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Niveles ambientales (ISO 1996-1/-2)

Normas aplicables: ISO 1996BS 7445

Una comunidad no oye un único : oye un día cuyas tardes y noches pesan más, una fuente cuyos tonos o impulsos molestan más allá de su energía, y una medición tomada sobre un fondo residual con una confianza finita. La mitad tonal de esa frase es esta página; la mitad impulsiva pertenece a Prominencia de sonidos impulsivos, que mide el ajuste que la Tabla A.1 de ISO 1996-1 solo tabula. Esta página es la cadena de evaluación regulatoria construida sobre los niveles por periodo medidos: los descriptores de jornada completa / y los niveles de evaluación compuestos de ISO 1996-1, y los procedimientos de determinación de ISO 1996-2 que hacen defendible el número declarado: el ajuste tonal, la corrección de ruido residual y el balance de incertidumbre de medida.

El cálculo de niveles en sí, las integrales de /, los niveles percentiles , el SEL y la dosis de ruido que producen los niveles por periodo que esta página consume, es Niveles integrados y estadísticos; todo lo de aquí supone que esos valores por periodo ya están calculados.

Ruido ambiental: Lden, Ldn y niveles de evaluación (ISO 1996-1)

Sección titulada «Ruido ambiental: Lden, Ldn y niveles de evaluación (ISO 1996-1)»

La evaluación regulatoria del ruido pondera más las tardes y las noches. lden() implementa el nivel día-tarde-noche de ISO 1996-1:2016 (3.6.4: +5 dB tarde, +10 dB noche, periodos 12/4/8 h por defecto, ajustables porque cada país los define distinto), ldn() la variante día-noche (3.6.5) y composite_rating_level() el compuesto general de jornada completa del apartado 6.5 (Fórmulas 5-6) para periodos arbitrarios con ajustes por fuente o carácter (Tabla A.1: p. ej. +5 dB impulsivo regular, +12 dB altamente impulsivo, +3 a +6 dB tonos prominentes):

from phonometry import environment
l = environment.lden(63.2, 58.1, 51.4) # desde LAeq por periodo
r = environment.composite_rating_level([
(63.2, 12, 0.0), # día
(58.1, 4, 5.0), # tarde (+5)
(51.4, 8, 10.0), # noche (+10)
])
print(round(l, 2), round(r, 2)) # 62.66 62.66

Los dos coinciden hasta el último dígito, que es lo que quiere enseñar el fragmento: lden es composite_rating_level con los tres periodos de ISO 1996-1 y sus ajustes por franja horaria ya rellenados.

Perfil LAeq urbano sintético de 24 horas con las bandas de día, tarde y noche, los niveles por periodo ponderados con +5 y +10 dB y el Lden resultantePerfil LAeq urbano sintético de 24 horas con las bandas de día, tarde y noche, los niveles por periodo ponderados con +5 y +10 dB y el Lden resultante

El mismo día ponderado de tres maneras: la banda de tarde se eleva 5 dB y la de noche 10 dB antes del promedio energético 12/4/8 h, y por eso un de 64,3 dB queda por encima de cualquier nivel horario de la noche.

Qué significan esos 64,3 dB. Conviene llevar la escala encima: una noche rural se queda en cuarenta y tantos dB, una calle residencial tranquila a mitad de los cincuenta, una fachada en una arteria urbana con tráfico en la parte alta de los sesenta, y la Directiva de ruido ambiental publica los mapas estratégicos en bandas de de 5 dB a partir de 55 dB. Las ponderaciones de +5 y +10 dB son el precio de la exposición a las horas en que la gente está en casa y durmiendo, así que una fuente de tarde o de noche mueve el mucho más de lo que sugiere su cuota de energía: en el perfil de arriba la tarde es 1,8 dB más silenciosa que el día y dura un tercio, y aun así la ponderación de +5 dB le da el 36 % de la energía que compone los 64,3 dB frente al 51 % del día. Dos límites al leerlo. El indicador declarado es un promedio a largo plazo: ISO 1996-1 define sus periodos sobre un intervalo de tiempo de largo plazo, normalmente un año, así que el día resuelto aquí es una muestra de un y no un . Y el número es una exposición, no una respuesta; ISO 1996-1 lleva anexos que traducen un o un ajustado en un porcentaje estimado de población altamente molesta, que es informativo y no está implementado aquí.

Mostrar el código de esta figura
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from phonometry import environment
# LAeq horario sintético de una vía urbana (dB), horas 00 a 23
laeq_h = np.array([48, 46, 45, 45, 46, 50, 56, 64, 66, 65, 63, 63,
64, 63, 63, 64, 65, 66, 65, 64, 63, 62, 61, 50], dtype=float)
def period_leq(idx):
return 10 * np.log10(np.mean(10 ** (laeq_h[idx] / 10))) # media energética
ld = period_leq(np.arange(7, 19)) # día 07-19
le = period_leq(np.arange(19, 23)) # tarde 19-23
ln_ = period_leq(np.r_[23, np.arange(0, 7)]) # noche 23-07
l_den = environment.lden(ld, le, ln_)
print(f"Lden = {l_den:.1f} dB") # Lden = 64.3 dB
fig, ax = plt.subplots()
ax.axvspan(19, 23, color="C1", alpha=0.15) # tarde
ax.axvspan(23, 24, color="C0", alpha=0.15); ax.axvspan(0, 7, color="C0", alpha=0.15)
ax.step(np.arange(25), np.r_[laeq_h, laeq_h[-1]], where="post",
color="0.3", label="LAeq horario")
ax.hlines(ld, 7, 19, color="C2", linestyle="--", label="Ldía (+0 dB)")
ax.hlines(le + 5, 19, 23, color="C1", linestyle="--", label="Ltarde + 5 dB")
ax.hlines([ln_ + 10, ln_ + 10], [23, 0], [24, 7], color="C0",
linestyle="--", label="Lnoche + 10 dB")
ax.hlines(l_den, 0, 24, color="C3", linewidth=2, label=f"Lden = {l_den:.1f} dB")
ax.set(xlabel="Hora del día", ylabel="Nivel [dB]", xlim=(0, 24))
ax.legend(loc="upper left", fontsize=8, ncol=2)
plt.show()

Parámetros de lden() / ldn() / composite_rating_level()

Sección titulada «Parámetros de lden() / ldn() / composite_rating_level()»
FunciónParámetros claveNotas
lden(lday, levening, lnight, hours=(12, 4, 8)) por periodo [dB]; hours debe sumar 24+5 dB tarde, +10 dB noche (3.6.4)
ldn(lday, lnight, hours=(15, 9))+10 dB noche (3.6.5)
composite_rating_level(periods)iterable de (level_db, hours, adjustment_db); horas positivas, finitas y sumando 24Fórmulas generales (5)-(6); ajustes según la Tabla A.1

Dónde pones el micrófono cambia el número: ISO 1996-2 fija las posiciones del receptor y sus correcciones de fachada. El diagrama es contexto de medida; aplica las correcciones a tus niveles antes de nada de lo que hay en esta página:

Posiciones de medida de ruido ambiental según ISO 1996-2: campo libre, a 2 m de la fachada y enrasado, con sus correccionesPosiciones de medida de ruido ambiental según ISO 1996-2: campo libre, a 2 m de la fachada y enrasado, con sus correcciones
Posición del micrófonoCorrección para llegar a la referencia incidente (campo libre)La condición bajo la que se cumple
Campo sonoro incidente0 dB, esta es la condición de referenciaNinguna superficie reflectante salvo el suelo lo bastante cerca como para importar
Enrasado en la fachadaRestar hasta 6 dB; exactamente 5,7 dB cuando se cumplen las condiciones del Anexo BPlano de fachada dentro de ±0,05 m en 1 m alrededor del micrófono, y a más de 1 m de cualquier borde del muro
De 0,5 m a 2 m por delante de la fachadaRestar hasta 3 dB; exactamente 3 dB cuando se cumplen las condiciones del Anexo BUna situación por lo demás abierta. No se recomienda con incidencia casi rasante, y un cañón urbano o una manzana densa pueden agrandar mucho la diferencia real

(ISO 1996-2:2017, 9.2.1 y Anexo B. Para cartografía general en zonas residenciales de varias plantas, ese mismo apartado fija la altura del micrófono en (4,0 ± 0,2) m.)

La razón de que las dos correcciones no sean sin más 6 y 3 dB es la interferencia. Enrasado, la onda directa y la reflejada están en fase en toda la superficie, así que la duplicación es coherente y de banda ancha, y por eso el Anexo B recomienda esta posición, y no la de 3 dB, para fuentes estacionarias y bajas frecuencias. A dos metros, la diferencia de camino es finita y depende de la frecuencia, así que los 3 dB son un promedio de caso ideal que rompe un cañón urbano o un edificio próximo; la Tabla B.1 sitúa la incertidumbre típica de la corrección en 0,4 dB para cualquiera de las dos posiciones con ruido de tráfico desde todos los ángulos, pero en 2,0 dB para la posición de 5,7 dB y 1,0 dB para la de 3 dB con incidencia predominantemente rasante.

Dos consecuencias para todo lo que sigue. lden, ldn y composite_rating_level consumen el nivel corregido, así que aplicar la corrección es un paso del lector y ninguna función de esta página lo hará. Y el nivel declarado siempre tiene que nombrar su posición y decir si se aplicó corrección, regla que la norma enuncia en ese mismo apartado y razón por la que un indicador de fachada de la Directiva de ruido ambiental, que está definido para incluir la reflexión, no debe corregirse en absoluto.

Combínalo con laeq() por periodo para ir de grabaciones a . El propio ajuste tonal se justifica por la vía de audibilidad tonal de la sección siguiente (alimentada, para el método de ISO/PAS 20065, por Audibilidad objetiva de tonos en ruido); los veredictos tone_to_noise_ratio() / prominence_ratio() de Tonos discretos prominentes son un cribado de emisión complementario, no la base del .

Determinación de niveles: ajuste tonal, ruido residual e incertidumbre (ISO 1996-2)

Sección titulada «Determinación de niveles: ajuste tonal, ruido residual e incertidumbre (ISO 1996-2)»

ISO 1996-2:2017 es la parte de determinación: cómo el nivel medido se convierte en nivel de evaluación y se declara con su incertidumbre. La suma del nivel de evaluación y las penalizaciones por franja horaria están en ISO 1996-1 (arriba); ISO 1996-2 aporta el ajuste tonal, la corrección de ruido residual y el balance de incertidumbre.

La medición que hay detrás de los números (apartado 5)

Sección titulada «La medición que hay detrás de los números (apartado 5)»

Todo lo de esta página supone un nivel obtenido como exige ISO 1996-2, y los requisitos son lo bastante breves como para enunciarlos enteros.

Toda la cadena (micrófonos, cables, pantallas antiviento, equipos de grabación y cualquier otro accesorio) cumple la clase 1 de IEC 61672-1, para aplicación en campo libre o en incidencia aleatoria según corresponda, y los filtros cumplen la clase 1 de IEC 61260 (5.1). En exteriores se usa siempre pantalla antiviento, y no hace desaparecer el ruido de viento: la propia estimación de la norma para un micrófono de 13 mm dentro de una pantalla antiviento de 90 mm es un nivel de ruido de viento con ponderación A de en torno a dB con el viento normal al diafragma y dB con el viento paralelo, en m/s, o sea 31 dB(A) a 5 m/s y 52 dB(A) a 10 m/s, es decir por encima del residual de una noche rural tranquila mucho antes de que el viento se acerque a un temporal. Los propios límites de tolerancia de la clase 1 solo se aplican entre −10 °C y +50 °C.

La calibración (5.2) es una comprobación al principio y al final de cada medición con un calibrador acústico de clase 1 según IEC 60942. El criterio de aceptación es explícito: sin reajuste alguno, las dos comprobaciones consecutivas deben diferir en ≤ 0,5 dB, y si no lo hacen se descarta todo lo medido desde la última comprobación satisfactoria. Esa es la regla que más a menudo le cuesta un día a una campaña, y por eso la comprobación de cierre no es opcional. Para vigilancia de varios días o más, toma el relevo ISO 20906.

La verificación (5.3) es un certificado válido de conformidad frente a IEC 61672-3, IEC 61260 e IEC 60942, emitido por un laboratorio que cumpla ISO/IEC 17025 con trazabilidad a patrones nacionales; el intervalo recomendado es de una vez al año y el intervalo máximo admisible es de dos años.

Los sensores meteorológicos llevan sus propios errores máximos permitidos (5.4), y son lo que el balance de incertidumbre de más abajo presupone tácitamente: ±0,5 K en temperatura, ±5,0 % en humedad relativa, ±0,5 hPa en presión barométrica, ±0,5 m/s en velocidad de viento y ±5° en dirección del viento.

Por último, un nivel ambiental medido solo es declarable con su contexto. El apartado 13 enumera lo que hay que registrar: la hora, el día y el lugar; la instrumentación y cómo se calibró; los niveles medidos y corregidos; los niveles percentiles con la base sobre la que se calcularon; la incertidumbre expandida estimada con su probabilidad de cobertura; los niveles de sonido residual durante la medición; los intervalos de tiempo; una descripción del emplazamiento que incluya la cubierta del suelo y las alturas del micrófono y de la fuente sobre él; y las condiciones de funcionamiento de la fuente, incluidos cuántos sucesos de cada categoría se capturaron.

Ajuste tonal (método de ingeniería, Anexo C de ISO 1996-2:2007)

Sección titulada «Ajuste tonal (método de ingeniería, Anexo C de ISO 1996-2:2007)»

La edición de 2017 abandonó el algoritmo autocontenido y remite en su lugar a ISO/PAS 20065 (Audibilidad objetiva de tonos en ruido); lo que conserva es la tabla del Anexo J que convierte una audibilidad media en un ajuste entero. El algoritmo de 2007 es el implementado aquí, porque funciona sobre un único espectro. A partir del nivel tonal sumado en energía y el nivel de ruido enmascarante en la banda crítica alrededor de un tono, la audibilidad sobre el umbral de enmascaramiento es dB (Fórmula (C.3)), y el ajuste es para , para y por encima (Fórmulas (C.4)–(C.6)). El ancho de banda crítico es 100 Hz hasta 500 Hz y el 20 % de por encima (Tabla C.1). El método de cribado en tercios de octava (tonal_seeking_survey) marca una banda que supera a ambas vecinas en 15/8/5 dB (baja/media/alta), y tonal_adjustment_from_mean_audibility mapea la audibilidad media de ISO/PAS 20065 a (Tabla J.1).

La cadena son tres funciones, no una: tonal_audibility(Lpt, Lpn, fc) devuelve a partir de la Fórmula (C.3), tonal_adjustment(dLta) lo lleva a por las Fórmulas (C.4)-(C.6), y assess_tonal_audibility(...) combina las dos con critical_bandwidth en el resultado representable que usan los fragmentos de abajo. Las dos funciones de nivel más bajo son las que la guía de la normativa española y la guía de aerogeneradores citan por su nombre, así que merece la pena llamarlas directamente cuando solo se quiere un paso.

Ajuste tonal Kt de ISO 1996-2 como función a tramos de la audibilidad tonal: cero por debajo de 4 dB, creciendo linealmente hasta 6 dB entre 4 y 10 dB, y 6 dB por encima, con los cuatro ejemplos resueltos del Anexo C.5 y un tono de rango medio marcadosAjuste tonal Kt de ISO 1996-2 como función a tramos de la audibilidad tonal: cero por debajo de 4 dB, creciendo linealmente hasta 6 dB entre 4 y 10 dB, y 6 dB por encima, con los cuatro ejemplos resueltos del Anexo C.5 y un tono de rango medio marcados

El ajuste satura por los dos extremos: por debajo de 4 dB de audibilidad un tono no cuesta nada y por encima de 10 dB no cuesta más de 6 dB, así que toda la decisión vive en una ventana de 6 dB de . Los cuatro ejemplos del Anexo C.5 caen dentro de esa ventana o por encima de ella.

Mostrar el código de esta figura
import matplotlib.pyplot as plt
from phonometry import environment
# El ejemplo resuelto es el Ejemplo 2 del Anexo C.5 de ISO 1996-2:2007 (dos
# tonos cerca de 400 Hz): la edición de 2017 abandonó el algoritmo y con él sus
# ejemplos, así que los números de abajo vienen de la edición que lleva el método.
# ISO 1996-2:2007 Anexo C.5, Ejemplo 2 (dos tonos cerca de 400 Hz):
res = environment.assess_tonal_audibility(tone_level=54.1, masking_noise_level=45.2,
centre_frequency=430.0)
print(res.audibility, res.adjustment) # ΔLta ≈ 11.1 dB -> Kt = 6 dB
res.plot(language="es")
plt.show()

Corrección de ruido residual (apartado 10.4)

Sección titulada «Corrección de ruido residual (apartado 10.4)»

residual_sound_correction() aplica (Fórmula (16)). Con un residual dentro de 3 dB del nivel medido no se permite corrección alguna: el valor declarable es entonces el nivel medido sin corregir , como cota superior del sonido específico (expuesto como reportable_upper_bound, con reliable=False). gaussian_residual_level() estima el residual a partir de niveles percentiles (Anexo I) y rechaza ordenaciones de percentiles invertidas.

Incertidumbre de medición (apartado 4, Anexo F)

Sección titulada «Incertidumbre de medición (apartado 4, Anexo F)»

combined_standard_uncertainty() forma (Fórmula (2)) y expanded_uncertainty() aplica (95 %) o (80 %); residual_correction_uncertainty() lleva la sensibilidad de la corrección residual (Fórmulas (F.7)/(F.8)) y uncertainty_from_repeated_measurements() la incertidumbre típica de mediciones repetidas: la vía primaria en el dominio de energía (Fórmulas (17)+(19)), con el sustituto en niveles de la Nota 2 (Fórmula (20)) declarado al lado como approximate_uncertainty y un aviso cuando los niveles se dispersan más de 3 dB, donde el sustituto se infla desmesuradamente.

from phonometry import environment
tonal = environment.assess_tonal_audibility(54.1, 45.2, 430.0) # TonalAssessmentResult
kt = tonal.adjustment # 6 dB
tonal.plot() # esta audibilidad sobre la curva de Kt, como en la figura de arriba
corr = environment.residual_sound_correction(measured_level=58.0, residual_level=50.0)
# Tabla G.2: una hora junto a una carretera en condiciones favorables. Las cinco
# contribuciones son el nivel medido (0,5 dB escalado por la sensibilidad de F.7),
# las condiciones de funcionamiento de la fuente (1000 vehículos contados,
# 10/sqrt(1000)), la meteorología, la corrección por posición del micrófono y el residual.
u = environment.combined_standard_uncertainty([0.59, 0.3, 2.0, 0.40, 0.38])
print(round(u, 2)) # 2.18 dB (G.2)
print(round(environment.expanded_uncertainty(u), 2)) # 4.36 dB (k = 2)

La lista no son cinco números anónimos. Es el balance de la Tabla G.2 de ISO 1996-2:2017 y cada entrada tiene nombre, origen y tamaño:

ContribuciónDe dónde sale
Nivel medido dB, que ya absorbe los 0,5 dB por defecto del propio sonómetro de clase 1, multiplicado por la sensibilidad de la corrección residual de la Fórmula (F.7)0,59 dB
Condiciones de funcionamiento de la fuente1 000 vehículos contados, (Fórmula (8))0,30 dB
Meteorologíacondiciones favorables, Fórmula (12)2,00 dB
Posición del micrófonola corrección de +5,7 dB de enrasado en fachada del Anexo B0,40 dB
Sonido residual dB con dB, a través de la sensibilidad de la Fórmula (F.8)0,38 dB

combined_standard_uncertainty también acepta pares , así que no hace falta premultiplicar a mano los coeficientes de sensibilidad, y residual_correction_uncertainty proporciona exactamente los dos coeficientes de las Fórmulas (F.7)/(F.8), que crecen sin límite a medida que el residual se acerca al nivel medido, que es el mismo precipicio de 3 dB de antes visto desde el lado de la incertidumbre.

Ahora lee la columna. El término meteorológico vale por sí solo 2,0 dB y decide la respuesta: quítalo y la incertidumbre combinada cae de 2,18 dB a 0,86 dB. El instrumento no está ni de lejos en lo alto de la lista. Un sonómetro de clase 1 no hace exacta una medición ambiental: lo que lo decide es cuán representativas fueron las condiciones de propagación y el funcionamiento de la fuente durante esa hora, y por eso la forma más barata de encoger es medir más a menudo, que es para lo que está uncertainty_from_repeated_measurements.

  • Cubierto

    El , el y el nivel de evaluación compuesto de la ISO 1996-1:2016 (apartado 6.5, environment.lden/ldn/composite_rating_level); y el ajuste tonal del anexo C de la ISO 1996-2:2007 junto con la corrección de ruido residual (apartado 10.4), el balance de incertidumbre de medida (apartado 4, anexo F), el mapeo de audibilidad media del anexo J y el método de cribado del anexo K de la ISO 1996-2:2017.

  • No cubierto

    La ISO 1996-2 fija las posiciones del receptor y las correcciones de fachada que convierten una medida en bruto en el nivel que esperan las funciones de esta página: esos procedimientos de posición y corrección no están implementados, solo la aritmética que sigue una vez aplicados.

¿Qué penalizaciones aplica Lden a la tarde y a la noche?

Sección titulada «¿Qué penalizaciones aplica Lden a la tarde y a la noche?»

, el nivel día-tarde-noche de ISO 1996-1:2016 (3.6.4), suma +5 dB al nivel de tarde y +10 dB al de noche antes de promediar energéticamente el día completo, con periodos por defecto de 12, 4 y 8 horas, ajustables porque cada país los define distinto. La variante día-noche (3.6.5) conserva solo la penalización de +10 dB de noche.