Dinámica de estructuras navales

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE
FACULTAD DE CS. DE LA INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA NAVAL.
TRABAJO DE DINAMICA DE ESTRUCTURA.
TEMA : PREDICCIÓN DE NIVELES DE PRESIÓN
En este trabajo se analizará el ruido a bordo de una embarcacción , que consta de dos motores marinos.
Las caracteristicas principales de la embarcación es:
Eslora total: 30. m
Mamga Moldeada = 9 m
Puntal Moldeada = 4.0 m
Calado Maximo = 3.5 m
Propulsión : 2 x 2253 HP
ECUACIÓN PARA ESTIMACIÓN DE RUIDOS EN MOTORES SEGÚN ZINCENKO
Esta formula nos permite estimar el nivel de ruido en motores Diesel de 2T y 4T y lo calculo a una
distancia de 0.5m del foco emisor de ruido.
D: cilindro(m) = 0.28
C: carrera del pistón(m) = 0.30
Z: Nº de cilindros = 6
N: rpm = 1000 rpm
K: 1.0 para motores de 4T
K: 1.3 para motores de 2T
Long. Máx. Del Motor = 3976 mm
Altura Total = 2626 mm
Altura del Carter = 436 mm
Ancho = 1748 mm
1
Estimación de ruido para un motor CATERPILLAR Mod−3606 ECR = 1680 Kw/1000 rpm
db =117.24 db
FOCO SONORO ASIMILABLE A UNA SUPERFICIE.
Esta formula se aplica generalmente en focos de grandes dimensiones como es el caso de motores
propulsores y paneles vibrantes.
Lp: nivel de presión sonora en el punto en cuestión, en db.
Lw: nivel de potencia sonora del foco, en db.
S : Area del foco superficial = 42 m2
R: constante de local = 0.161*V/Tr
V: volumen de local (m) = 220 m3
Tr: tiempo de reverberación en sala de maquinas (1.1 a 0.3 segundos)
APLICACIÓN EN SALA DE MAQUINAS
R = 32.2
Lp = 108.95 db
CUANDO EXISTE MAS DE UN FOCO
Cuando en un local, existe mas de un foco emisor, se utiliza esta suma logarítmica para obtener la
presión sonora resultante.
Como son 2 motores, tenemos lo siguiente
Lp = 120.25 db.
FRECUENCIA CRITICA DE UN PANEL, FORMADO POR UNA LAMINA
La frecuencia de un panel formado de un solo material se obtiene con la siguiente fórmula simplificada.
h: espesor del panel en metros.
c = velocidad del sonido en aire = 340 m/s
= 0.3
Cl acero: 5370 m/s
Claluminio: 5415 m/s
Clcontrachapado: 3300 m/s
2
Claglomerado: 2450 m/s
FRECUENCIA CRITICA DE PANELES
Los mamparos y cubiertas de la embarcación en estudio, son de acero con un espesor de 6mm .
Aplicando la fórmula antes descrita, tenemos:
Fc = 6.39x104/(0.006 x 5370 )
Fc = 1989.3 Hz.
TRANSMISION SONORA A TRAVES DE UN PANEL
La fórmula a utilizar será la que estima el nivel de ruido lejos del panel a una
Distancia mayor a la máxima del panel, esta fórmula es:
Lp = Lp1 − T + 10*Log S/R
T: índice de pérdida por transmisión (db)
S: área del panel de separación (m²)
R: constante del local receptor
Para la obtención del índice de pérdida por transmisión se utilizan las siguientes expresiones,
dependiendo principalmente de la frecuencia, que se analiza.
T = 20*Log m + 30*Log f − 10*Log fc + 10*Log t − 47 (si f > fc)
T = 20*Log m + 20*Log f − 48 (si f < fc)
f: frecuencia del sonido incidente
fc: frecuencia crítica del panel
m: masa del panel
t: coeficiente de transmisión del material
El coeficiente de transmisión del material se obtiene desde la bibliografía enunciada anteriormente.
Estos valores corresponden a:
Tabla 1 VALORES DE T EN DECIBELIOS
Frecuencia
HZ
31.5
63
125
250
Cubierta o Mamparo de
acero, sin recubrimiento
10
17
30
34
Cubierta de acero con
pavimento continuo
15
22
38
38
Cubierta de acero con
pavimento flotante
20
29
37
51
Mamparo de
habilitaciones
13
13
19
25
3
500
1000
2000
4000
8000
36
39
36
40
42
40
41
52
58
54
54
59
49
53
59
27
27
27
27
27
Las áreas de paneles de separación S utilizadas en los cálculos, son las que a continuación se tabula
para cada uno de los mamparos o cubiertas entre locales.
Mamparo de popa de sala de máquinas = 13 m²
Mamparo de proa de sala de máquinas = 18.5 m²
Cubierta de sala de máquinas = 93.5 m²
Cubierta de puente = 21 m²
Cubierta de gobierno = 35.28 m²
Cubierta de acomodaciones = 66.2 m²
Los volúmenes de los locales receptores es otro de los parámetros importantes para la estimación del
nivel de presión sonora de un local ya que el valor de la constante R del local receptor, depende
directamente de él. Los valores de los volúmenes utilizados son:
R: constante de local = 0.161*V/Tr, Donde Tr = 1.1 o 0.3
− Pique de popa = 42.7 m3, Donde : R = 6.3
−Dormitorios = 150 m3 , Donde: R = 21.95
− Habitabilidad de tripulación = 98.2 m3, Donde : R = 14.4
− Cubierta de Gobierno = 40.3 m3. Donde : R = 5.9
− Cubierta del Puente = 30 m² , Donde : R = 4.4
Utilizando los valores anteriormente descritos con una planilla EXEL
Se obtuvieron los siguientes resultados resumidos para cada uno de los espacios donde se encuentran los
tripulantes, salvo en la cubierta de puente, el cual se encuentra al aire libre.
NIVELES DE RUIDO LEJOS DEL
PANEL
Donde:
T = Indica la Perdida por
Transmisión
S = Area del panel de Separación
R = Constante del local Receptor
4
La constante del local viene dada
por:
S(mam.popa)= 13
R(mam.popa) 6.3
S(Habilit.)=
66.2
R(Habilit.)
14.4
LP1=
Fz
31.5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
ðlogaritmica
m2
PIQUE DE POPA
120.25
db
T, para Cub.o
Mamp. Sin Recub.
10
17
30
34
36
39
36
40
42
Decibeles
10^(lp1/10)
110.56
113883362164.12
103.56
22722718082.80
90.56
1138833621.64
86.56
453377830.84
84.56
286062072.19
81.56
143370658.61
84.56
286062072.19
80.56
113883362.16
78.56
71855543.77
Lp=10log(E26)= 111.4333
Habilitación
Lp1=
120.25
Frecuencia
HZ
31.5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
ðlogaritmica
Mamparo de
habilitaciones
13
13
19
25
27
27
27
27
27
CUBIERTA DE
GOBIERNO
Lp1=
S (Cubierta de
gobierno) =
R (Cubierta de
Gobierno) =
db
Decibeles
10^(lp1/10)
107.91
61837162027.88
107.91
61837162027.88
101.91
15532792826.09
95.91
3901661154.33
93.91
2461781761.00
93.91
2461781761.00
93.91
2461781761.00
93.91
2461781761.00
93.91
2461781761.00
Lp=10log(E26)= 111.9150
111.9150
35.28
5.9
Decibeles
10^(lp1/10)
5
Frecuencia
HZ
31.5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
ðlogaritmica
Cubierta de acero
con pavimento
flotante
20
29
37
51
54
59
49
53
59
CUBIERTA DEL
PUENTE
Lp1=
S (Cubierta de
puente)
R (Cubierta del
Puente)
Frecuencia
HZ
31.5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
ðlogaritmica
Cubierta de acero
con pavimento
flotante
20
29
37
51
54
59
49
53
59
92.69
1858523673.12
83.69
233974268.05
75.69
37082422.46
61.69
1476277.83
58.69
739891.60
53.69
233974.27
63.69
2339742.68
59.69
931468.34
53.69
233974.27
Lp=10log(E26)= 93.2951
93.2951
21
4.4
Decibeles
10^(lp1/10)
73.97
24967985.09
64.97
3143283.09
56.97
498176.80
42.97
19832.78
39.97
9939.93
34.97
3143.28
44.97
31432.83
40.97
12513.64
34.97
3143.28
Lp=10log(E26)= 74.5772
6