Introducción
Este pico de ruido está impulsando la aparición de normativas en los emplazamientos clasificados y expone a los operarios a niveles que las protecciones individuales no cubren por completo. Abordar este fenómeno requiere un enfoque radicalmente diferente al de los silenciadores clásicos de ventilación o de escape: hay que actuar sobre el mecanismo que genera el ruido, no solo sobre su propagación.
Descarga de alta presión: un pico sonoro de una intensidad extrema
El ruido que produce una descarga de vapor o gas a la atmósfera es un ruido de chorro turbulento. Se produce por la interacción entre el fluido que se expande rápidamente y el aire del entorno: cuando un gas a alta presión atraviesa un orificio y se expande bruscamente hasta alcanzar la presión atmosférica, genera vórtices a gran velocidad cuya radiación acústica es considerable. La intensidad del ruido depende directamente de la velocidad del chorro y de la tasa de expansión, es decir, de la relación entre la presión aguas arriba y la presión atmosférica.
En una instalación industrial clasificada, un pico sonoro de este tipo, aunque sea breve, contribuye a que se supere el límite reglamentario medido en los puntos de control del vecindario. En el taller, supone una exposición acústica impulsiva intensa para los operarios que están cerca. Una exposición de unos segundos a más de 140 dB(A) basta para provocar daños auditivos irreversibles, con o sin protección individual. Para cumplir con los valores límite de exposición laboral, hay que tratar este pico en la fuente.
Entender el mecanismo que genera el ruido de chorro
La física del ruido de los chorros se rige por la ley de Lighthill: la potencia acústica radiada varía, aproximadamente, con la octava potencia de la velocidad del chorro. Si reduces la velocidad de eyección a la mitad, la potencia acústica se divide por un factor superior a 200. Este principio es la base del diseño de los silenciadores de descarga a la atmósfera: la atenuación se consigue principalmente controlando la velocidad y la relación de expansión del chorro, no absorbiendo el sonido una vez que se ha generado.
Esta explicación física es lo que distingue al silenciador industrial de descarga a la atmósfera del resto de equipos de reducción de ruido. Un silenciador disipativo clásico trata la energía sonora que ya se ha generado. Un silenciador de descarga a la atmósfera bien dimensionado actúa antes de que se genere el ruido, modificando las condiciones aerodinámicas del propio chorro.
La etapa difusora: actuar sobre el mecanismo generador
La primera etapa de un silenciador de descarga a la atmósfera es el difusor. Su función es dividir la expansión del gas en varias expansiones sucesivas y parciales, en lugar de una sola expansión brusca en el orificio de salida. Esta división reduce la velocidad local del chorro y la tasa de expansión en cada etapa, lo que disminuye drásticamente la energía acústica generada por las estructuras de vórtices.
El dimensionamiento del difusor es un cálculo aerodinámico a medida. El caudal de salida, la presión de entrada, el tipo de fluido (vapor saturado, gas seco o gas húmedo) y las condiciones de temperatura son los factores que definen la geometría de los orificios, el número de etapas de expansión y las secciones de paso en cada nivel. Este cálculo determina en gran medida el rendimiento acústico del silenciador: es aquí donde se consigue la mayor atenuación, de hasta 30 a 40 dB según las configuraciones.
Cumplimiento de la DESP y las normas de construcción
El difusor está sujeto a la Directiva de Equipos a Presión (DESP), ya que el fluido lo atraviesa en condiciones de alta presión y temperatura. Su diseño debe cumplir con las normas aplicables (CODAP y CODETI para equipos a presión en Francia) y sus materiales deben estar homologados para las condiciones reales de funcionamiento. Esta exigencia normativa requiere un dominio de la calderería industrial que pocos fabricantes de silenciadores combinan con la experiencia acústica necesaria para dimensionar el difusor.
La etapa disipativa: tratar las frecuencias residuales
Después del difusor, el ruido residual (que se concentra sobre todo en las frecuencias medias y altas) se trata mediante una etapa disipativa. Esta etapa utiliza un relleno de materiales absorbentes acústicos (lana mineral de alta densidad, fibra mineral adaptada a las temperaturas de funcionamiento) para convertir la energía sonora residual en calor mediante disipación visco-térmica.
La combinación de las dos etapas (difusor aerodinámico y relleno disipador) permite alcanzar niveles de atenuación global compatibles con los requisitos normativos de emergencia en emplazamientos clasificados y con los valores límite de exposición laboral. De este modo, el ruido residual a la salida del silenciador se reduce por debajo de los umbrales aplicables en todo el espectro de frecuencias en cuestión.
Diseño y fabricación en el Groupe Boët
El Groupe Boët diseña y fabrica silenciadores de descarga a la atmósfera para vapor y gases a alta presión, desde el cálculo aerodinámico del difusor hasta la fabricación de calderería en nuestras propias instalaciones. Esta integración vertical (oficina de proyectos, simulación numérica, taller de fabricación) garantiza la coherencia entre el dimensionamiento acústico y la resistencia mecánica del equipo en condiciones reales de funcionamiento.
Los equipos fabricados cumplen con los códigos CODAP y CODETI en lo que respecta a la parte sometida a presión, y con las certificaciones ISO 9001 e ISO 19443 en cuanto al sistema de gestión. La fabricación se ha trasladado a Francia. Para cualquier proyecto de descarga a la atmósfera o de escape de vapor que requiera un estudio acústico industrial y el dimensionamiento de silenciadores a presión, puedes contactar con el Groupe Boët a través de www.groupe-boet.com. Echa también un vistazo al artículo sobre la simulación numérica FEA y CFD para conocer mejor las herramientas de dimensionamiento aerodinámico que se usan en el diseño.