Barrera de ruido

Una barrera acústica (también llamada pared acústica, muro acústico, berma acústica, barrera acústica o barrera acústica) es una estructura exterior diseñada para proteger a los habitantes de zonas de uso de suelo sensibles de la contaminación acústica. Las barreras acústicas son el método más eficaz para mitigar las fuentes de ruido en carreteras, ferrocarriles e industrias, además del cese de la actividad de la fuente o el uso de controles de la fuente.

En el caso del ruido del transporte por carretera, otros métodos para reducir la intensidad del ruido de origen incluyen fomentar el uso de vehículos híbridos y eléctricos, mejorar la aerodinámica de los automóviles y el diseño de los neumáticos, y elegir materiales de pavimentación que generen poco ruido. El uso extensivo de barreras acústicas comenzó en los Estados Unidos después de que se introdujeran las normas sobre el ruido a principios de los años 70.

Historia

Las barreras acústicas se construyen en Estados Unidos desde mediados del siglo XX, cuando el tráfico de vehículos se disparó. La I-680 en Milpitas, California, fue la primera barrera acústica. A finales de los años 60, surgió la tecnología acústica analítica para evaluar matemáticamente la eficacia de un diseño de barrera acústica adyacente a una carretera específica. En los años 90, se empezaron a diseñar barreras acústicas que incluían el uso de materiales transparentes en Dinamarca y otros países de Europa occidental.

Los mejores de estos primeros modelos informáticos tenían en cuenta los efectos de la geometría de la calzada, la topografía, el volumen de vehículos, la velocidad de los mismos, la combinación de camiones, el tipo de superficie de la carretera y la micrometeorología. Varios grupos de investigación estadounidenses desarrollaron variaciones de las técnicas de modelado informático: la sede de Caltrans en Sacramento, California; el grupo ESL Inc. en Sunnyvale, California; el grupo Bolt, Beranek y Newman en Cambridge, Massachusetts, y un equipo de investigación de la Universidad de Florida. Posiblemente el primer trabajo publicado que diseñó científicamente una barrera acústica específica fue el estudio para la autopista Foothill en Los Altos, California.

Muchos estudios de casos en todo Estados Unidos abordaron rápidamente docenas de diferentes autopistas existentes y planificadas. La mayoría fueron encargados por los departamentos de carreteras estatales y realizados por uno de los cuatro grupos de investigación mencionados anteriormente. La Ley de Política Ambiental Nacional de Estados Unidos, promulgada en 1970, ordenó efectivamente el análisis cuantitativo de la contaminación acústica de todos los proyectos de la Ley de Carreteras con Ayuda Federal en el país, lo que impulsó el desarrollo y la aplicación de modelos de barreras acústicas. Con la aprobación de la Ley de Control del Ruido de 1972, la demanda de diseño de barreras acústicas se disparó a partir de una serie de derivados de la regulación del ruido.

A finales de la década de 1970, más de una docena de grupos de investigación en los EE. UU. aplicaban una tecnología de modelado informático similar y evaluaban al menos 200 ubicaciones diferentes para instalar barreras acústicas cada año. A partir de 2006, esta tecnología se considera un estándar en la evaluación de la contaminación acústica de las carreteras. La naturaleza y la precisión de los modelos informáticos utilizados son casi idénticas a las versiones originales de la tecnología de la década de 1970.

En la mayoría de las barreras acústicas existen pequeños huecos diseñados específicamente para que los bomberos puedan acceder a los hidrantes cercanos y tirar de las mangueras, que suelen estar señalizadas con un cartel que indica la calle transversal más cercana y un pictograma de un hidrante, aunque algunos huecos en los hidrantes canalizan las mangueras a través de pequeños canales de alcantarilla debajo de la pared.

Diseño

La ciencia acústica del diseño de barreras acústicas se basa en considerar una vía aérea o una vía férrea como una fuente lineal. La teoría se basa en el bloqueo del recorrido de los rayos de sonido hacia un receptor particular; sin embargo, se debe abordar la difracción del sonido. Las ondas sonoras se desvían (hacia abajo) cuando pasan por un borde, como el vértice de una barrera acústica. Las barreras que bloquean la línea de visión de una carretera u otra fuente bloquearán, por lo tanto, más sonido. Para complicar aún más las cosas, existe el fenómeno de la refracción, la desviación de los rayos de sonido en presencia de una atmósfera no homogénea. La cizalladura del viento y la termoclina producen estas inhomogeneidades. Las fuentes de sonido modeladas deben incluir el ruido del motor, el ruido de los neumáticos y el ruido aerodinámico, todos los cuales varían según el tipo de vehículo y la velocidad.

La barrera acústica puede construirse en terrenos privados, en una vía pública o en otro terreno público. Como los niveles de sonido se miden utilizando una escala logarítmica, una reducción de nueve decibeles equivale a la eliminación de aproximadamente el 86 por ciento de la potencia sonora no deseada.

Materiales

Se pueden utilizar distintos materiales para las barreras acústicas, como mampostería, movimiento de tierras (como bermas de tierra), acero, hormigón, madera, plástico, lana aislante o materiales compuestos. Las paredes fabricadas con material absorbente mitigan el sonido de forma diferente a las superficies duras. También es posible fabricar barreras acústicas con materiales activos, como paneles solares fotovoltaicos, para generar electricidad y reducir al mismo tiempo el ruido del tráfico.

Una pared con un material superficial poroso y un contenido de material que amortigua el sonido puede ser absorbente, ya que poco o ningún ruido se refleja hacia la fuente o hacia otro lugar. Las superficies duras, como la mampostería o el hormigón, se consideran reflectantes, ya que la mayor parte del ruido se refleja hacia la fuente de ruido y más allá.

Las barreras acústicas pueden ser herramientas eficaces para reducir la contaminación acústica, pero determinadas ubicaciones y topografías no son adecuadas para su uso. El coste y la estética también influyen en la elección de las barreras acústicas. En algunos casos, una carretera está rodeada por una estructura de reducción del ruido o se excava un túnel mediante el método de excavación y cobertura.

Las posibles desventajas de las barreras acústicas incluyen:

• Visión bloqueada para motoristas y pasajeros de ferrocarril. Los elementos de vidrio en las pantallas de ruido pueden reducir la obstrucción visual, pero requieren limpieza regular
• Impacto estético en el paisaje terrestre y urbano
• Un objetivo ampliado para el graffiti, la publicidad de guerrillas sin sanción y el vandalismo
• Creación de espacios ocultos de vista y control social (por ejemplo, en estaciones de ferrocarril)
• Posibilidad de colisiones de aves-ventanas para barreras grandes y claras

• 
  Las paredes de combate ruidosas a menudo bloquean la vista de los pasajeros o los usuarios de carreteras y atraen el graffiti.
• 
  Esta pared de reducción de ruido en los Países Bajos tiene una sección transparente a nivel de los ojos del conductor para reducir el impacto visual para los usuarios de carretera.
• 
  Las paredes bajas cerca de la pista evitan el impacto óptico.

Efectos sobre la contaminación del aire

Se ha demostrado que las barreras acústicas en los bordes de las carreteras reducen los niveles de concentración de contaminación del aire en las inmediaciones de la carretera. En un radio de 15 a 50 m desde el borde de la carretera, los niveles de concentración de contaminación del aire en el lado de sotavento de las barreras acústicas pueden reducirse hasta en un 50 % en comparación con los valores en carretera abierta.

Las barreras acústicas hacen que las columnas de contaminación procedentes de la carretera se desplacen hacia arriba y por encima de la barrera, lo que crea el efecto de una fuente elevada y mejora la dispersión vertical de la columna. La desaceleración y la desviación del flujo inicial por la barrera acústica hacen que la columna se disperse horizontalmente. A sotavento de la barrera se crea una zona de cizallamiento altamente turbulenta caracterizada por velocidades lentas y una cavidad de recirculación que mejora aún más la dispersión; esto mezcla el aire ambiente con los contaminantes que se encuentran a sotavento detrás de la barrera.