INTRODUCCIÓN

El ruido medioambiental de l as áreas urbanas de todo el mundo suele rebasar la norma de la Organización Mundial de la Salud (OMS) (^{WHO, 1999}), establecida en 55 dB (A) para el día y en 50 dB (A) para la noche. ^{Li y col. (2004)} y ^{Gökdag (2012)}, reportaron que los altos niveles de ruido estaban asociados con altos volúmenes de tráfico vehicular. El ruido causado por el tráfico vehicular representa en la actualidad una de las principales fuentes de contaminación acústica en las áreas urbanas (^{Zannin y col., 2002}; ^{Murthy y col., 2007}; ^{Chaaban, 2008}; ^{Oyedepo y Saadu, 2008}; ^{Ausejo y col., 2009}; ^{Nejadkoorki y col., 2010}; ^{Ehrampoush y col., 2012}). La preocupación por el efecto que causa en la salud y bienestar de la población no es reciente, uno de los primeros estudios de ruido urbano producido por el tráfico vehicular se realizó en Nueva York en 1930 (^{Fletcher y Galt, 1950}); en tanto que en Europa, en 1960, se hicieron estudios de ruido en Toulouse, Francia y Dormunt, Alemania (^{García, 1988}). Recientemente, en Calcuta, India, se realizó un estudio que permitió establecer que el ruido vehicular estaba por encima de los límites permisibles, y se obtuvo un mapa acústico de la ciudad (^{Chakrabarty y col., 1997}).

Europa ha sobresalido en la atención al problema del ruido vehicular en áreas urbanas y su impacto medioambiental. En España, en 1996, se publicó el Informe Dobrís, en el que se manifiesta la preocupación por la contaminación acústica; y en 2010, en el informe CNOSSOS-EU, se describe un marco metodológico común para elaboración de mapas de ruido, basados en la Directiva de ruido Medioambiental (2002/49/EC). También es importante destacar, que desde el 2007, se conmina a los países de la comunidad europea a que una vez que se tengan los mapas de ruido de las vialidades principales, ferrocarriles, aeropuertos y aglomeraciones en áreas urbanas, se elaboren planes de acción para reducir la contaminación acústica (^{Kephalopoulos y col., 2012}).

En México los niveles de ruido por tráfico vehicular no han sido evaluados de forma extensiva, sin embargo, existen algunos estudios básicos importantes que datan de 1985, por ejemplo, cuando la extinta Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología de México (SEDUE) realizó un estudio en diversas ciudades, de las cuales, 25 resultaron con problemas de contaminación por ruido emitido por el tráfico vehicular (^{Jiménez, 2001}). En otro estudio de la SEDUE, elaborado en 1985, en 25 sitios del sur de la Ciudad de México, de 3 km² de área, el ruido vehicular se mantuvo constante de las 7:00 horas a las 21:00 horas, encontrándose niveles de ruido superiores a 55 dB (A) en el 86 % de los sitios, y superiores a 70 dB (A) en el 60 % de los sitios, rebasándose la normatividad de la OMS, que indica 55 dB (A) como nivel máximo permitido en áreas habitacionales (^{Jiménez, 2001}).

En 1986, la SEDUE efectuó un estudio de ruido en la Ciudad de México, en intersecciones de la Delegación Benito Juárez, detectando valores de 74 dB (A) a 100 dB (A) (^{Jiménez, 2001}). El Instituto Mexicano del Transporte (IMT), en el año 2000, inició una línea de investigación respecto a la generación de ruido en algunas de las carreteras más importantes de la República Mexicana, con objeto de medir los niveles de ruido, realizar diagnósticos y establecer criterios de regulación del mismo (^{Damián y col., 2001}; ^{Flores y col., 2002a}; ^{Flores y col., 2002b}; ^{Flores y col., 2005}; ^{Flores y col., 2006}). En 2003, el IMT, publicó una propuesta de normatividad mexicana para regular el ruido que genera la operación del transporte carretero, donde se proponen una serie de medidas para disminuir los niveles de ruido vehicular (^{Torras y col., 2003}).

Las personas expuestas al ruido generado por el tráfico vehicular, aún a bajos niveles, presentan molestias y trastornos del sueño (^{Bluhm y col., 2004}), afectando también la actividad productiva y el bienestar en general (^{Boullosa y Pérez, 1987}; ^{German, 2008}; ^{Al-Mutairi y col. 2009}; ^{Cravioto y col., 2013}; ^{Zamorano y col., 2015}), así como el nivel de atención escolar en estudiantes de nivel básico (^{Campuzano y col., 2010}). Se ha establecido que la exposición a altos niveles de contaminación acústica por periodos prolongados aumenta el riesgo de padecer importantes trastornos fisiológicos, sensación de malestar y fatiga crónica, e incluso pérdida de audición en casos severos (^{Babisch, 2011}; ^{Welch y col., 2013}).

Existen diferentes esfuerzos para reducir la contaminación acústica ocasionada por el tráfico vehicular. ^{Dursun y col. (2006)} y ^{Banerjee y col. (2009)}, realizaron trabajos de investigación, en los que mostraron que un Sistema de Información Geográfica (SIG) es una herramienta efectiva para evaluar la contaminación por ruido en áreas urbanas y hacer mapas de ruido que permitan acciones de planeación e incluso correctivas.

En Suecia, la Universidad de Chalmers emitió una serie de recomendaciones para reducir el ruido, que incluye pavimentos con textura y granulometría más cerrada (^{Kropp y col., 2007}). Al respecto, el Departamento de Transporte del Estado de Washington (WSDOT, por sus siglas en inglés), realizó un estudio sobre la interacción neumático-pavimento, en carreteras con concreto asfáltico, usando cemento portland, estableciendo que el ruido depende más de la textura del pavimento que del tipo de pavimento. El pavimento con agregado grueso produjo 7 dB (A) más que el pavimento de textura lisa (^{WSDOT, 2005}).

El crecimiento en las áreas de urbanización y el tráfico vehicular obligan a las autoridades a tener una planeación sustentable y racional, que permita un adecuado control de la contaminación sonora (^{Chandioa y col., 2010}).

El objetivo de la presente investigación fue evaluar el nivel de ruido proveniente de los vehículos automotores, en tres importantes vialidades de acceso a la ciudad de Chihuahua, así como establecer recomendaciones de mitigación o eliminación del efecto de la contaminación acústica proveniente de los vehículos automotores, basándose en los niveles internacionales permisibles de ruido.

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se llevó a cabo en las principales vías de acceso de la ciudad de Chihuahua, Chihuahua, México: Chihuahua a Hermosillo, Sonora; Chihuahua a Ciudad Juárez, Chihuahua; y Chihuahua a Delicias, Chihuahua (Figura 1). El trabajo se dividió en tres partes básicas: caracterización de la zona de estudio, medición del ruido vehicular y asignación de medidas de mitigación.

Figura 1.  Ubicación de carreteras de acceso a la ciudad de Chihuahua que fueron estudiadas. Las coordenadas se indican en unidades UTM. 

Figure 1. Location of access roads to Chihuahua City that were studied. Coordenates are indicated in UTM units. 

Medición del ruido vehicular

Para la ubicación de los puntos de medición del ruido vehicular se aplicó la combinación de los criterios de selección de puntos críticos, por conveniencia y aleatoriamente. Los puntos críticos se consideran colindantes con los usos de suelo: equipamiento de salud, como hospitales y clínicas, equipamiento educativo, equipamiento de asistencia social, como asilos o guarderías, equipamiento recreativo y zonas habitacionales, de acuerdo a lo estipulado en el ^{PDU 2040 (2013)}.

Los puntos por conveniencia se seleccionaron considerando los usos de suelo actualmente en operación en la zona, usos existentes. Adicionalmente, un número de puntos fue determinado aleatoriamente. Los puntos se denominaron bajo una nomenclatura de referencia de acuerdo a los sentidos de circulación de los tramos de estudio, seguido de un número que indica el punto de medición. La nomenclatura se muestra en la Tabla 1. La ubicación de los puntos medidos se muestra en las Figuras 2a, ^2b y ^2c. En todos los casos, los puntos de medición fueron seleccionados de manera que estuvieran alejados de cualquier fuente fija u otro tipo de fuente de ruido, distinta del tráfico vehicular de la vía, que podría haber alterado la medición.

Figura 2a  Ubicación de puntos de medición, carretera Chihuahua a Hermosillo. Las coordenadas se señalan en unidades UTM. 

Figure 2a. Location of measurement points, road Chihuahua to Hermosillo. Coordenates are indicated in UTM units. 

Figura 2b. Ubicación de puntos de medición, carretera Chihuahua a Ciudad Juárez. Las coordenadas se señalan en unidades UTM. 

Figure 2b. Location of measurement points, road Chihuahua to Ciudad Juárez. Coordenates are indicated in UTM units. 

Figura 2c. Ubicación de puntos de medición, carretera Chihuahua a Delicias. Las coordenadas se señalan en unidades UTM. 

Figure 2c. Location of measurement points, road Chihuahua to Delicias. Coordenates are indicated in UTM units. 

Tabla 1. Ubicación y nomenclatura para la identificación de puntos de medición de ruido. 

Table 1. Location and nomenclature for identifying noise measurement points. 

El tiempo de medición de ruido en los tramos de estudio fue de dos semanas continuas, incluyendo días hábiles y fines de semana. Se contemplaron 10 d hábiles, de lunes a viernes y 4 d de fin de semana, durante los meses de enero, febrero y marzo de 2012, exceptuando días feriados. La toma de lecturas de niveles de ruido fue durante la hora pico correspondiente al sentido de circulación de la carretera, con un intervalo de tiempo entre lecturas de nivel de ruido de 2 min. Las condiciones meteorológicas, tales como, temperatura y velocidad de viento, fueron tomadas en el momento de la medición de cada punto.

La medición del ruido vehicular se realizó con un sonómetro integrador tipo II, Sound Level Meter Nicety SL821, número de serie ST 023900 (margen error ± 1.5 dB), fabricado en Guangdong, China. Antes de efectuar cada grupo de mediciones se calibró el sonómetro, y se verificó que cumpliera con las exigencias señaladas en las normas IEC 61672-1: 2002 (^{IEC, 2013}); éste equipo es utilizado para mediciones en estudios de campo. Cuenta con dos curvas de ajuste A y C, rangos de medición de 30 dB a 130 dB, rango de frecuencia de 31.5 Hz a 8 KHz, ponderación de tiempo lento/rápido, con parámetros de medición: nivel de presión de sonido (Lp), nivel continuo equivalente de sonido (Leq), nivel de presión de sonido máximo (Lmax), nivel de exposición de sonido (LE) y nivel pico de sonido (LCpeak).

Se utilizó un filtro de ponderación A de tiempo lento, que simula la respuesta del oído humano. El indicador empleado fue el nivel de presión sonora continuo equivalente Leq dB (A), expresado en decibelios, que es el más usado y el que utilizan las legislaciones sobre ruido urbano (^{López y col., 2009}; ^{Aparecida y col., 2014}). El ruido producido por el tráfico vehicular es variable, y el indicador más utilizado es el "Leq", el cual representa la media de la energía sonora percibida por un individuo en un intervalo de tiempo. Desde el punto de vista físico, la unidad de medición es la presión del sonido, dada en Pascales (Pa). La presión real del sonido se dividió entre la del umbral auditivo, seguida de una transformación logarítmica. El decibel es la unidad de medida resultante de la relación entre la cantidad medida y un nivel de referencia que emplea el umbral mínimo de audición de 20µPa. La "A" significa que el nivel de ruido es captado por un micrófono que lo filtra y ajusta de la misma forma que lo hace el oído humano. Se registró la variación de ruido en periodos de aproximadamente una hora durante el máximo flujo vehicular (hora pico). El tiempo de medición se dividió en intervalos constantes, obteniendo su correspondiente nivel de presión sonora. Para determinar la respuesta humana, ante los distintos niveles de ruido, se utilizaron los percentiles de la distribución porcentual acumulada de cada medición, con el fin de describir a qué nivel de ruido y durante cuánto tiempo, se exponían los receptores afectados. Los percentiles usados con mayor frecuencia son el L 50, L 10 y el L 90. El percentil L 50 fue usado como cuantificador del nivel sonoro del medio ambiente, el percentil L 10 como cuantificador de los niveles sonoros altos, y el percentil L 90 para cuantificar niveles sonoros bajos, que son excedidos el 90 % del tiempo total y se considera como cuantificador del ruido de fondo.

El equipo se instaló sobre un tripié a 1.50 m de altura, respecto al hombro del camino, a una distancia mínima de 2 m de fachadas de edificaciones y estructuras reflectantes y a no más de 7.5 m al hombro del camino. El micrófono condensador eléctrico de 1/2 pulgada, se orientó de manera horizontal a 0° respecto al suelo, hacia el sentido de circulación vehicular. Se programó el equipo bajo la curva de ponderación A, rango de medición 50 dB (A) a 100 dB (A), y con el indicador nivel de presión sonora continuo equivalente Leq dB (A). La información recolectada se procesó mediante el software Excel y Minitab 15.

Se utilizó un geoposicionador marca Magellan modelo Triton 1500, fabricado en San Dimas, California, Estados Unidos, para la ubicación de los puntos distribuidos en los tramos de estudio, obteniendo sus coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator). El geoposicionador trabaja mediante 12 canales de recepción y con una precisión de ± 4 m.

Asignación de medidas de mitigación

En la Tabla 2 se muestran las medidas de mitigación que fueron seleccionadas de acuerdo a la literatura revisada, considerando las de más amplia aplicación: bermas, que reducen de 0 dB (A) a 3 dB (A); optimización de la superficie de rodamiento, que reduce de 3 dB (A) a 5 dB (A); y barreras de sonido, que reducen de 5 dB (A) a 10 dB (A) (^{OECD, 1995}; ^{FHWA, 2011}; ^{Freitas y col., 2012}; ^{Praticò y Anfosso-Lédée, 2012}).

Tabla 2. Criterios para selección de alternativas de mitigación del ruido urbano. 

Table 2. Selection criteria of alternatives for urban noise mitigation. 

Un análisis geoestadístico de la información de los niveles de ruido permitió elaborar el mapa de sonido correspondiente para cada acceso y asignar medidas de mitigación, de acuerdo a: niveles de ruido que exceden a la normatividad, usos de suelo de la zona adyacente, características geométricas de la carretera, planta topográfica y condiciones de tránsito vehicular.

La referencia para determinar el número de decibeles que exceden la normatividad fueron las establecidas por la OMS, que son de 55 dB (A) para el día (^{WHO, 1999}). Para determinar el número de decibeles que exceden a la normatividad por tipo de uso de suelo del área colindante a la carretera, se decidió seguir el criterio que marca la Administración Federal de Carreteras (^{FHWA, 2011}) (Tabla 3), en virtud de que en México no se cuenta con una normatividad al respecto. Para revisar los excedentes de ruido, en cada punto, se consideró adicionalmente, la norma oficial mexicana (^{NOM-081-SEMARNAT-1994}), que si bien es para fuentes fijas, resulta más conservadora que la norma para fuentes móviles (^{NOM-080-SEMARNAT-1994}).

Tabla 3. Número de decibeles máximos permitidos por uso de suelo colindante a una carretera recomendados por la Administración Federal de Carreteras (^{FHWA, 2011}). 

Table 3. Maximum number of decibels allowed by type of adjoining land use to road recommended by the Federal Highway Administration (^{FHWA, 2011}). 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Tabla 4 se muestran los principales resultados de los estudios relativos a las características del tránsito vehicular en los tres accesos viales de la ciudad de Chihuahua, en ambos sentidos de circulación. En la carretera Hermosillo a Chihuahua fue donde se registró el volumen vehicular máximo para la hora de máxima demanda (VHMD), el cual fue de 1 267 veh/h. El máximo tránsito diario promedio anual (TDPA) fue de 11 842 veh. La composición vehicular medida en porcentaje de vehículos más alta fue la de tipo A (vehículos ligeros como automóviles particulares) con 80.86 %; seguida de la de tipo B (conformados por autobuses) con 4.42 %; tipo C (camiones pesados de dos y tres ejes) con 14.22 %; y vehículos especiales (que no quedan encasillados en ninguna de las categorías anteriores) con 0.5 %.

Tabla 4. Resultados de volúmenes de tráfico para la hora de máxima demanda por cada acceso carretero en sus dos sentidos de circulación. 

Table 4. Results of traffic volume during peak hours per access road on both traffic directions. 

La Tabla 5 muestra las velocidades de punto y de operación registradas en cada acceso carretero estudiado para ambos sentidos de circulación. Las velocidades de operación están definidas en función del proyecto geométrico de cada carretera y tienen carácter normativo. Las velocidades de punto son velocidades promedio reales a las cuales circulan los vehículos en el sitio estudiado. La velocidad de punto promedio a la que circularon los vehículos en los puntos de estudio fue de 73.5 km/h. El alto nivel de ruido obtenido en las vías estudiadas estuvo asociado con la alta velocidad de circulación de los vehículos (^{Marathe, 2012}).

Tabla 5 Velocidades de punto por acceso carretero y por sentido de circulación. 

Table 5. Point speed per road Access and by direction of traffic. 

En el análisis estadístico de las mediciones de ruido efectuadas, se encontró que el nivel máximo de ruido medido fue de 75 dB (A), por encima del máximo permitido en la ^{NOM-081-SEMARNAT-1994}, el cual es de 68 dB (A), y es rebasado en la mayoría de los sitios estudiados. En el caso de la carretera Chihuahua a Hermosillo se rebasa la norma en el 45 % de los casos, en la carretera Chihuahua a Ciudad Juárez y en la Chihuahua a Delicias se rebasa en el 100 % de los sitios estudiados.

Es importante destacar que el 100 % de los puntos analizados en este estudio, rebasaron el máximo de los niveles permisibles de ruido establecidos por la OMS (55 dB [A]) (^{WHO, 1999}). Este mismo comportamiento ha sido reportado en otras ciudades altamente pobladas de diferentes países, en las que se exceden dichos niveles, como Buenos Aires, Argentina, donde se obtuvieron valores de 108 dB (A) a 129 dB (A) en 2001 (^{Bonello y col., 2002}); en Llorin Metrópolis, Nigeria, se tomaron medidas de ruido en: paraderos de autobuses (91.5 dB [A]), estacionamientos de vehículos ligeros (87.8 dB [A]), zonas industriales (110.2 dB [A]), y zonas resi denciales (84.4 dB [A]) (^{Oyedepo y Saadu, 2008}); en Yazd, Irán, los niveles de ruido oscilaron de 61.3 dB (A) a 75.1 dB (A) (^{Nejadkoorki y col., 2010}; ^{Ehrampoush y col., 2012}).

La asignación de medidas de mitigación consistió en la determinación de la diferencia de decibeles por sitio estudiado, de acuerdo al criterio de la Tabla 3. Los resultados se muestran en las Figuras 3a, ^3b y ^3c. El signo positivo indica el número de decibeles en que se rebasa la normatividad (^{FHWA, 2011}), y el signo negativo el número de decibeles por debajo de la norma. Estos puntos constituyen una capa temática de información del sistema de información geográfica implementado para el análisis del ruido en las carreteras de acceso a la ciudad de Chihuahua. Otra capa temática constituye los usos de suelo en las áreas colindantes a los sitios estudiados, de acuerdo al código de colores definido en la zonificación secundaria del Plan Urbano para la ciudad de Chihuahua (^{PDU 2040, 2013}). Se consideró el uso de suelo del área adyacente a la carretera en la asignación de medidas de mitigación, de acuerdo al criterio de la ^{FHWA (2011)}, puesto que se requieren medidas de mitigación más severas en el caso de usos de suelo residenciales, de equipamiento educativo y hospitales. A los usos de suelo de industria y comercio y servicios, se consideró no asignar ninguna de las medidas de mitigación aplicadas a la vía pública, en virtud de que los edificios en este caso pueden ser aislados acústicamente como parte de la inversión privada, en caso de que se requiera.

Figura 3a.  Asignación de medidas de mitigación del ruido producido por el tráfico vehicular en la carretera Chihuahua a Hermosillo. Las coordenadas se señalan en unidades UTM. 

Figure 3a. Allocation of noise mitigation caused by vehicular traffic on the road Chihuahua to Hermosillo. Coordenates are inidicated in UTM units. 

Figura 3b. Asignación de medidas de mitigación del ruido producido por el tráfico vehicular en la carretera Chihuahua a Ciudad Juárez. Las coordenadas se señalan en unidades UTM. 

Figure 3b. Allocation of noise mitigation caused by vehicular traffic on the road Chihuahua to Ciudad Juárez. Coordenates are inidicated in UTM units. 

Figura 3c Asignación de medidas de mitigación del ruido producido por el tráfico vehicular en la carretera Chihuahua a Delicias. Las coordenadas se señalan en unidades UTM. 

Figure 3c. Allocation of noise mitigation caused by vehicular traffic on the road Chihuahua to Delicias. Coordenates are inidicated in UTM units. 

Finalmente, se procedió a la asignación de medidas de mitigación, basados en las capas temáticas de: uso de suelo, características geométricas, topográficas, así como condiciones de tránsito vehicular y el número de decibeles en que se rebasaba la normatividad por sitio estudiado. Para ello, se utilizó la arquitectura propia del sistema de información geográfica. En las Figuras 3a, ^3b y ^3c, se puede observar la sección transversal de cada acceso carretero, pintada con el código de colores que señala la medida de mitigación del ruido carretero recomendada según el procedimiento propuesto. En el caso de la carretera Chihuahua a Hermosillo, se requiere barrera acústica en el 30 % de los puntos medidos, optimización de la superficie de rodamiento en el 5 %, bermas de tierra en el 5 % y el 60 % restante no requiere medida de mitigación.

Para la carretera Chihuahua a Ciudad Juárez, resultó un 25 % de barrera acústica, optimización de la superficie de rodamiento en un 4.2 %, bermas de tierra en un 8.3 %, y el 62.5 % restante no requiere de mitigación del ruido. La carretera Chihuahua a Delicias requiere de optimización de la superficie de rodamiento en un 5 %, bermas de tierra en un 10 %, y el resto no requiere de medidas de mitigación. En virtud de que los niveles de ruido que exceden la norma fueron menores a 5 dB (A) y el uso de suelo adyacente predominante es preservación ecológica e industrial no se requieren barreras de sonido. En cuanto al criterio de la OMS (máximo de 55 dB (A) durante el día), donde el 100 % de los sitios estudiados rebasaron los 10 dB (A), la atenuación del ruido requeriría de emplear una combinación de medidas de mitigación a fin de poder abatir el ruido.

Los resultados obtenidos en el presente estudio pueden ser útiles como referencia para los gobiernos e instituciones encargadas del control y legislación de la contaminación sonora en el estado, permitiéndoles establecer acciones que contribuyan a la solución de este tipo de contaminación (^{CE, 2005}; ²⁰⁰⁸).

CONCLUSIONES

El nivel de ruido ambiental que genera el tráfico vehicular en los tres accesos viales de la ciudad de Chihuahua rebasó la normatividad establecida por la Organización Mundial de la Salud, provocando molestias que pueden perturbar la tranquilidad y la salud de las personas afectadas. Además, se rebasó el número de decibeles por tipo de uso de suelo del área colindante a la carretera de acuerdo al criterio que marca la Administración Federal de Carreteras. Estos resultados indicaron que es necesario establecer medidas para la mitigación del ruido en las vialidades estudiadas, tales como bermas, tratamiento de la superficie de rodamiento y barreras de sonido.