Hoja de cálculo para determinar el nivel de ruido de Transformadores

La presente hoja Excel determina el nivel de potencia y presión acústica de los Transformadores, puede utilizarse en Laboratorio o en el lugar de la instalación ya que la hoja deduce los valores correspondientes al ruido de fondo y a las reflexiones del sonido en paredes, techo y suelo del local de acuerdo con las pautas marcadas por la norma IEC 60551.

Definiciones

Nivel de presión acústica, Lp: es el valor expresado en decibelios (dB), igual a 20 veces el logaritmo decimal de la relación entre la presión acústica dada y la presión acústica de referencia; la presión acústica de referencia es de 20 μPascales.

Nivel de potencia acústica, Lw: es el valor expresado en dB, igual a 10 veces el logaritmo decimal de la relación entre la potencia acústica dada y la potencia acústica de referencia: la potencia acústica de referencia es de 1 picovatio.

Ruido de fondo: es el nivel ponderado A de presión acústica cuando el transformador está fuera de tensión.

Aparatos de medida

Las medidas deben tomarse utilizando un sonómetro de clase 1.

Además, el nivel de ruido de fondo debe medirse inmediatamente antes y después de haber efectuado la medida del transformador.

Si la diferencia entre Lp del ruido de fondo y el nivel resultante a la vez del ruido de fondo y del ruido del transformador es ≥ 10 dB puede medirse sólo el ruido de fondo en una única posición de medida, sin que sea necesario corregir el nivel de ruido medido del aparato.

Si la diferencia está comprendida entre 3 y 10 dB, hay que aplicar las correcciones de la Tabla 1, contenida igualmente en la hoja de cálculo (celda B 49) y aplicada en la celda C 49.

Por otra parte, si la diferencia es inferior a 3 dB, no se aceptará el ensayo, a no ser que el nivel resultante del ruido de fondo y del ruido del transformador sea inferior al valor garantizado por el fabricante.

Correcciones por influencia del ruido de fondo

Según los niveles de presión acústica que se acaban de indicar y que se hayan registrado en cada una de las posiciones de medida, estos podrán corregirse de la influencia del ruido de fondo de acuerdo con la tabla 1:

Diferencia entre Lp medido con el aparato en servicio y Lp del ruido de fondo solo en dB.	Corrección que debe restarse del Lp medido con el aparato en servicio para obtener el Lp debido al aparato en dB.
3 4 a 5 6 a 8 9 a 10	3 2 1 0,5

Tabla 1 

Función del ensayo 

Comparar el ruido generado por el transformador ensayado con el que fija la norma o los valores garantizados por el fabricante. 

Modalidades del ensayo 

El ruido lo provocan, por magnetostricción, las chapas del circuito magnético, las bobinas de inductancia y sus dispositivos de refrigeración asociados. 

Después de medir el ruido de fondo, se alimenta el transformador en vacío, a la tensión y a la frecuencia asignada, estando el regulador de tomas en la toma principal, si la tensión de alimentación es algo superior a la nominal, el ruido aumentará considerablemente y viceversa, por lo que se habrá de ajustar el regulador de tomas hasta la posición que corresponda a la tensión de alimentación. 

A continuación, se registra el nivel de presión acústica en distintos puntos alrededor del transformador (entre 6 y 10) según las condiciones de seguridad y operatividad del entorno. 

El nivel de ruido puede expresarse de dos formas: 

1. en nivel ponderado A de presión acústica, Lp (A), medida mediante un sonómetro, a una distancia determinada del transformador. El valor obtenido es la media cuadrática de los valores medidos:

• a 1/3 y a 2/3 de la altura de la parte activa (o de la envolvente si la hay) cuando es superior a 2,5 metros. En caso contrario, la medida se realiza a media altura del equipo. 
• a 1 metros de la superficie principal, en los transformadores secos sin envolvente (por razones de seguridad). Cuando están equipados con una envolvente, o para transformadores en baño de aceite la distancia de medida es de 0,3 a partir de este. 

La distancia entre los puntos de medida será de 1 metro máximo y con un valor mínimo tal que el ensayo comporte por lo menos 4 puntos de medida (Celdas C 36 a C 45). En todos los casos se deberán respetar las condiciones de seguridad exigidas para este tipo de instalaciones. 

Figura 1: Medida del ruido en un transformador seco sin envolvente

Figura 2: Medida del ruido en un transformador en baño de aceite

      2   en nivel ponderado A de la potencia acústica del aparato, Lw (A), calculada a partir de presión acústica por la relación siguiente: 

Lw (A) = Lp (A) + 10 log S – X

Lw (A) = nivel ponderado A de la potencia acústica en dB.

Lp (A) = presión acústica en dB (A)

X = corrección debida al ruido de fondo 

S = superficie equivalente, en m2, definida por la fórmula: S = 1,25 x H x P

con H = altura del transformador en metros.

P = longitud del contorno de las medidas, a la distancia de 0,3 m o 1 m máximo, en metros.

1,25 = factor empírico destinado a tener en cuenta la energía sonora radiada por la parte superior del transformador o de los refrigerantes.

La potencia acústica tiene en cuenta la geometría del transformador y permite expresar un nivel de ruido independiente de la distancia de medida del transformador; por lo tanto permite la comparación entre aparatos.

Con objeto de hacer más comprensible el procedimiento a seguir para cumplimentar esta hoja de cálculo se expone seguidamente, a modo de ejemplo, un caso particular. Los datos que deben aportarse a la hoja de cálculo son los marcados en rojo (Ver en hoja de cálculo).

Ejemplo:

Se trata de un transformador seco de 1600 kVA según norma UNE 21538 de 20/0,42 kV con valores de catálogo garantizados por el fabricante de: Potencia acústica 76 dB y presión acústica 62 dB.

Para verificar estos valores se ha utilizado un sonómetro clase 1 según IEC 60651 y correcciones efectuadas según IEC 60551

Datos de partida y cálculos realizados (Ver en hoja de cálculo):

El transformador se encuentra instalado en una sala de 3,14 m de largo x 2,58 m de ancho x 3,5 m de altura.

Las medidas del espectro sonoro efectuadas a 1m. de distancia y en los puntos del contorno del transformador 1, 2, 3, 4, 5 y 6, han sido 77,1 dB, 76,2 dB, 77,7 dB, 76,4 dB, 77,2 dB y 76,8 dB respectivamente (Celdas C 36 a C 41). Media cuadrática = 76,9 dB (Celda I 47). (La norma prescribe un mínimo de 6 puntos de medida para la correcta aplicación de la fórmula).

La medida del ruido de fondo es de 70,2 dB (Celda C 47). (existe reducción por ruido de fondo de 1 dB con relación a los valores de presión acústica medidos, celda C 49) por lo que con la corrección del ruido de fondo tendremos 76,9 – 1 = 75, 9 dB (celda I 48).

Corrección debida a la Sala: k = 10 log [ 1 + 4 S.E./ A ]

A = α Sv ; A = coeficiente de absorción.

α = factor medio de absorción acústica.

Sv = Superficie de la sala ( paredes, suelo, techo).

Superficie equivalente : 

S.E. = [(distancia de medida x π) + (Long.Trafo + Ancho Trafo)] x 2 x Altura Trafo x 1,25 =

=[(1m x π) + (1,745 + 0,955)] x 2 x 2,12 x 1,25 = 30,96 m². (Celda H 27)

Superficie de la sala :

Sv. = (3,14 x 2,58 x 2) + (3,14 x 3,5 x 2) + (2,58 x 3,5 x 2) = 56,24 m². (Celda H 39)

Largo = 3,14 m. Ancho = 2,58 m. Alto = 3,5 m. 

α = 0,05 es el factor medio para una sala casi vacía, con muros lisos de materiales duros, tales como hormigón, ladrillo, yeso ó azulejo. 

A = α Sv 

A = 0,05 x 56,24 = 2,8

Corrección debida a la Sala: k = 10 log [ 1 + 4 S.E./ A ]

K = 10 log [ 1 + 4 S.E./ A ]

K = 10 log [ 1 + 4 x 30,96 / 2,8 ] = 16,4 dB. (Celda H 45)

El nivel ponderado de presión acústica (Lpa) teniendo en cuenta el coeficiente de reflexión del local, será: 75,9 dB - 16,4 dB = 59,4 dB. (Celdas I 49 e I 67)

El nivel ponderado de potencia acústica (Lwa) será: Lwa = Lpa + 10 log10 S.E. = 59,4 + 10 log10 30,96 = 59,4 + 14,9 = 74,4 dB (Celda I 66)

Conclusiones:

Los resultados obtenidos son inferiores a los garantizado Lpa = 62 dB y Lwa = 76 dB, por tanto aceptables.

DESCARGAR EL PRESENTE ARTICULO Y HOJA DE CÁLCULO EN LA SIGUIENTE URL:

http://www.mediafire.com/download/h17whuvpjijy3rt/Determinaci%C3%B3n_del_nivel_de_ruido_de_Transformadores.rar

ARTÍCULO RELACIONADO EN ESTE BLOG:

El problema del ruido en los Centros de Transformación (CT’s)

http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/12/el-problema-del-ruido-en-los-centros-de.html