoría de los casos los valores aceptables de vibración se relacionan con un entorno de vida "normalmente seguro" en vez de con efectos directos sobre el confort físico o la habilidad de llevar a cabo ciertas actividades. Para valores de vibración mayores de los aceptables se observan efectos adversos directos, como ser distracción, irritación e interferencias con actividades tranquilas o sobre los patrones de sueño. La presencia de otros efectos relacionados con las vibraciones (como ser traqueteo de objetos, movimiento visible de los contenidos de recipientes y de las ventanas, etc.), los que pueden ocurrir en presencia de valores de vibración apenas detectables, también tienden a incrementar la preocupación sobre las vibraciones y sus efectos.
Para vibraciones verticales en personas sentadas la incomodidad causada por cualquier frecuencia se incrementa en proporción a la magnitud de la vibración.
Atenuando a la mitad la vibración tenderá a atenuarse en la misma proporción la incomodidad.
Hasta el momento la mejor forma de evaluar una vibración continua es a través del historial de la aceleración ponderada en frecuencias. Para esto es necesario aplicar el indicador adecuado, el valor rms.
En el caso particular de vibraciones intermitentes el valor rms es afectado por el periodo de tiempo sobre el cual dicho valor es calculado; esto tiende a subestimar el efecto del valor pico. Una alternativa es utilizar el valor rmq que implica cuadrar el valor dos veces, promediar y aplicarle dos veces la raíz cuadrada. Este procedimiento es conocido como "Valor de Dosis de Vibración" (VDV).
Una vibración intermitente es evaluada utilizando el concepto de "dosis", el cual relaciona la magnitud de dicha vibración con el tiempo de exposición.
Las normas internacionales toman en cuenta la sumatoria de los efectos de una vibración debido a la existencia de componentes en diferentes frecuencias, por esto las valoraciones se realizan a partir de datos obtenidos mediante el uso de filtros ponderadores y sistemas de medida que actúan en un ancho de banda desde 1 a 80 Hz.
Alcances de la presente Guía Técnica de Medición y Evaluación de Vibraciones
La presente Guía incluye las técnicas de medida y formas de evaluación de una vibración. Los valores de referencia se exponen en las tablas 1, 2 y 3 y se aplican sobre datos provenientes de mediciones realizadas en edificaciones cerradas.
Valora y evalúa las molestias percibidas por el cuerpo humano adentro de las edificaciones. No abarca temas relacionados con enfermedades de movimiento como mareo, vibración ocupacional, efectos de explosivos o daños a las estructuras o edificaciones.
Las fuentes de vibración que cubre la presente guía son aquellas provenientes de la industria y el transporte, como ser equipamiento de excavación, ferrocarril, rieles o vías de tren y tráfico, y maquinaria industrial. No evalúa explosiones, vibraciones adentro de los vehículos, ni movimientos o riesgos estructurales ni estéticos en edificaciones.
La presente Guía no especifica un criterio de vibraciones relacionado con la sensibilidad de los equipamientos que pudieran contener los edificios. Es responsabilidad de los fabricantes de equipamiento sensible a las vibraciones el especificar las limitaciones al respecto y de los propietarios adaptar las construcciones a las mismas para evitar posibles daños.
Sistema de coordenadas
Esta Guía está orientada a valorar una vibración a lo largo de los ejes "x", "y" así como también a lo largo del eje "z".
Si bien las vibraciones en edificaciones que afectan al cuerpo entero se manifiestan mayoritariamente en los pisos, en ciertas ocasiones se deben registrar sus magnitudes sobre las paredes, en particular cuando existen revestimientos sobre los pisos (alfombras, plataformas, etc.).
Dado que el cuerpo humano no presenta la misma sensibilidad a las vibraciones sobre los diferentes ejes "x", "y" y "z" se debe asegurar la correcta aplicación de la ponderación en frecuencias para relevar las diferentes magnitudes de vibración sobre cada uno de los ejes cartesianos. En aquellos casos en que la orientación de la persona es desconocida o podría variar, se adoptará la mejor aproximación en la distribución de los ejes bajo análisis. Muchas veces, con el fin de determinar las características de la fuente de vibraciones, es conveniente mantener constante la distribución de los ejes a fin de poder analizar los resultados en forma consistente.
Tipos de vibraciones
Continua: es aquella vibración cuyo funcionamiento es ininterrumpido durante aproximadamente alguno de los diferentes periodos de evaluación, día, noche o día y noche. Este tipo de categorización hace referencia a fenómenos mayoritariamente estacionarios y se evalúa mediante los valores de aceleración rms ponderada exhibidos en la Tabla 1.
Impulsiva: es aquella vibración de crecimiento rápido hasta un pico seguido por un decaimiento que puede o no involucrar varios ciclos de vibración (dependiendo de la frecuencia y de la amortiguación). También puede estar constituida por una aplicación de varios ciclos de aproximadamente la misma amplitud, de corta duración, típicamente menor a 2 segundos. Las vibraciones impulsivas (con ocurrencia no mayor a tres dentro del período de evaluación) serán evaluadas mediante la comparación con los valores de aceleración presentados en la Tabla 2.
Intermitente: es aquella vibración cuyo funcionamiento continuo es interrumpido periódicamente o sin ser interrumpido posee variaciones significativas de amplitud. Pueden ser generadas por fuentes impulsivas, repetitivas o de operación intermitente, pero que produciría una vibración continúa si operase continuamente (por ejemplo maquinaria intermitente, vías de trenes y el tránsito urbano). Este tipo de vibración se evalúa mediante el descriptor VDV (Valor de Dosis de Vibración) cuyos valores de referencia se exponen en la Tabla 3.
Sistema de medición
El sistema de medición debe incluir la siguiente instrumentación:
La totalidad del sistema de medición debe asegurar un rango de validez de funcionamiento para el rango de frecuencias de análisis de las vibraciones, es decir, de 1 Hz a 80 Hz.
Para el análisis de las vibraciones se podrán utilizarán filtros ponderadores o filtros de banda de tercio de octava de acuerdo con la norma IRAM 4081.
Se preferirá el empleo de equipos que incluyan las ponderaciones de frecuencias conformes a las tablas abajo expuestas, como se definen en la norma BS 6841-1987.
El sistema de medición deberá contar con certificación válida emitida por un organismo autorizado a tal efecto. Dicha certificación deberá renovarse cada dos años.
Filtros ponderadores
Las ponderaciones de frecuencia a aplicar para cada eje deberán ser:
En caso de no poseer filtros ponderadores se necesitará un instrumento que permita el análisis por tercios de octavas de frecuencias, normalizadas éstas de acuerdo con la norma BS 6841-1987 o IEC 61260-1995.
Luego, los valores rms obtenidos en cada banda deberán ser afectados por los valores correspondientes a los filtros ponderadores definidos en la norma BS 6472-1992. En las tablas 4 y 5 se exponen valores en dB aproximados, correspondientes a los exhibidos en la tabla 3 de la BS 6841-1987:
| Wd (ejes "x", "y") | Wg (eje "z") | |||
| Hz (Hz) | dB | Hz | dB | |
| 1.0 | 0.0 | 1.0 | -6.0 | |
| 1.3 | 0.0 | 1.3 | -5.1 | |
| 1.6 | 0.0 | 1.6 | -4.0 | |
| 2.0 | 0.0 | 2.0 | -3.0 | |
| 2.5 | -1.9 | 2.5 | -2.0 | |
| 3.2 | -3.9 | 3.2 | -1.0 | |
| 4.0 | -6.0 | 4.0 | 0.0 | |
| 5.0 | -8.0 | 5.0 | 0.0 | |
| 6.3 | -10.0 | 6.3 | 0.0 | |
| 8.0 | -12.0 | 8.0 | 0.0 | |
| 10.0 | -14.0 | 10.0 | -1.9 | |
| 12.5 | -15.9 | 12.5 | -3.9 | |
| 16.0 | -18.1 | 16.0 | -6.0 | |
| 20.0 | -20.0 | 20.0 | -8.0 | |
| 25.0 | -21.9 | 25.0 | -9.9 | |
| 31.5 | -24.0 | 31.5 | -11.9 | |
| 40.0 | -26.0 | 40.0 | -14.0 | |
| 50.0 | -28.0 | 50.0 | -15.9 | |
| 63.0 | -29.9 | 63.0 | -17.9 | |
| 80.0 | -32.0 | 80.0 | -20.0 | |
Para frecuencias menores a 1 Hz ambos filtros exhiben atenuaciones, las que no serán relevantes debido a que el rango de validez de la medición y evaluación se establece desde 1 Hz a 80 Hz.
Métodos de fijación:
La fijación del acelerómetro a la superficie de medición que minimice los errores de medición será aquella que establezcan los fabricantes, la cual deberá estar asentada en el protocolo de medición. Para el caso en que los fabricantes no lo establezcan claramente se asumirá que existen dos tipos de acelerómetros, unos de mayor peso que los otros.
En todos los casos se maximizarán los esfuerzos para no reducir la frecuencia de resonancia del sistema bajo análisis ni del transductor a valores dentro del ancho de banda de interés (1- 80 Hz).
La masa del transductor y la unidad de monitoreo no deberá ser mayor que el 10 % del elemento de la edificación bajo análisis sobre el que fije. Los montajes deberán estar tan rígidos como sea posible.
El montaje del transductor podrá ser asegurado a la estructura de la edificación por medio de pernos de expansión, adhesivos rígidos o utilizando atracción magnética. No utilizar cinta adhesiva de doble lado bajo ningún concepto.
Condiciones de medición:
Ámbito y entorno de medición:
Como condición inicial a la toma de muestras de vibraciones se deberá asegurar un ámbito y entorno tranquilo y sin movimiento de personas con el fin de minimizar errores de medición o la captación de componentes de vibración no correspondientes al análisis en cuestión.
El cuerpo humano es más sensible a las vibraciones sobre el eje "z" que a aquellas sobre los ejes "x" e "y", sin embargo la exposición a una vibración será medida siempre en los tres ejes para que los resultados puedan ser evaluados y eventualmente combinados y comparados con el criterio.
Ambientes a analizar:
Se determinarán los ambientes a ser analizados. Se debe escoger un mínimo de 3 ambientes.
Se deberá tener especial cuidado en la elección de ambientes cuyos pisos contengan cámaras de aire o cavidades, los cuales no deberán ser transitados para asegurar minimizar los errores sistemáticos.
Transductor:
Se debe evitar el movimiento del cable de conexión del acelerómetro al analizador de frecuencias para no registrar señales producidas por triboelectricidad.
Todas las consideraciones que el responsable de la medición haya tenido en cuenta en la realización de la misma se harán constar en el informe.
Toma de muestras
Las muestras serán tomadas en los tres ejes "x", "y" y "z", preferentemente sobre cerramientos horizontales, en aquellas superficies en que el denunciante exprese percibir las molestias debidas a las vibraciones y en el momento de mayor intensidad.
En caso de no referirse éste a ninguna superficie en particular, se tomarán las muestras sobre los pisos de las habitaciones que el evaluador considere relevantes, en los puntos que se presuman no posean la mínima deflexión de la superficie, cuidando de no fijar el transductor sobre vigas o tirantes que rigidicen la misma. Además, los puntos de muestreo deberán situarse en coordenadas con diferentes distancias de las paredes "x" e "y", alejados de éstas un mínimo de 0.5 m.
En la siguiente figura se muestra un ejemplo de vista en planta del posicionamiento del transductor sobre la superficie de un departamento.
Se registrará un mínimo de 3 muestras por habitación a analizar, manteniendo constante la posición de los ejes "x" e "y", y para la evaluación se tomarán sólo los máximos valores de aceleración rms obtenidos por posición y por eje.
Magnitudes a registrar
Para la medición de vibraciones en pisos, aplicando factores de multiplicación por eje de kx = ky = kz = 1, tanto para los casos de personas "sentadas" como "de pie", con un tiempo de integración mayor o igual a 1 (uno) minuto, se realizará el registro, como mínimo, de:
Los valores de referencia y sus equivalencias a ser utilizados para los cálculos son:
Aceleración: 1 [m/s2] rms = 120 dB con referencia a 1xE-6 [m/s2].
Es imprescindible corroborar que los valores de vibración registrados estén como mínimo 5 dB por encima del valor de ruido propio del sistema de medición.
Método de evaluación de una vibración
Una vez reconocido el tipo de vibración, continua, impulsiva o intermitente, y realizado el registro de los valores correspondientes se procederá a la evaluación de los mismos.
Hasta tanto los avances internacionales en la materia a través de normas BS, ISO, DIN o IRAM no establezcan lo contrario, se utilizará el valor cuadrático medio (rms) de la aceleración ponderada en frecuencias según se estableció en los párrafos precedentes.
Se escogerá el mayor valor de aceleración rms registrado por cada eje de todas las mediciones realizadas para su evaluación según las tablas abajo expuestas.
1. Para una vibración continua e impulsiva en un ancho de banda de 1 Hz a 80 Hz:
Los valores aceptables de exposición humana a una vibración continua de tipo aproximadamente sinusoidal son dependientes del periodo del día y de la actividad tomando en cuenta el lugar en el espacio ocupado (ejemplo: un taller educativo, oficina, residencia o una vibración en un área crítica). Los valores preferidos para la aceleración de una vibración continua se muestran en la Tabla 1.
La Autoridad de Aplicación de la presente reglamentación podrá exceptuar situaciones particulares donde la vibración esté por encima de los valores preferidos (LMP), particularmente en los casos de disturbios temporales y eventos no frecuentes de poca duración, tales como proyectos de construcción o de excavación, espectáculos o eventos masivos.
2. Para una vibración impulsiva en un ancho de banda de 1 Hz a 80 Hz:
Los valores aceptables de exposición humana a una vibración impulsiva son dependientes del periodo del día y de la actividad tomando en cuenta el lugar en el espacio ocupado (ejemplo: un taller educativo, oficina, residencia o una vibración en un área crítica). Los valores preferidos para la aceleración de una vibración impulsiva se muestran en la Tabla 2.
La Autoridad de Aplicación de la presente reglamentación podrá exceptuar situaciones particulares donde la vibración esté por encima de los valores preferidos (LMP), particularmente en los casos de disturbios temporales y eventos no frecuentes de poca duración, tales como proyectos de construcción o de excavación, espectáculos o eventos masivos.
3. Para una vibración intermitente en un ancho de banda de 1 Hz a 80 Hz:
Para la evaluación de una vibración intermitente, se utilizará el descriptor VDV (Valor de Dosis de Vibración). La dosis de vibración es completamente descrita en BS 64-1992. Valores aceptables de dosis de vibración se presentan en la Tabla 3.
Para los casos de vibraciones intermitentes repetitivos de magnitud variable, el valor total de VDV para el periodo de interés (día o noche) será obtenido mediante la suma de los n valores de VDV mediante la siguiente fórmula:
, donde VDV; son los valores individuales de dosis
registrados.
Se tomarán como LMP los valores preferidos expuestos en la Tabla 3.
La Autoridad de Aplicación de la presente reglamentación podrá exceptuar situaciones particulares donde la vibración esté por encima de los valores preferidos (LMP), particularmente en los casos de disturbios temporales y eventos no frecuentes de poca duración, tales como proyectos de construcción o de excavación, espectáculos o eventos masivos.
Por encima de los valores preferidos, en aquellos casos que los registros superen los valores máximos (VM) establecidos en la Tabla 3 se entenderá que se afronta una situación de alto riesgo.