Un grupo de turbina de vapor es demasiado grande, está demasiado caliente y demasiado atado a su cimentación para llevarlo a una sala de ensayo, y se mide donde funciona, en la sala de turbinas, con la planta auxiliar de la central trabajando alrededor. IEC 61063 es el código de ensayo para ese trabajo. Toma el método de control de ISO 3746 y fija lo que el método deja abierto para esta familia de máquinas: la forma de la superficie envolvente alrededor de una turbina, un reductor o un generador y una excitatriz puestos en fila sobre su planta de operación, dónde van los micrófonos, cómo se corrigen el ruido de fondo y la sala, y qué tiene que decir el informe. Esta guía recorre cada paso: la superficie de medición escalonada y su área, las posiciones de micrófono clave y adicionales, la corrección por ruido de fondo de la tabla 2 y en qué se aparta de la de ISO 3746, la corrección ambiental de la figura A.3 y la cualificación de la sala, el nivel de presión sonora en la superficie y el nivel de potencia acústica, y el informe. Qué vía encaja con otras máquinas se sopesa en Potencia acústica.
1. El código de ensayo (IEC 61063)
Sección titulada «1. El código de ensayo (IEC 61063)»La norma se aplica a la parte de un grupo de turbina, la turbina, la máquina accionada y los componentes unidos a ellas, que queda por encima del suelo de la sala de turbinas, dentro de una superficie envolvente continua limitada por ese suelo (apartado 1.1.1). Qué suelo hace de plano reflectante depende de cómo esté montado el grupo. Una planta de operación continua y reflectante lo es; también la planta de operación cercana al eje horizontal de un grupo grande, siempre que no tenga aberturas por las que el ruido radiado bajo ella llegue a los micrófonos (1.1.2). Un emparrillado, un suelo con aberturas junto al grupo o unas pasarelas a su alrededor no lo son, y el plano pasa a ser el suelo de cimentación (1.1.3); la planta de debajo aporta entonces tanto en los micrófonos que el nivel de potencia acústica deja de ser válido, salvo que las aberturas se tapen con paneles durante el ensayo. Los tratamientos de control de ruido montados en el grupo, cerramientos o pantallas, se informan por tipo, situación y extensión (1.1.5).
El método es el de control de ISO 3746 (introducción), y la tabla 1 da la desviación típica dentro de la que tienden a quedar sus niveles de potencia acústica: 5 dB para una fuente con tonos discretos destacados y 4 dB para una cuyo sonido se reparte por igual en frecuencia. Cuando el método compara máquinas parecidas que son omnidireccionales y radian ruido de banda ancha, medidas en salas parecidas, la NOTA 1 sitúa la desviación típica de esa comparación en 3 dB o menos. IEC 61063 se escribió frente a la edición de 1979 de ISO 3746; la ISO 3746 de la biblioteca es la edición de 2010, y donde esta guía pone las dos una al lado de la otra lo dice.
Cómo se hace la medida
Sección titulada «Cómo se hace la medida»- Encierra cada parte del grupo en una caja de referencia, la caja más pequeña que la contiene con su calorifugado y cualquier pantalla, apoyada en el plano reflectante (7.1). La superficie de medición es el conjunto de paralelepípedos situados a 1 m de las cajas.
- Coloca en ella las cinco posiciones clave de la figura 2 y las posiciones adicionales entre ellas, a distancias iguales y lo bastante juntas para que cada carcasa tenga una sección de medida (7.2). Las superiores pueden omitirse si un ensayo previo muestra que cambian el resultado en no más de 1,0 dB.
- Con el grupo en régimen estable a la carga nominal (y, para encontrar la condición más ruidosa, también al 25 %, 50 % y 75 %, 6.2), lee el nivel ponderado A en cada posición con un sonómetro según IEC 651 en ponderación temporal lenta, calibrado antes de cada serie con un calibrador de dB (5.1, 5.2, 7.4).
- Obtén el ruido de fondo en cada posición. Con la turbina en marcha rara vez puede medirse, y la NOTA 1 de 8.1 permite calcularlo a partir de la potencia acústica de la planta auxiliar y de las reflexiones de la sala.
- Cualifica la sala: la corrección ambiental , a partir de su tiempo de reverberación o de una fuente sonora de referencia calibrada, no puede superar 7 dB (anexo A). Al aire libre es cero y el viento tiene que quedar por debajo de 6 m/s (4.3, A.4).
- Calcula los niveles corregidos (tabla 2), el nivel de presión sonora en la superficie (ecuación (2)) y el nivel de potencia acústica (ecuación (3)), y redacta el informe del apartado 10.
2. La superficie de medición
Sección titulada «2. La superficie de medición»Los paralelepípedos de la superficie de medición son paralelos a las cajas de referencia a la distancia de medición , y «la distancia de medición () es 1 m» (7.1): cada uno es 2 m más ancho y 1 m más alto que su caja, y el primero y el último son 1 m más largos, en los dos extremos del grupo. La figura 2 los acota sobre la superficie de medición, y la ecuación (1) da su área:
con , y la longitud, la anchura y la altura del paralelepípedo
de los . La suma son las caras superiores y los costados; el primer
término hace las veces de todas las caras transversales, los dos extremos y
los escalones entre vecinos. Es el área exacta cuando las secciones menguan
desde una sección mayor hacia los dos extremos, cada una conteniendo a la
siguiente, que es como están construidos los dos dibujos de la figura 2. Si
no, deja de serlo: cuenta de más cuando la caja más alta y la más ancha son
distintas, y de menos cuando una sección pequeña queda entre dos grandes.
enveloping_area_m2 suma la superficie escalonada cara a cara para ese caso.
Una sola caja da el paralelepípedo envolvente de ISO 3746, .
El grupo de esta guía es el que dibuja la figura 2 b: las carcasas de alta y media presión en una caja, la turbina de baja en otra, y después el generador y la excitatriz.
from phonometry import emission
boxes = [ # longitud, anchura, altura sobre el suelo [m] emission.TurbineReferenceBox(6.0, 4.0, 3.5, "AP-MP"), emission.TurbineReferenceBox(5.0, 5.0, 4.5, "BP"), emission.TurbineReferenceBox(7.0, 3.5, 3.0, "Generador"), emission.TurbineReferenceBox(3.0, 2.5, 2.2, "Excitatriz"),]surface = emission.turbine_measurement_surface(boxes)print(surface.lengths_m, surface.widths_m, surface.heights_m)# [7. 5. 7. 4.] [6. 7. 5.5 4.5] [4.5 5.5 4. 3.2]print(round(surface.area_m2, 1), round(surface.enveloping_area_m2, 1)) # 410.1 410.13. Las posiciones de micrófono
Sección titulada «3. Las posiciones de micrófono»La figura 2 prescribe cinco posiciones clave (7.2.1): 1 y 5 en el centro de
los dos extremos, 2 y 4 en los dos costados y 3 en la parte superior, estas
tres en el plano que separa la turbina de la máquina accionada. En la
figura 2 a ese plano está tras la caja de la turbina; en la figura 2 b, entre la
turbina de baja y el generador, así que la biblioteca toma el número de cajas
del lado de la turbina (turbine_boxes) y pone 2, 3 y 4 en la esquina exterior
del más ancho (y más alto) de los dos paralelepípedos que se encuentran allí,
como hacen los dos dibujos.
Las posiciones adicionales parten de las posiciones clave y se «disponen
a distancias iguales», de modo «que haya al menos una sección de medida en
cada carcasa» (7.2.2). La biblioteca recorre dos caminos, como los dibujan
las plantas y los alzados de la figura 2: alrededor de los costados a la
altura de los micrófonos, de 1 por 2, 5 y 4 de vuelta a 1, y la línea
superior en el plano vertical del eje, de 1 subiendo por el extremo
delantero, por encima y sus escalones hasta 3, y hasta el extremo trasero,
bajando por él hasta 5 (los dos alzados ponen una posición en el extremo
delantero sobre la posición clave 1). Divide cada tramo entre posiciones clave
en el menor número de intervalos iguales no mayores que spacing_m y pone una
posición en cada división. Los dos caminos se dividen cada uno por su cuenta,
así que sus estaciones no tienen por qué caer en las mismas secciones
transversales, como las ponen los dibujos de la figura 2; el 7.2.2 solo pide
distancias iguales. La «sección de medida en cada carcasa» se comprueba por
paralelepípedo: un espaciado que deja uno sin posición en sus costados emite
un SoundPowerWarning, y donde una caja contiene dos carcasas, como las
turbinas de alta y media presión de este grupo, si llegan posiciones a las
dos se lee en positions_m. La altura de la fila alrededor de los costados
la eliges tú: la figura 2 la dibuja sin acotarla. La NOTA de 7.2.2 permite
eliminar las posiciones superiores, por seguridad o por coste, cuando un
ensayo previo ha mostrado que cambian el nivel de potencia acústica en no más
de 1,0 dB (sección 6), y include_overhead=False las deja fuera.
array = emission.turbine_microphone_positions( surface, microphone_height_m=1.5, spacing_m=4.0, turbine_boxes=2)print(array.count, int(array.overhead_mask.sum())) # 23 7print(array.positions_m[array.key_mask])# [[ 0. 0. 1.5] posición clave 1# [12. 3.5 1.5] 2# [23. 0. 1.5] 5# [12. -3.5 1.5] 4# [12. 0. 5.5]] 3print(array.positions_per_box, array.every_box_sampled) # (2, 2, 2, 1) Truearray.plot(language="es") # planta; view="elevation" para el alzadoLa superficie alrededor del grupo de la figura 2 b, 410,1 m², y las 23 posiciones de un espaciado de 4 m: 16 alrededor de los costados a 1,5 m y 7 encima. La planta muestra los dos costados y la línea superior sobre el eje; el alzado muestra el costado de la posición clave 4, como los dos alzados de la figura 2, y la parte alta, que es donde está la posición clave 3.
4. La corrección por ruido de fondo: tabla 2 frente a ISO 3746
Sección titulada «4. La corrección por ruido de fondo: tabla 2 frente a ISO 3746»El nivel de cada posición se corrige por ruido de fondo antes del promedio (8.1), y la corrección se lee en la tabla 2:
| Nivel con la fuente en funcionamiento menos el fondo (dB) | Corrección a restar (dB) |
|---|---|
| 3 | 3 |
| 4 | 2 |
| 5 | 2 |
| 6 | 1 |
| 7 | 1 |
| 8 | 1 |
| 9 | 0,5 |
| 10 | 0,5 |
| > 10 | 0,0 |
turbine_background_correction juzga primero la última fila, sobre la
diferencia tal como se mide: todo lo que pasa de 10 dB es «> 10» y no lleva
corrección, lo mismo 10,2 dB que 11 dB. Entre 3 y 10 dB la tabla está impresa
en decibelios enteros, así que la diferencia se redondea al más próximo, las
mitades hacia arriba, antes de leerla, y de 9,5 a 10 dB toma los 0,5 dB de la
fila 10; la biblioteca lee igual la tabla escalonada de ISO/TS 7849-1. Por
debajo de 3 dB no hay fila: el fondo «debería estar
al menos 3 dB por debajo» (4.2), y por debajo de eso «no puede hacerse una
medida válida de la máquina ensayada». La función devuelve ahí los 3 dB de la
primera fila, que siguen dejando un límite superior, porque la corrección
exacta para una diferencia menor es mayor, y así es como la NOTA de 4.2
permite usar un resultado así. Es también el valor que imprime
ISO 3746:2010 para el mismo caso.
print(emission.turbine_background_correction([3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 9.0, 10.0, 11.0]))# [3. 2. 2. 1. 0.5 0.5 0. ]print(emission.turbine_background_correction([4.4, 4.5, 9.5, 10.0, 10.2]))# [2. 2. 0.5 0.5 0. ]ISO 3746:2010 corrige el fondo con una fórmula, la ecuación (12) del apartado 8.3.3,
que se toma como cero por encima de 10 dB y como 3 dB por debajo de 3 dB, y la aplica una sola vez, a la diferencia entre los niveles promediados sobre la superficie, mientras que IEC 61063 corrige cada posición antes del promedio. En las diferencias que imprime la tabla 2 las dos coinciden a 0,35 dB: los escalones quedan por encima de la fórmula a 5 dB (2 frente a 1,65) y a 8 dB (1 frente a 0,75), y por debajo a 4 dB (2 frente a 2,20) y a 6 dB (1 frente a 1,26). Entre filas, donde suele caer una diferencia medida, el redondeo las separa más, desde 0,57 dB por debajo de la fórmula a 3,5 dB hasta 0,56 dB por encima justo antes de 5,5 dB. Por encima de 10 dB ninguna de las dos resta nada.
El mismo fondo, dos correcciones. La tabla 2 leída en decibelios enteros es una escalera sobre la curva de la ecuación (12) de ISO 3746:2010; sus filas impresas quedan a 0,35 dB de la curva, y el redondeo entre ellas a 0,6 dB.
5. La corrección ambiental y la sala
Sección titulada «5. La corrección ambiental y la sala»Las reflexiones de la sala elevan los niveles sobre la superficie, y la corrección ambiental las descuenta (8.2). La figura A.3 imprime la curva y su fórmula,
la de ISO 3744 e ISO 3746, con el área de absorción equivalente de la
sala a partir de su tiempo de reverberación, , medido con
ruido de banda ancha o un impulso y ponderación A en la recepción (A.3.1). La
sala es apta cuando no supera 7 dB (8.3, A.3.3), que el apartado reescribe
como . Las dos formas coinciden al decibelio entero en que está
impreso el límite: la curva da dB en y llega a
7 dB en . check_turbine_test_environment juzga los 7 dB, a
partir de la propia corrección o de un environmental_correction_db suelto
(0 al aire libre).
El A.3.2 ofrece una segunda vía: una fuente sonora de referencia calibrada en campo libre sobre un plano reflectante, cuyo nivel de potencia acústica se compara con el nivel que muestra en la sala por el método de ISO 3746 con igual a cero, de modo que . Según su NOTA, es la media de dos determinaciones, con la fuente en el centro de cada costado largo del grupo, y una máquina de más de 10 m lleva otras dos, en los extremos. Al aire libre, y en salas muy grandes o que no están cerradas, es cero (A.4), y el viento tiene que quedar por debajo de 6 m/s, con pantalla antiviento por encima de 1 m/s (4.3).
room = emission.turbine_environmental_correction( surface.area_m2, volume_m3=60_000.0, reverberation_time_s=3.2)print(room.absorption_area_m2, round(room.ratio, 2), round(room.environmental_correction_db, 2)) # 3000.0 7.32 1.89print(emission.check_turbine_test_environment(room).passes) # True
source = emission.turbine_reference_source_correction( [95.6, 96.3, 95.9, 96.8], calibrated_level_db=94.2, machine_length_m=21.0)print(round(source.environmental_correction_db, 2)) # 1.95La figura A.3 con la sala del ejemplo: 60 000 m³ y 3,2 s dan 3000 m² de absorción, un de 7,3 y una de 1,89 dB, muy dentro de los 7 dB de A.3.3.
6. El nivel en la superficie y el nivel de potencia acústica
Sección titulada «6. El nivel en la superficie y el nivel de potencia acústica»Los niveles corregidos se promedian en energía y se resta , ecuación (2),
y el término de superficie da el nivel de potencia acústica, ecuación (3), con m². El nivel se anota redondeado al decibelio entero (9.4 g).
import numpy as np
levels = np.array([ # dB re 20 uPa, en el orden de array.positions_m 91.8, 93.1, 93.6, 94.2, 93.0, 90.4, 89.7, 88.2, 87.5, 88.6, 90.1, 90.9, 93.4, 94.6, 93.9, 92.7, 92.2, 94.0, 95.1, 93.8, 90.6, 89.3, 87.9])background = np.array([ # calculado a partir de la planta auxiliar (8.1, NOTA 1) 84.0, 84.2, 84.5, 84.8, 85.0, 83.2, 82.5, 81.4, 80.6, 81.3, 82.9, 83.4, 85.0, 84.8, 84.5, 84.2, 83.0, 83.0, 83.0, 83.0, 83.0, 82.0, 81.0])full = emission.turbine_sound_power( levels, surface_area_m2=surface.area_m2, background_levels_db=background, environmental_correction_db=room.environmental_correction_db, overhead_mask=array.overhead_mask)print(round(full.surface_pressure_level_db, 2), round(full.sound_power_level_db, 2)) # 89.78 115.91print(full.reported_sound_power_level_db) # 116.0print(round(full.overhead_effect_db, 2), full.overhead_may_be_deleted) # 0.27 Trueprint(round(full.level_range_db, 1), full.arithmetic_mean_allowed) # 8.6 Falsefull.plot(position_labels=array.labels, language="es") # las claves numeradasLas diferencias con el fondo van de 6,8 a 12,1 dB, así que la tabla 2 resta 1 dB en trece posiciones, 0,5 dB en siete y nada en tres. Las siete posiciones superiores suben el nivel 0,27 dB, muy dentro del 1,0 dB que permitiría dejarlas fuera en un ensayo posterior del mismo grupo.
La NOTA de 8.3 admite un promedio aritmético simple en lugar de la ecuación (2)
cuando los niveles de las posiciones no abarcan más de 5 dB, y dice que ese
promedio no debería diferir de la ecuación (2) en más de 0,7 dB. Para un rango fijo, el promedio
energético adelanta más al aritmético cuando los niveles están en los dos
extremos del rango, y el peor de esos conjuntos, dos niveles separados 5 dB
con el más alto en el 41 % de las posiciones, los separa 0,707 dB: la cifra de
la NOTA con su único decimal. Aquí los niveles abarcan 8,6 dB, así que la nota
no se aplica (arithmetic_mean_allowed es False).
Una carga menor baja el nivel sin bajar el fondo. A un cuarto de la carga nominal, 4,5 dB más bajo, ocho posiciones quedan a menos de 3 dB del fondo, y el resultado es solo un límite superior:
import warnings
with warnings.catch_warnings(): warnings.simplefilter("ignore", emission.SoundPowerWarning) quarter = emission.turbine_sound_power( levels - 4.5, surface_area_m2=surface.area_m2, background_levels_db=background, environmental_correction_db=room.environmental_correction_db)print(quarter.upper_limit, quarter.conforms) # True FalseEl ensayo a plena carga posición a posición, y el informe de las dos cargas. La corrección de la tabla 2 ya está descontada de cada barra; la separación entre la línea discontinua y la roja es la corrección ambiental de la sala.
7. El informe
Sección titulada «7. El informe»El apartado 10 pide que el informe declare que el nivel de potencia acústica
ponderado A «se ha obtenido en plena conformidad con los procedimientos de
esta norma y que este nivel se expresa en decibelios por encima de 1 pW», y
que dé como mínimo: la turbina con sus pantallas y cerramientos de control de
ruido, las condiciones de funcionamiento, los niveles ponderados A en cada
posición corregidos por ruido de fondo, el nivel de presión sonora en la
superficie, el nivel de potencia acústica, y la fecha y la hora de las
medidas. turbine_noise_declaration lo construye a partir de una
determinación por condición de funcionamiento. Guarda cada nivel de potencia
acústica tal como se determinó y lo da en el informe redondeado al decibelio
entero, busca la condición más ruidosa en los niveles anteriores a ese
redondeo, de modo que dos cargas que redondean al mismo decibelio siguen
distinguiéndose, y lleva la desviación típica de la tabla 1 para el tipo de
sonido. Una determinación que no está en plena conformidad, un límite superior
o una sala por encima de 7 dB, no puede llevar la declaración y se rechaza con
un ValueError.
half = emission.turbine_sound_power( levels - 1.5, surface_area_m2=surface.area_m2, background_levels_db=background, environmental_correction_db=room.environmental_correction_db, overhead_mask=array.overhead_mask)report = emission.turbine_noise_declaration( {"50 % de carga": half, "100 % de carga": full}, turbine="Grupo de condensación de tres carcasas, 60 MW, con generador y excitatriz", noise_control="ninguno", measured_at="2026-09-25, de 10:30 a 12:10", tonal=True)print(report.reported_sound_power_levels_db) # (114.0, 116.0)print(report.loudest_condition, report.standard_deviation_db) # 100 % de carga 5.0print(report.statement)report.plot(language="es")Parámetros de turbine_sound_power()
Sección titulada «Parámetros de turbine_sound_power()»| Parámetro | Tipo | Unidades | Rango / defecto | Notas |
|---|---|---|---|---|
pressure_levels_db | array 1D | dB | al menos 4 posiciones | con el grupo en marcha |
surface_area_m2 | float | m² | positivo | de la ecuación (1) |
background_levels_db | array 1D o None | dB | obligatorio | Uno por posición; None indica que no se determinó |
environmental_correction_db | float | dB | obligatorio | ; 0 al aire libre; un valor por encima de 7 dB avisa |
overhead_mask | array de bool | None | Para overhead_effect_db (NOTA de 7.2.2) |
Qué cubre esta guía
Sección titulada «Qué cubre esta guía»Cubierto
La determinación de IEC 61063:1991 del nivel de potencia acústica ponderado A de un grupo de turbina de vapor: la superficie de medición escalonada a 1 m y su área por la ecuación (1) (con el área escalonada exacta al lado), las cinco posiciones clave de la figura 2 y las posiciones adicionales a distancias iguales con la comprobación de 7.2.2 hecha por caja de referencia, la corrección escalonada por ruido de fondo de la tabla 2 posición a posición, la corrección ambiental de la figura A.3 a partir del tiempo de reverberación o de una fuente sonora de referencia (A.3.2), la cualificación de 7 dB de A.3.3 y el límite de viento de 4.3, el nivel de presión sonora en la superficie y el nivel de potencia acústica de las ecuaciones (2) y (3), el promedio aritmético de la NOTA de 8.3, la prueba de omisión de las posiciones superiores de 7.2.2, el redondeo al decibelio entero de 9.4 g, el informe del apartado 10 y las desviaciones típicas de la tabla 1.
No cubierto
Los instrumentos se dan por buenos: el sonómetro IEC 651 en ponderación temporal lenta, el calibrador de 5.2 y la colocación que aparta vapor, aire y campos del micrófono (7.4) son cosa del operador. El plano reflectante no se comprueba frente a A.2.1 (absorción por debajo de 0,1, 4 m más allá de la superficie), la altura de la fila de micrófonos la elige quien llama porque la figura 2 no la acota, y las determinaciones de de una fuente de referencia se hacen con el método de ISO 3746 (
sound_power_pressure(grade="survey")) antes de pasarlas. Cómo llega a los micrófonos la planta situada bajo la planta de operación o alrededor del grupo (1.1.3) queda fuera de la norma, y por tanto de la biblioteca. Cada caja de referencia se toma centrada en un mismo eje, así que un grupo cuyas cajas enrasan por un costado y solo escalonan por el otro, como dibuja la figura 2 a, se modela simétrico; la ecuación (1) no cambia. La fila de los costados y la línea superior se dividen cada una por su cuenta, no en las secciones transversales alineadas que muestran los dibujos de la figura 2, y una caja de referencia que contiene varias carcasas se comprueba como una sola.
Referencias
Sección titulada «Referencias»- International Electrotechnical Commission. (1991). Acoustics — Measurement of airborne noise emitted by steam turbines and driven machinery (IEC 61063:1991). Leída en su adopción inglesa, BS EN 61063:1996, el texto de EN 61063:1996, que es IEC 1063:1991 sin modificaciones. Las ecuaciones (1) a (3), las tablas 1 y 2, la figura 2, la figura A.3 del anexo A y el informe de los apartados 9 y 10 que implementa esta guía.
- International Organization for Standardization. (2010). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Survey method using an enveloping measurement surface over a reflecting plane (ISO 3746:2010). El método de control sobre el que se construye IEC 61063 (que cita la edición de 1979), y la corrección por ruido de fondo K1A de la ecuación (12), apartado 8.3.3, con la que se compara la tabla 2.