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Introducción
El túnel de Waterview en Auckland es el túnel carretero más largo de Nueva Zelanda con una longitud total de 2,4 Km.
Los requerimientos que se especificaron para el rendimiento del sistema de megafonía del túnel de Waterview eran los siguientes:
- Las zonas de megafonía deben diseñarse para superar el ruido ambiental esperado de 90 dB(A) al menos en 10 dB(A), pero no exceder los 105 dB (A) en ningún punto normalmente accesible (definido a 1,5m por encima de la carretera).
- El índice de transmisión de habla (Speech Transmission Index – STI-PA) en todas las localizaciones del túnel y pasillos de emergencia debe ser ≥ 0,5 a la altura del oído cuando el sonido ambiental es menor a 85 dB (A) y ≥ 0,45 cuando el ruido ambiental supera los 85 dB(A).
Este proyecto supuso un reto único, ya que los niveles de inteligibilidad (STI-PA) requeridos eran extremadamente altos y no son los esperados según las referencias habituales para un espacio acústico complejo como un túnel. Siendo un nivel medio de 0,42 adecuado y un nivel medio de 0,45 el objetivo máximo a alcanzar en este entorno con esos niveles de ruido. Un STI medio por debajo de 0,42 no sería adecuado y conllevaría a una dificultad en la comprensión del mensaje.
Las mediciones y pruebas iniciales del sistema de megafonía del túnel reflejaron que el sistema ofrecía un rendimiento excelente alcanzando un STI medio de 0,5 con sonido ambiental por debajo de 85 dB (A).
Sin embargo, las mediciones también indicaron que podrían no cumplirse los requisitos de presión sonora e inteligibilidad esperados por encima de los 85 dB (A).
Finalmente, pudo resolverse la situación y conseguir un alto grado de satisfacción por parte del cliente y la propiedad.
Descripción del sistema y mediciones iniciales
El sistema de megafonía del túnel Waterview, así como en todos los túneles, supone una herramienta indispensable para la gestión de los protocolos de emergencia y evacuación. Permite generar mensajes pregrabados de alerta de forma automática, así como mensajes en vivo desde el centro de control.
Para este proyecto, se instalaron los siguientes elementos:
- Un sistema de megafonía y evacuación por voz IP, distribuido a lo largo del túnel.
- Más de 100 altavoces de alta potencia que se usaron en los tubos del túnel principales.
- 50 altavoces destinados a los pasillos trasversales de evacuación.
Al ser un entorno altamente reflectante del sonido, sin materiales absorbentes acústicos, los tiempos de reverberación eran altos en el túnel. El tiempo de reverberación en frecuencias medias (RTmf) era de 6,4s, llegando a 8,4s en la tercera banda de octava de 400Hz.
Niveles de reverberación medidos en el túnel (250Hz a 10 KHz)
La medición del nivel de ruido medio en el túnel con las turbinas de ventilación funcionando fue de 84 dBLA eq de media. Sin embargo, los niveles de ruido variaban entre un mínimo de 71 dBLA,eq y un máximo de 93 dBLA,eq, dependiendo de la distancia a las turbinas. Esto ocurre en la mayoría de túneles, la realidad resulta ser más compleja que la descrita en las especificaciones. 93dB es más de cuatro veces la energía a 85dB y en consecuencia la inteligibilidad se ve muy afectada en esos puntos. Así, la dirección facultativa amplió las especificaciones y dispuso que se debía conseguir un índice STI-PA medio de 0,45 con una desviación estándar de 0,06 con las turbinas funcionando en modo de incendio, asegurando así una buena inteligibilidad en todos y cada uno de los lugares del túnel en condiciones reales.
El sistema de megafonía instalado consistió en una serie de altavoces de alta potencia y motor de alta compresión colocados a lo largo del túnel.
Los altavoces se espaciaron cada 50 m y cada uno se conectó a un canal de amplificación dedicado, para ofrecer retardo de audio (delay) y así conseguir una alineación temporal en la recepción del mensaje.
Se añadió una integración con el sistema de ventilación para que el sistema de megafonía pudiera emitir mensajes con una presión acústica menor, cuando las turbinas no estaban en funcionamiento.
En fases iniciales, se detectó que había una falta de ganancia requerida para superar los niveles de presión sonora de ruido ambiental.
Quizás podría deberse a los altavoces, por lo que se tomó una muestra de los mismos para pruebas en cámara anecóica y se descubrió que los altavoces presentaban niveles de distorsión de entorno a un 15% THD a la potencia nominal y hasta un 25% en la región de 3-4 kHz.
Por tanto, una de las posibles mejoras para el sistema de megafonía, sin llegar a suponer un coste muy elevado y sin impactar a la arquitectura o tiempos del proyecto, fue la de cambiar el motor de compresión de los altavoces.
Este cambio reflejaba una mejora en las simulaciones llevadas a cabo, indicando niveles de STI posibles de hasta 0,45 a lo largo del túnel.
Resultados finales medidos en túnel
El resultado del sistema cumplía las especificaciones de rendimiento en uno de los tubos y se desviaba marginalmente en el otro tubo, superando el criterio de aceptación.
El sistema fue aprobado para su uso como parte integrante del sistema de protección contra incendios y seguridad del túnel, y obtuvo los certificados de aprobación correspondientes emitidos por las autoridades locales.
Recomendaciones para proyectos de túneles
Tal y como hemos mencionado, un túnel carretero es un entorno acústicamente complejo y por tanto es importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones a la hora de diseñar, modelar e instalar un sistema de megafonía en este entorno.
Establecer los criterios acústicos adecuados
En fases iniciales es esencial poder establecer los criterios apropiados y un claro objetivo en el rendimiento a alcanzar.
Los estándares locales suelen dar criterios muy generales y no adecuados a ámbitos específicos, por lo que es bueno apoyarse además en recomendaciones internacionales.
En general conviene reflexionar acerca de que el sistema de megafonía no puede “vencer” a cualquier nivel de ruido y que, aunque pudiera, no se conseguiría el objetivo de ayudar a una evacuación segura.
Niveles muy altos de ruido son en sí mismos un motivo de pánico para los usuarios.
Esto exige prestar especial atención en instalar sistemas de ventilación lo más silenciosos posible.
Revisión de diseño
Se recomienda incluir los siguientes parámetros en la documentación de diseño:
- Condiciones de reverberación
- Niveles de ruido esperados (si es posible junto con la distribución de las fuentes principales como las turbinas)
- Márgenes dentro del espectro de voz (en lugar de todo el espectro en las señales de prueba)
- Factor de cresta del habla (en lugar de tonos rosas o senoidales)
- Potencia (y niveles máximos de distorsión) de los altavoces, con señales de entrada de banda ancha.
- Ratio de niveles directos a reverberantes para el diseño.
- Estructura de ganancia y altura/espacio total.
Puesta en marcha y mejoras
Por último, proporcionar el suficiente tiempo y recursos para poder mejorar y afinar el sistema en obra es esencial para alcanzar un alto rendimiento en cualquier sistema de megafonía, especialmente en aquellos casos en los que se utilice con funciones de evacuación por voz en entornos acústicos complejos.
Se pueden obtener mejoras sustanciales en el rendimiento a través de un cuidadoso proceso de configuración de la estructura de ganancia, ecualización, dinámicas, retardos y control del sistema.
Agradecimientos
Agradecemos a todas las personas que han participado en este proyecto y que ha hecho que con su trabajo y dedicación, este proyecto se desarrollara con éxito.
No obstante, y sin perjuicio de lo anterior, queremos hacer una mención especial a las siguientes personas e instituciones:
- Derek Tomson (WSP-Melbourne), creador del artículo base de este caso de éxito: “Commissioning the Public Address System for a New Road Tunnel” – Conferencia anual en Adelaide de la Australian Acoustical Society (2018).
- Mikel Eguren, José Manuel Blázquez y James Woods (Sonotrack) quienes participaron activamente en este proyecto, aportando el diseño, soluciones prácticas y visitas a obra en diversas ocasiones (a pesar de vivir en las antípodas de Nueva Zelanda).
¿Te gustaría saber más sobre sistemas de megafonía y evacuación para túneles? Somos consultores, podemos ayudarte. ¡Pregúntanos!
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