ANÁLISIS DE RUIDO EN ÁREAS DE UNA CENTRAL TERMOELÉCTRICA

Ing. Luis Felipe Sexto Cabrera

Centro de Estudio de Innovación y Mantenimiento (CEIM / ISPJAE)

Instituto Superior politécnico "José Antonio Echeverría"

Ciudad de La Habana, Cuba

http://www.ispjae.cu/centros/CEIM/index.htm

 


Resumen: El trabajo aborda los aspectos más significativos que se derivan de las mediciones de ruido efectuadas en áreas de la Central Termoeléctrica Habana, en enero del 2000. Y realiza una caracterización del paisaje sonoro inherente a la sala de máquinas dónde se encuentran, en explotación, tres grupos de turbogeneradores de 100 MW cada uno. También se ofrecen los resultados en otras zonas importantes de la planta. Se exponen las emisiones características de algunos equipos bajo condiciones de campo directo y reverberante. Además, se valoran algunos riesgos que afectan al personal expuesto y se mencionan acciones necesarias para contrarrestar los efectos de la contaminación sonora. Entre los parámetros empleados para la evaluación del ruido se hallan el nivel sonoro con ponderación AF, el nivel sonoro continuo equivalente, los valores máximo y mínimo, el análisis de frecuencias, el tiempo de exposición y el índice NR (noise rating curves). También, se tratan criterios y recomendaciones dadas por ISO, EPA y NIOSH.


 

 

INTRODUCCIÓN

Formando parte de los trabajos que realiza el Centro de Estudio de Innovación y Mantenimiento (CEIM), se realizó un sondeo para la cuantificación de los niveles de ruido emitidos por algunas áreas de la Central Termoeléctrica (CTE) Habana, ubicada en el poblado costero de Santa Cruz del Norte en La Habana, Cuba. El estudio pretende alertar sobre la peligrosidad, para la salud, de los niveles que tienen lugar en sitios claves de la planta. Y aunque se brindan algunos datos relativos a las características de emisión de algunas máquinas, no puede hablarse aquí del concepto de "firma sonora" de las mismas, por requerirse de un estudio más exhaustivo.

El ruido es uno de los contaminantes más subestimados a pesar de ser omnipresente y tener un efecto acumulativo sobre la salud. En la industria es casi inevitable la emisión de elevados niveles, pero no en todos los casos el ruido producido en una planta es necesario. Existen un número significativo de situaciones que promueven la generación de niveles evitables. Por ejemplo, la central termoeléctrica es por naturaleza ruidosa. Sin embargo, la existencia de salideros de vapor, solturas mecánicas, desalineamiento en los conjuntos y en general de todos lo defectos que provoquen vibraciones excesivas, tenderá a incrementar el nivel de emisión natural de la planta. Los altos niveles sonoros se propagan a través del aire (ruido aéreo) y de la edificación (ruido estructural).

Un aspecto de importancia capital relacionado con el nivel nocivo de emisiones acústicas lo constituye el riesgo que corre el personal de la CTE durante su jornada de trabajo. Investigaciones asociadas a la realización de este estudio-diagnóstico de ruido, reflejó que el personal de la planta desconoce los riesgos que corre y la magnitud de los niveles a los que se expone en un día cualquiera de trabajo. Tampoco tienen una idea clara de los peligros para la salud a que están sometidos. Y si bien la sección de protección e higiene del trabajo vela por el uso obligatorio del casco, no lo hace tan vehementemente por los protectores auditivos. A esto se le suma la resistencia al uso de los protectores que opone una parte importante del personal, alegando incomodidad, falta de costumbre, incompatibilidad con el casco, temor a no escuchar una señal de alarma u anormalidad que se genere, etc.

 

MEDICIONES REALIZADAS

Se realizaron mediciones de nivel sonoro en varias áreas de interés para el personal de la planta. No sólo atendiendo el criterio de permanencia del personal, sino también a la influencia de las fuentes más significativas. Se recogieron registros en la sala de máquinas, en el área de la bomba de alimentar número 1, en la sala de control de unidad, en los talleres de automática y mecánica (de turno), en las bombas del sistema de circulación, en las bombas de drenaje de baja, en la llamadas cotas 00 y 1340 y en los alrededores de la planta.

 

Instrumentación

A continuación se detallan las características del instrumental utilizado para las mediciones. Estás últimas realizadas según lo que establece el procedimiento de medición general ACR-PMG del Centro de Estudio de Innovación y Mantenimiento (CEIM).

 

Tabla 1. Equipamiento empleado

Elemento

Marca

Modelo

Elemento

Marca

Modelo

Sonómetro

Brüel&Kjaer

2203

Filtro de octavas

Brüel&Kjaer

1613

Micrófono de condensador

Brüel&Kjaer

4145

Extensor

Brüel&Kjaer

VA 0039

Calibrador

Brüel&Kjaer

4230

-

-

-

 

Resultados de las mediciones

En la tabla 2 y 3 se reflejan los resultados de las mediciones realizadas en algunas áreas empleando la medición con ponderación AF y los niveles por bandas de octava, para así lograr una mejor caracterización. Estos resultados fueron tomados tratando de favorecer, lo mejor posible, el reflejo de la influencia del campo directo. Para lograrlo el micrófono se colocó a un metro de las máquinas en estudio.

 

Tabla 2. Resultados estadísticos

ÁREA

[dB(AF)]

LA

Lmáx

Lmín

Cota 00

95,0

95,5

94,5

Bomba de alimentar # 1

Motor

Bomba

-

99,0

97,5

-

100,0

99,0

-

98,0

96,5

Turbogrupo # 2

Zona I

Zona II

Zona III

Zona IV

Zona V

Zona VI

Zona VII

-

97,0

96,5

97,0

98,0

100,5

102,0

102,0

-

97,5

97,0

97,5

98,0

101,0

102,5

104,0

-

96,5

96,0

96,5

97,0

100,0

101,5

100,0

 

Tabla 3. Resultados (en dB) del filtrado de la señal sonora en bandas de octava.

ÁREA

Frecuencias centrales [Hz]

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

16000

Cota 00

92

101

104

93

88

87,5

85,5

86

79

74

Bomba de alimentar # 1

Motor

Bomba

-

94

90

-

97

91

-

104

92

-

93

92

-

93

92

-

93

91

-

95,5

89

-

84,5

89

-

89

92

-

84

88

Turbogrupo # 2

Zona I

Zona II

Zona III

Zona IV

Zona V

Zona VI

Zona VII

-

96

93

92

93

94

91,5

94

-

100

101

92

102

103

102

91

-

101

96

103

102

111

102

95

-

89

92

90

91

103,5

95

93

-

92

92

92

92

91

99,5

96

-

92

92

86

94

94

98

85

-

88

88,5

89,5

90

88

95,5

92

-

89

88,5

89,5

89

87

91,5

83

-

91

87,5

88

87,5

84

86

74

-

87

76

77

76,5

72

73

65

 

Siendo las zonas I, II, III, etcétera, tramos del turbogrupo (que mide aproximadamente 26 m de longitud). LA (nivel sonoro instantáneo con ponderación A), Lmín (nivel mínimo en el intervalo de medición), Lmáx (nivel máximo en el intervalo de medición). Se tomó el intervalo de medición igual a un minuto.

Estos valores reflejan niveles de peligrosa influencia ambiental, de no tenerse en consideración una protección adecuada o medidas activas de reducción. Sin embargo, los efectos que provoca el ruido suelen subestimarse, porque no se manifiestan inmediatamente, salvo en determinadas personas y circunstancias. Para evaluar integralmente los efectos que pudiera provocar un ambiente ruidoso será preciso armonizar simultáneamente no sólo el nivel de ruido, sino también el tiempo y las frecuencias presentes en las emisiones sonoras. Aunque no se analiza en el trabajo, los infra y los ultrasonidos también afectan la salud y revelan "secretos" que pudieran contribuir a determinar el estado técnico de una máquina.

Los valores LA, Lmín y Lmáx brindan un criterio acerca de la severidad de las emisiones sonoras. Sin embargo, existen indicadores específicos como las curvas NR (noise rating curves) que evalúan para cada tipo de ambiente un intervalo normalizado permisible de ruido de fondo. La aplicación de este criterio en la CTE se sustenta en la necesidad de reflejar hasta qué punto el ruido, allí imperante, es capaz de influir en el control responsable de los turbogrupos, en la inteligibilidad de órdenes o la toma de decisiones rápidas. Es menester señalar que, en este caso, se realiza una aplicación atípica de este criterio, extrapolándolo a una situación industrial, donde no se pretende medir confort para la actividad, sino seguridad. A continuación se procede a la evaluación del ambiente en la sala de máquinas utilizando la norma ISO 1996/71, de la Organización Internacional de Normalización, y el criterio NR. A modo de ejemplo se ilustra el criterio para la zona IV del turbogrupo No 2, que es representativa de los valores promedio registrados no solo en la sala de máquinas, sino en el resto de las áreas medidas.

 

 

El valor NR que caracteriza a determinado ruido ambiente puede obtenerse directamente representando, en el gráfico 1 de curvas, los valores de nivel sonoro que arroja el espectro de bandas de octavas. El valor NR será el que indique la curva que no sea superada a ninguna frecuencia por el ruido a evaluar. En el caso mostrado NR es igual a 100 (!).

Este resultado, que puede considerarse válido para el resto de las zonas diagnosticadas, supera ampliamente la recomendación dada para talleres y fabricas. En este caso la ISO 1966 sugiere un rango de valores NR que oscila entre 60 y 70. El resultado evidencia incompatibilidad con la recomendación. Por lo que las áreas medidas de la CTE no cumplen con este criterio de ruido permisible.

En todos los casos el nivel de ruido fue medido con ponderación A y respuesta rápida del instrumento. Teniendo en cuenta que los trabajadores de la planta laboran en turnos de 12 horas, y que los niveles registrados se mantienen casi invariables durante ese tiempo, se realiza el calculo del nivel de ruido continuo equivalente (Leq12). Este valor es posible hallarlo, a pesar que el 2303 no es un sonómetro integrador, gracias a la estabilidad de los niveles sonoros en el tiempo. Asumiendo que la exposición de los trabajadores al ruido se distribuye de la siguiente forma: 8 horas a 98 dB(A), 2 horas a 104 dB(A) y 2 horas a 75 dB(A). El LA,eq12 da por resultado 96 dB(A). Este valor es bastante elevado y entraña sensibles riesgos para la salud desde el punto de vista fisiológico y psicológico, de no conseguirse la protección adecuada.

Sin embargo, al valor de LA,eq12 será preciso realizarle una corrección, dada la presencia de bandas que sobresalen en 10 dB o más con relación a las bandas adyacentes (ver tabla 3). Esto implica que el ruido es de carácter tonal, recomendándose elevar en 10 dB el valor de Leq. De esta forma queda LA,eq12 corregido igual a 106 dBA (!).Lo cual representa un peligro inminente para la salud auditiva (en primera instancia) si no se está protegido. En la tabla 4 se muestran los resultados de los registros realizados en otras áreas.

Teniendo en cuenta los resultados reflejados en las tablas 2, 3 y 5 y sin considerar la corrección por carácter tonal realizada sobre el valor LA,eq12 , es posible, aplicando la norma ISO 1999, estimar el riesgo de daño auditivo que sufre el personal expuesto. Es preciso aclarar que esta norma tiene dos versiones y la empleada en este trabajo es la primera (de 1975), por ser más ilustrativa y porque en la edición de 1990 se deja aclarado que utilizando el mismo criterio para la hipoacusia, los resultados son muy similares a los que brinda la primera edición. La ISO asume, para esta norma, una jornada laboral de ocho horas y seis días a la semana, es decir 48 horas semanales. Por tal razón, se precisa realizar una corrección, ya que los trabajadores de la CTE laboran 42 horas semanales expuestos a un nivel continuo equivalente (LA,eq12) de 96 dB(A) por jornada. El nivel equivalente sobre 48 horas debe modificarse en 10log(42/48); quedando LA,eq12* corregido igual a 95,4 dB(A). El riesgo de incapacidad para la comunicación se expresa en porciento y se incrementa en proporción con los años de exposición tal y como se muestra en la tabla 4.

 

Tabla 4. Riesgo de daño auditivo según ISO 1999:75

LA,eq12 [dB(A)]

Años de exposición

10

15

20

25

30

35

95

17%

24%

28%

29%

31%

32%

 

De la aplicación de la ISO 1999:75 puede deducirse que a los diez años de trabajo, bajo emisiones de ruido promedio de 95 dB(A) y 42 horas semanales de exposición, estadísticamente casi dos de cada diez trabajadores (20 de 100) habrán sufrido daño irreversible en su sistema auditivo. Por lo cual tendrán dificultades para comprender una conversación y comunicarse. De la misma forma puede apreciarse como el número de afectados se incrementa con el tiempo de trabajo en esas condiciones.

Por otro lado, en la tabla 5, se brindan los resultados de las mediciones en otras áreas de la planta. Según investigaciones de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados unidos, el valor seguro para proteger a todas las personas, incluyendo a las de mayor sensibilidad, no debe sobrepasar los 73 dB(A) en una jornada laboral de 12 horas. Lo anterior se considera válido, siempre que el nivel de exposición (el resto del tiempo) se mantenga por debajo de ese valor. Se comprende que este criterio es estrictamente ambiental, para proteger a todas las personas. Sería virtualmente imposible realizar acciones en la industria que conlleven a la reducción del ruido hasta ese valor. Por esta razón los límites laborales suelen ser más tolerantes que los ambientales. En la industria se recomienda un nivel continuo equivalente de 83dBA para 12 horas de trabajo [según el Instituto Nacional de Salud y Seguridad Ocupacional de EE.UU (NIOSH)]. Sin embargo, el criterio de EPA es importante para conocer a partir de que valor se esta corriendo riesgo de daño auditivo.

En la CTE son frecuentes las zonas con registros sostenidos próximos, o superiores, a los 100dB(A) de nivel sonoro con ponderación A (LA). Es este un detalle significativo, pues la exposición a niveles cercanos o superiores al mencionado, no se recomiendan ni por algunos instantes. NIOSH ha establecido los tiempos máximos de exposición para la industria en dependencia del nivel sonoro. En la última columna de la tabla 5 se exponen estos tiempos recomendados teniendo en cuenta los registros originales de la CTE. Lo alarmante es que los niveles reflejados en las tablas 2, 3 y 5 se mantienen, con muy poca fluctuación, durante la jornada laboral. Por lo que la mayoría del personal no protegido se somete a niveles elevadísimos de ruido durante tiempos inadmisibles.

 

Tabla 5. Registros obtenidos en otras áreas

TABLA 5

[dB(AF)]

Tiempo máximo admisible de exposición, según NIOSH

ÁREA

LA

Lmáx

Lmín

Interior del control de unidad

72

-

-

-

Entorno a la planta

76

-

-

-

Banco de quemadores

78

-

-

-

Taller de mecánica

72

78

72

-

Taller de automática

74

78

73

-

Interior de las casetas de los operadores (sala de máquinas)

82

-

-

16 horas

Parte baja del condensador del turbo 2

92

-

-

1,35 horas

Sala de máquinas (campo reverberante)

96~104

-

-

37~5 minutos

Bombas del sistema de circulación.

99

-

-

19 minutos

Bombas de alimentar

100

-

-

15 minutos

Bombas de drenaje de calentador de Baja

100

-

-

15 minutos

Cota 1340

Máquina 1

Máquina 2

Máquina 3

Salideros de vapor

-

98

109

113

116*

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

23 minutos

2 minutos

45 segundos

20 segundos

Excitatriz de los generadores (a 1metro)

104

-

-

5 minutos

 

OTROS EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN SONORA

El ruido no causa solamente la hipoacusia. Es también responsable de transformaciones fisiológicas y psicológicas en el organismo, no menos graves que la perdida auditiva. Existen libros y monografías que detallan estos efectos a plenitud. La contaminación acústica interfiere en la comunicación, provoca trastornos en el sueño, en la presión y composición química de la sangre, en el funcionamiento cardiaco, en el desarrollo fetal y en los órganos de fonación, entre otros efectos no menos significativos.

El riesgo del personal que trabaja en las áreas más contaminadas por ruido en la CTE, es elevado, pues se exponen a niveles altos durante la mitad del día durante años. Si se tiene en cuenta que la mayoría de los efectos del ruido se evidencian por acumulación, se comprende perfectamente que se trata de un personal con mayores posibilidades de ser víctima de las consecuencias del subestimado y peligroso contaminante

 

MEDIDAS BÁSICAS PARA ATENUAR LOS EFECTOS DEL RUIDO

Necesariamente la tecnología de la CTE Habana emite altos niveles de ruido. Sin embargo, es posible implementar una serie de medidas que contribuyan a disminuir las emisiones sonoras y proteger el personal. A continuación se recomiendan algunas que pueden considerarse de elementales. Estas pueden clasificarse en pasivas (protección del receptor) y activas (trabajo sobre la fuente). Cada una de estas medidas debe ser convenientemente adaptada a la situación específica de la termoeléctrica.

 

CONCLUSIONES

Del análisis realizado se evidencia que la contaminación sonora inherente a la CTE es elevada. Los niveles allí medidos no cumplen con las recomendaciones normalizadas a escala internacional, ni con los criterios higiénicos industriales. Esta situación pone de manifiesto que el ambiente laboral, desde el punto de vista sonoro, puede caracterizarse de extremo y la condición de trabajo peligrosa. Los niveles de ruido registrados no solo actúan sobre el sistema auditivo, sino también, sobre el sistema nervioso central de los que se exponen sin protección (o con protección inadecuada) a un nivel continuo equivalente superior a los 83dB(A), con tiempos de exposición prolongados. Siendo este último un valor continuamente superado por las emisiones reales de la planta. Se impone la ejecución de un plan para proteger al personal y atenuar los altos índices de emisiones acústicas contaminantes.

 

REFERENCIAS

Education and Information Division, Division of Biomedical and Behavioral Science. Criteria for a recommended standard occupational noise exposure revised criteria 1996. DHHS (NIOSH) Publication No. 96XXX.

Suter, Dr Alice H.. Noise and Its Effects (conferencia presentada ante la Administrative Conference of the United States. November 1991).

Miyara, Federico. Control de ruido (libro inédito, terminado en 1999).

Miyara, Federico. Cuánto ruido es demasiado ruido (artículo publicado en el sitio web del Laboratorio de acústica y Electroacústica de la Universidad Nacional de Rosario en Argentina, noviembre de 1998; el mismo se encuentra en http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~acustica/biblio/).

 

 

NOISE ANALYSIS AT SEVERAL AREAS OF A THERMOELECTRIC POWER STATION

Abstract: This paper focuses on the most significant aspects arising from the noise measurements made at different locations within the Thermoelectric Power station Havana, in January, 2000. It carries out a characterization of the inherent sound landscape in the machine room where three 100-MW steam turbine generators are in operation. Results from other important locations within the plant are also presented, including typical noise levels of some equipment both as regards to direct and reverberant field. The risk to which workers are subject is assessed and actions to reduce noise pollution are suggested. A-weighted sound level with fast response, equivalent level, frequency analysis, and maximum and minimum levels are considered. The NR (noise rating contours) as well as criteria and recommendations from ISO, US-EPA and NIOSH are considered.

Key words: Noise, contamination, health

 

 

Sobre el autor

Luis Felipe Sexto: Graduado en la especialidad de Diseño Mecánico en 1992 y de Ingeniero Mecánico en 1998, en el Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (ISPJAE) de La Habana. Ha recibido varios cursos de postgrado entre los que se encuentran: Microinformática Empresarial, Vibraciones Mecánicas, Mediciones de Eventos Mecánicos y otros relacionados con la línea del Mantenimiento Industrial. Ha desarrollado investigaciones vinculadas con la introducción de tecnologías predictivas en el Ministerio de la Alimentación y en el Turismo. Actualmente se prepara para discutir el grado de Master en Mantenimiento Industrial. También ha realizado trabajos en el campo de la contaminación acústica, la alineación por láser y la rama automotriz. Tiene publicado varios artículos de divulgación científico-técnica en revistas cubanas de prestigio. Actualmente trabaja como profesor y especialista del Centro de Estudio Innovación y Mantenimiento, perteneciente al ISPJAE.

 

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Autor: felipe@ceim.ispjae.edu.cu
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