CAPÍTULO 5: ENSAYOS COMPARATIVOS DE MEDICIÓN DE POTENCIA...

CAPÍTULO 5 Ensayos comparativos de medición de potencia

1

CAPÍTULO 5: ENSAYOS COMPARATIVOS DE

MEDICIÓN DE POTENCIA SEGÚN LOS DOS MÉTODOS.

5.1.- INTRODUCCIÓN

Vamos a presentar en este capítulo los resultados obtenidos en el

laboratorio con el fin de realizar el estudio en que este proyecto se centra. Con

el objeto de no cargar demasiado al lector, se han separado los resultados que

aparecen a continuación, de las conclusiones que se incluyen en el capítulo

siguiente.

En primer lugar se comenta el cálculo del tiempo de reverberación,

indispensable para poder caracterizar el medio acústico en que se han

realizado los ensayos, y obtener el coeficiente de corrección por entorno que se

exige en la norma ISO-3744.

A continuación se muestran lo cálculos realizados para cada ensayo por

cada uno de los dos métodos que aquí se tratan, es decir, el método de cálculo

de la potencia a través de medidas de presión y el método que usa medidas de

intensidad. Con esto se ha querido hacer una comparativa entre el método

clásico de cálculo de la potencia acústica, el primero de los nombrados, y el

método más reciente que usa medidas de intensidad y presenta una serie de

ventajas que se intentarán poner de manifiesto con estas pruebas.

De los aproximadamente 35 ensayos que se han realizado a lo largo de

esta investigación, nos hemos quedado con los 11 que mejor se ajustan a la

normativa vigente. Se han desechado aquellos que no cumplieran con el grado

de precisión exigido, que para este proyecto es el de ingeniería (grado 2); así

como aquellos en los que se haya detectado algún tipo de duda acerca de su

validez por las razones que sean.


2

5.2.- CÁLCULO DEL FACTOR DE CORRECCIÓN POR ENTORNO

ACÚSTICO.

5.2.1.- CÁLCULO DEL TIEMPO DE REVERBERACIÓN CON 3

MEDIDAS Y EN BANDAS DE OCTAVA.

Siguiendo el método descrito en el capítulo 4 acerca de la utilización del

programa dBBATI, para el cálculo del tiempo de reverberación, y llevando a

cabo este cálculo a partir de 3 medidas de tiempo de reverberación en 3 puntos

distintos de la habitación, se llega finalmente al siguiente resultado:

Teniendo en cuenta lo que ya se vio en el capítulo 3, acerca de lo que la

norma determina para el cálculo del parámetro que nos ocupa, el valor que hay

que tomar en consideración de la gráfica obtenida, es aquél que aparece para

la banda centrada en 1kHz. Por tanto, en este caso el valor del tiempo de

reverberación queda:

sTrev

51,1=

Fig. 5.1


3

5.2.1.1.- Cálculo del coeficiente de corrección por entorno.

Veamos como queda el coeficiente de corrección por entorno acústico, a

partir del valor del tiempo de reverberación calculado.

dBAA

Sk

A5,141log102 =

⋅+⋅=

donde:

S(área de la superficie de medida)= 1,8 m2

21899,1716,0 m

T

VA ≈=

⋅=

siendo:

V(volumen de la habitación)= 7,4·6,5·3,6= 173,2 m3

T(tiempo de reverberación)= 1,51s

5.2.2.- CÁLCULO DEL TIEMPO DE REVERBERACIÓN CON 4

MEDIDAS Y EN TERCIOS DE OCTAVA.

Volvemos a realizar el cálculo pero ahora con 4 medidas y en tercios de

octava, obteniendo:

Fig. 5.2


4

Al igual que en el caso anterior, el valor del tiempo de reverberación

obtenido es el que aparece redondeado en la foto.

sTrev

54,1=

5.2.2.1.- Cálculo del coeficiente de corrección por entorno.

Veamos como queda el coeficiente de corrección por entorno acústico, a

partir del valor del tiempo de reverberación calculado.

dBAA

Sk

A5,141log102 =

⋅+⋅=

donde:

S(área de la superficie de medida)= 1,8 m2

21899,1716,0 m

T

VA ≈=

⋅=

siendo:

V(volumen de la habitación)= 7,4·6,5·3,6= 173,2 m3

T(tiempo de reverberación)= 1,54s

Nota: Como en ambos casos el resultado obtenido es el mismo prácticamente,

no hay que plantearse que valor coger para los cálculos de los ensayos

realizados.

5.3.- ENSAYOS

5.3.1.- DESCRIPCIÓN Y RESULTADOS DEL CASO BASE

5.3.1.1.- Cálculo de Lw a partir de medidas de P


5

47,4

49,6

49,1 47,9 47,4

RUIDO DE FONDO

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 4,48101

log101

1,0=

⋅=′′ ∑

=

′′⋅

Como podemos comprobar, el ruido de fondo tiene un nivel lo bastante

bajo como para despreciarlo sin cometer un error apreciable, puesto que hay

una diferencia de más de 15 dB respecto del nivel con la fuente en

funcionamiento. Por este motivo, de aquí en adelante no volveremos a mostrar

este cálculo a no ser que exista un cambio significativo en las condiciones del

entorno de ensayo, en cuyo caso se incluirá el cálculo y se justificará su

inclusión en relación con lo aquí descrito.

Es cierto que la medida no cumple totalmente la norma ISO-3744,

puesto que habría que haber llevado a cabo medidas también en los vértices

de nuestro cubo, en lugar de sólo en el centro de las caras, pero está claro que

esto no habría cambiado de forma significativa el resultado ni la conclusión del

mismo, por lo que consideramos perfectamente válido el planteamiento

expuesto.


6

71,7

71,0

70,2

73,2

71,1

72,0

73,0 70,8 73,5

FUENTE EN

FUNCIONAMIENTO

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 0,72101

log101

1,0=

⋅=′ ∑

=

′⋅

Si aplicamos la corrección por entorno:

dBAkLLAPAPFA

5,702 =−′=

Y finalmente, el valor de Lw para este caso queda:

dBAS

SLL

o

PFAWA0,73log10 =

⋅+=

5.3.1.2.- Cálculo de Lw a partir de medidas de I

Usando la sonda de intensimetría acústica y el programa dBFA, se

obtiene el siguiente resultado para la potencia acústica:


7

dBALWA

8,72=

5.3.2.- ENSAYO PARA COMPROBACIÓN DE LA REPETIBILIDAD.

Repetimos exactamente las mismas condiciones que en el ensayo

llamado caso base, para comprobar si los ensayos que se han realizado tienen

una repetibilidad aceptable.

Fig. 5.3


8

71,7

71,2

70,6

73,2

71,6

71,2

73,1 71,0 72,9

5.3.2.1.-Cálculo de Lw a partir de medidas de P

FUENTE EN

FUNCIONAMIENTO

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 9,71101

log101

1,0=

⋅=′ ∑

=

′⋅


dBAkLLAPAPFA

4,702 =−′=


dBAS

SLL

o

PFAWA9,72log10 =

⋅+=





9

73,8 73,3

71,9

73,4

71,6 70,4

72,4 74,2 75,2 73,6 72,3 71,4

70,2 70,7 73,2

72,9 72,9

73,6

72,5 74,0 76,8

75,7 71,8 71,3 71,8 72,7 76,3

71,6 71,0

73,4 74,3

dBALWA

1,72=

5.3.3.- ENSAYO CON AUMENTO DE LA DISCRETIZACIÓN.


FUENTE EN

FUNCIONAMIENTO

Fig. 5.4


10

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 2,73101

log101

1,0=

⋅=′ ∑

=

′⋅


dBAkLLAPAPFA

7,712 =−′=


dBAS

SLL

o

PFAWA2,74log10 =

⋅+=




dBALWA

3,72=

5.3.4.- ENSAYO CON RUIDO DE FONDO ELEVADO.

Una de las grandes ventajas de las medidas de intensidad frente a las

de presión, es que a las primeras no les afecta el efecto de los ruidos de fondo,

puesto que como ya se comentó en el capítulo 2, al tener carácter vectorial y al

Fig. 5.5


11

74,6

76,7

75,0

79,7

76,5

77,8

80,9 73,3 83,3

llevarlas a cabo sobre una superficie cerrada, las fuentes externas influyen

sobre unas caras con un sentido y sobre las otras con el opuesto, quedando

una influencia neta de 0. Para comprobarlo, hemos llevado a cabo un ensayo

en el que el ruido de fondo es inaceptable para el cálculo de la potencia

acústica a través de medidas de presión, según se indica en la norma ISO-

3744. Así podremos comprobar si el valor que nos arroja la sonda es o no

independiente del ruido de fondo.


RUIDO DE FONDO


12

75,7

77,6

75,4

77,1

78,4

78,6

79,9 78,3 82,3

FUENTE EN

FUNCIONAMIENTO

Está claro que en este caso, puesto que nuestro objetivo es

precisamente aumentar el ruido de fondo hasta un nivel que no permita

despreciarlo, habrá que realizar los cálculos correspondientes a éste:

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 7,78101

log101

1,0=

⋅=′′ ∑

=

⋅

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 6,78101

log101

1,0=

⋅=′ ∑

=

′⋅

( ) dBAk AL

A3,1101log10

1,0

1 =−⋅−=∆−

dBLLLPAPAA

1,0−=′′−′=∆

Habrá que aplicar el valor máximo del coeficiente de corrección por

ruido de fondo que es de 1,3, según se detalla en la norma ISO-3744, dado que

si realizamos el cálculo con los valores del ensayo, obtendríamos un

coeficiente de valor infinito. Así en este caso nos quedaría:

dBAkkLLAAPAPFA

8,755,13,16,7821 =−−=−−′=

Y el valor de la potencia acústica queda, para este caso:


13

dBAS

SLL

o

PFAWA3,78log10 =

⋅+=


Usando la sonda de intensimetría acústica y el programa dBFA, se obtiene

el siguiente resultado para la potencia acústica:

dBALWA

2,72=

Como se puede ver, en este caso el valor que nos arroja el método

basado en las medidas de presión, se aleja mucho de los valores que hemos

obtenido para los demás ensayos, por lo que debería ser tomado como un

valor erróneo o, al menos, como un mal resultado.

Por otro lado, podemos observar que la sonda intensimétrica junto con el

programa dBFA, nos arrojan un resultado que prácticamente coincide con el

obtenido para el caso base, en el que el ruido de fondo era despreciable, por lo

que se puede concluir que en las medidas de intensidad, el ruido de fondo no

es un factor relevante, ni siquiera influyente, lo cual ya ha sido explicado en el

apartado correspondiente del presente proyecto.

Fig. 5.6


14

71,4

70,8

69,1

75,1

72,9

74,1

73,1 71,7 71,3

5.3.5.- ENSAYO AL AIRE LIBRE.

Para comprobar la influencia del entorno acústico, se diseñó un ensayo

en un entorno distinto. Concretamente al aire libre, con lo cual los problemas

derivados de las reflexiones deberían desaparecer o, cuanto menos, verse

atenuados.


FUENTE EN

FUNCIONAMIENTO

En este caso tampoco se ha realizado el cálculo del nivel de presión del

ruido de fondo, puesto que un ensayo precedente de las mismas

características, arrojaba un valor para el mismo que distaba mucho de ser

relevante, por lo que en esta ocasión las medidas necesarias para calcular el

coeficiente de corrección por ruido de fondo se han obviado.

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 5,72101

log101

1,0=

⋅=′ ∑

=

′⋅


15

El método de determinación del coeficiente de corrección por entorno

acústico que usa el tiempo de reverberación del entorno, no es válido según se

señala en la norma ISO-3744, para medidas al aire libre.

Es lógico pensar, por otro lado, que en medidas exteriores, la corrección

por entorno acústico, que lo que pretende es contrarrestar el error que las

reflexiones introducen en las medidas, no deba aplicarse, por lo que se

prescinde de ella en los cálculos siguientes.

dBALLPAPFA

5,72=′=


dBAS

SLL

o

PFAWA0,75log10 =

⋅+=




dBALWA

2,74=

Fig. 5.7


16

5.3.6.- ENSAYO CON LA FUENTE FUERA DE LA SUPERFICIE DE

MEDIDA.

Este ensayo está pensado para comprobar el hecho de que el

procedimiento para calcular la potencia acústica a través de la intensidad, sólo

mide la potencia de lo que se encuentra encerrado en el interior de la superficie

de medida. Por este motivo, no se ha llevado a cabo el ensayo para calcular la

potencia acústica a través de medidas de presión.




Fuente Fig. 5.8

Fig. 5.9


17

dBALWA

4,56=

5.3.7.- ENSAYO PARA ESTUDIO DE LA DIRECTIVIDAD

Con este ensayo se han querido obtener resultados que nos ayuden a

explicar el fenómeno de la directividad en la sonda de intensidad. Por este

motivo, aquí tampoco se ha realizado el cálculo de la potencia acústica

mediante medidas de presión.

Hemos realizado la medida igual que en el caso base, pero orientando el

eje de la sonda de forma que exista un ángulo de 45º entre este y el eje de

cada segmento.




dBALWA

5,70=

Fig. 5.10


18

71,4 72,0

71,6 70,2

71,0 71,1 70,1 69,7

73,1

71,3 70,9 71,3 71,5

71,9

72,9 71,1 71,9

5.3.8.- ENSAYO CON AUMENTO DEL TIEMPO DE MEDIDA

Los ensayos de cálculo de potencia a través de la intensidad que se

incluyen a continuación, bien se podrían desechar por el resultado tan alejado

del que nosotros hemos considerado como bueno que arrojan; sin embargo,

puesto que en su realización se incluyó una variación del tiempo de medida de

la sonda, nos serán de utilidad para explicar como afecta este parámetro a los

resultados de las medidas de intensidad.

Por otro lado, las medidas de presión tampoco son correctas, puesto que

se han realizado aquí más de las que se piden en la norma, aunque como ya

veremos, este hecho no afecta significativamente al resultado obtenido.


FUENTE EN

FUNCIONAMIENTO

dBAN

L

N

i

L

PA

PAi 4,71101

log101

1,0=

⋅=′ ∑

=

′⋅

Introduciendo la corrección por entorno queda:

dBAkLLAPAPFA

9,692 =−′=



19

dBAS

SLL

o

PFAWA4,72log10 =

⋅+=


Usando de nuevo la sonda G.R.A.S. modelo 50 AI, se obtiene el

siguiente resultado para la potencia:

dBALWA

6,70=

5.3.8.3.- Cálculo de Lw a partir de medidas de I (Repetibilidad)

Volvemos a realizar el ensayo con la sonda de intensimetría para

comprobar la repetibilidad de las medidas usando este equipo:

dBALWA

6,70=

5.3.8.4.- Cálculo de Lw a partir de medidas de I (30 s de tiempo de

medida)

Volvemos a realizar el ensayo con la sonda pero aumentando ahora el

tiempo de medida; actuación que se indica en la norma en caso de que se

necesite un mayor grado de precisión.

Realizando la variación comentada, que concretamente consiste en

aumentar de 20 a 30 s el tiempo de medida, se obtiene el siguiente resultado:

dBALWA

1,71=

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