Influencia de la morfología urbana en los niveles de inmisión generados por el ruido de aviación

Resumen

El ruido de aviación constituye un problema importante para la salud de las personas y el medio ambiente. Algunos estudios realizados a individuos expuestos al ruido de aviación demuestran baja calidad de sueño, irritabilidad y una tendencia a la hipertensión. Además de los altos niveles de presión sonora, los aviones emiten gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático y causan problemas respiratorios. Por todas estas razones, algunos organismos internacionales han mostrado su preocupación por el impacto medioambiental de las aeronaves y han desarrollado planes para reducirlo. La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) ha propuesto el denominado enfoque equilibrado. Dicho enfoque propone estrategias para la reducción de niveles de ruido de aviación que se agrupan en cuatro elementos: reducción del ruido en la fuente, administración y planeación del uso de suelo, procedimientos operacionales de abatimiento de ruido y restricciones en las operaciones de aeronaves. Entre las actuaciones necesarias para la gestión del ruido aeroportuario, deben realizarse la diagnosis y el control de los niveles sonoros emitidos por aeronaves. En los alrededores de los aeropuertos se han utilizado herramientas como estaciones de monitorizado. Estos sistemas de medida tienen por objeto informar a la población para realizar un control de las emisiones de ruido aeroportuario. Además de las mediciones, existen modelos matemáticos que permiten diagnosticar el impacto del ruido aeroportuario en una región durante un período de tiempo. AEDT 2b es un ejemplo de modelo de predicción de ruido de aviación. Dicho modelo considera la atenuación atmosférica y topografía de una zona geográfica para predecir los niveles de ruido aeroportuario. Estas herramientas son fundamentales para llevar a cabo estudios que permitan delimitar zonas de servidumbre de un aeropuerto o para pronosticar los niveles de ruido a corto, mediano y largo plazo en una región. Sin embargo, la mayoría de los modelos actualmente existentes realizan predicciones considerando elementos básicos de propagación. Muchos de ellos no consideran variables como edificios, calles y parques que modifican la geometría fuente-receptor y están presentes en muchas ciudades. Para medir el ruido de aviación es necesario contar con una posición de referencia que permita realizar estudios comparables y consistentes. Dicha referencia debe estar lejos de fachadas u otros elementos reflectantes. No obstante, no siempre es posible encontrar una referencia adecuada. Esto se debe a que en los entornos urbanos existen elementos que modifican la propagación del ruido de aviación. Estos elementos constituyen formas urbanas, agentes y procesos que se transforman en una ciudad. Dichos agentes no son considerados en los modelos e inducen fenómenos de onda que cambian la propagación del ruido de aviación. Al estudio de estos agentes, se le conoce como morfología urbana. Uno de los objetivos que tiene esta tesis es mejorar los modelos de propagación del ruido de aeronaves en entornos urbanos. Para lograr dicho objetivo, primero se identifica qué variables de la morfología urbana son significativas en la propagación del ruido de aviación. Variables como la topología de calle (U o L), el ángulo de vista B y factores operativos intervienen en la propagación del ruido de aviación. Mediante un análisis del cambio en los niveles de ruido se determina si dichas variables son significativas en la propagación del ruido de aviación. Una vez identificados los factores significativos se determina en qué grado modifican los niveles de ruido en fachada. Los niveles de ruido en el interior de inmueble son de interés por los efectos negativos que tienen en la salud. Sin embargo, es complicado medir por largos períodos de tiempo en el interior de un edificio. Por ello, el nivel de ruido en el interior de un edificio se calcula con el nivel de ruido en fachada considerando el área de la fachada y el volumen del recinto. En esta tesis se propone un cálculo mejorado del nivel de ruido en fachada con el fin de obtener el nivel de ruido en el interior de un edificio con mayor precisión. De cara a un futuro, se espera que con la metodología propuesta en esta tesis se pueda realizar un modelado más riguroso al incorporar más variables como la altura de las fachadas y el material de las paredes y el suelo. El trabajo realizado con esta tesis supone un avance porque además de proporcionar información sobre el ruido de aviación en condiciones de referencia, se cuantifica el impacto de elementos de la morfología urbana sobre el nivel de ruido en fachada. ----------ABSTRACT---------- Aircraft noise represents an important problem for human health and the environment because of the high sound pressure levels generated. Some studies made to the population exposed to aircraft noise show low sleep quality, irritability and a tendency to hypertension. Apart from the noise emissions, aircraft also produce greenhouse effect gases which contribute to global warming and cause respiratory problems. All these drawbacks have raised the concern of international organizations and they have developed strategies to reduce aircraft noise. The International Civil Aviation Organization has proposed a balanced approach with the intention of mitigating the sound pressure levels produced by aircraft. This approach encourages the development of policies focused on four main elements: the reduction of noise at source, land-use planning and management, noise abatement operational procedures and operating restrictions on aircraft. It is necessary to perform the diagnosis of the sound pressure levels. Therefore, tools like Noise Monitoring Terminals have been installed in airports surroundings. Those terminals intend to inform the population in order to perform a noise emission control of the sound pressure levels caused by aircraft. Apart from the measurements, there are mathematical models that allow diagnosing the impact of aircraft noise in a region over a period of time. AEDT 2b is an example of an aircraft noise prediction model. This model considers atmospheric attenuation and the topography of a geographical zone for predicting airport noise. These tools are basic for performing studies that may allow establishing working areas of an airport or to forecast the noise levels in short, mid and long term over time. However, the majority of the current models perform predictions by taking into consideration basic propagation elements. Most models do not consider variables like buildings, streets and parks which modify source-receiver geometry and are present in many cities. For measuring aircraft noise, a reference position is necessary so that studies may be consistent and comparable. This reference position must be located away from façades or reflecting elements. Nevertheless, it is not always possible to find an appropriate reference position. This happens because in urban areas there are elements that modify aircraft noise propagation. These elements constitute urban forms, agents and processes that are transforming in a city. Those agents are not considered in propagation models and induce wave phenomena that modify aircraft noise propagation. The study of all these agents is called urban morphology. One of the goals of this thesis is to improve the aircraft noise propagation models in urban areas. To accomplish that goal, first the significant variables are identified in aircraft noise propagation. Factors like Street topology (U or L), the line of sight angle B, and operational factors are involved in aircraft noise propagation. Through an analysis of the noise variations it is determined if those variables are significant in aircraft noise propagation. Once those factors are identified, it is determined the extent to which they modify the façade noise levels. The noise levels on the inside of a building are of interest because of the negative effects they have on health. However, it is complicated to perform measurements during long periods of time on the inside of a building. Therefore, the noise level on the inside of a building is calculated with the noise level on façade by considering its area and the volume of the room. In this dissertation, an enhanced calculation of the noise level on façade is proposed with the aim of obtaining noise levels on the inside of a building with greater precision. On the long run, with this methodology developed it is expected to allow devising a more precise model by taking into consideration more variables like façade height and the wall and ground materials. The work performed in this dissertation represents progress in this field of study because apart from providing information about aircraft noise in reference conditions, the impact of urban morphology elements on façade noise is quantified.