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title: "Ruido de aerogeneradores: potencia y audibilidad tonal"
description: "La emisión acústica de aerogeneradores de la IEC 61400-11: el nivel de potencia acústica aparente referido al centro del rotor y la cadena de audibilidad tonal (banda crítica de Zwicker, nivel de ruido de enmascaramiento y criterio de audibilidad) que decide si un tono discreto es audible."
references:
  - type: standard
    organization: "International Electrotechnical Commission"
    year: 2018
    title: "Wind turbines — Part 11: Acoustic noise measurement techniques"
    designation: "IEC 61400-11:2012+AMD1:2018 CSV"
    url: "https://webstore.iec.ch/en/publication/63367"
    note: "La edición implementada: la geometría de medida, la clasificación por velocidades de viento y la cadena de audibilidad tonal (potencia acústica aparente Fórmula 26, banda crítica Fórmula 30, nivel de enmascaramiento Fórmula 31, tonalidad/audibilidad Fórmulas 32-34). El flujo completo de medición queda fuera del alcance aquí."
  - type: standard
    organization: "International Electrotechnical Commission"
    year: 2005
    title: "Wind turbines — Part 14: Declaration of apparent sound power level and tonality values"
    designation: "IEC TS 61400-14:2005"
    url: "https://webstore.iec.ch/en/publication/5432"
    note: "Cómo un fabricante convierte las medidas IEC 61400-11 de un lote de aerogeneradores en valores declarados con su incertidumbre, el número que recibe realmente una autoridad de planificación."
  - type: standard
    organization: "International Organization for Standardization"
    year: 2017
    title: "Acoustics — Description, measurement and assessment of environmental noise — Part 2: Determination of sound pressure levels"
    designation: "ISO 1996-2:2017"
    url: "https://www.iso.org/standard/59766.html"
    note: "El criterio de audibilidad tonal que reutiliza el método IEC procede del anexo C de su edición de 2007 (la edición de 2017 lleva los métodos tonales en los anexos J y K), y su tonal_adjustment consume la audibilidad media."
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import ThemeImage from '../../../../components/ThemeImage.astro';

La IEC 61400-11 mide la emisión acústica de un aerogenerador. Esta página cubre
sus dos magnitudes en forma cerrada: el **nivel de potencia acústica aparente**
referido a una fuente puntual equivalente en el centro del rotor, y la
**audibilidad tonal** que decide si un tono discreto (paso de pala, multiplicadora,
generador) es audible por encima del ruido de enmascaramiento.

## Nivel de potencia acústica aparente

Con el micrófono de referencia sobre una placa en el suelo a la distancia
horizontal `R0 = H + D/2` (altura de buje `H`, diámetro de rotor `D`), la
distancia oblicua al centro del rotor es `R1 = √(H² + R0²)` y el nivel de
potencia acústica aparente es `L_WA,i = L_p,i − 6 + 10·lg(4π R1²/S0)` por banda
(`S0 = 1 m²`), sumado energéticamente sobre las bandas. Los `−6 dB` dan cuenta de
la duplicación de presión en la placa del suelo.

<ThemeImage loading="eager" src="https://raw.githubusercontent.com/jmrplens/phonometry/main/.github/images/diagram_wind_turbine_iec61400_es.svg" alt="Alzado de un aerogenerador de eje horizontal con altura de buje H y diámetro de rotor D, un micrófono tumbado sobre una placa plana en el suelo a sotavento a la distancia horizontal R0 = H + D/2 del eje de la torre, la distancia oblicua R1 del centro del rotor al micrófono con el ángulo de inclinación de la placa phi entre 25 y 40 grados, y un mástil meteorológico que mide velocidad y dirección del viento; un recuadro en planta muestra el patrón de la Figura 3 con la posición de referencia a sotavento y tres posiciones opcionales a más y menos 60 grados y a barlovento, y las anotaciones dan R1 igual a la raíz cuadrada de H al cuadrado más R0 al cuadrado y la fórmula de potencia acústica aparente LWA,i = Lp,i menos 6 más 10 lg(4 pi R1 al cuadrado entre S0)" width="94%" />

```python
from phonometry import environmental

# Niveles de banda de tercio de octava ponderados A y corregidos de fondo L_p,i (dB).
band_levels = [55.0, 58.0, 60.0, 57.0, 54.0]
r1 = environmental.slant_distance(hub_height=80.0, rotor_diameter=100.0)
lwa = environmental.apparent_sound_power_level(band_levels, r1)   # dB re 1 pW
```

### Por qué "aparente"

$L_{WA}$ se escribe como un nivel de potencia acústica, pero no lo es en el
sentido de la ISO 3744 de muestrear el campo de presión sobre una
superficie envolvente. La norma reduce toda la máquina a una fuente puntual
equivalente en el centro del rotor y pregunta qué potencia necesitaría esa
fuente, radiando esféricamente, para reproducir el nivel medido en una única
posición sobre placa a sotavento: por definición es la potencia "que produce
la misma emisión sonora en la dirección de sotavento que el aerogenerador".
Todo lo que un rotor de 150 m hace y una fuente puntual no, la directividad
vertical y lateral y el silbido al paso de pala, queda englobado en el valor
y evaluado en una sola dirección; las posiciones opcionales 2 a 4
del patrón en planta existen precisamente para documentar cómo varía la
emisión alrededor de la máquina. Las potencias aparentes de aerogeneradores
distintos son comparables porque la geometría escala con la máquina
($R_0 = H + D/2$, de modo que todo rotor se ve bajo un ángulo parecido), que
es el objetivo de la definición, pero un $L_{WA}$ introducido en una
predicción ISO 9613-2 arrastra consigo su sesgo de sotavento. La placa en el
suelo, a su vez, es la razón de los 6 dB restados: una cápsula tumbada sobre
una placa dura recibe una reflexión perfectamente coherente (duplicación de
presión, $+6$ dB) en lugar del patrón de interferencia dependiente de la
altura que muestrearía un micrófono en trípode (véase
[la fuente imagen que explica el efecto del suelo](/phonometry/es/guides/outdoor-propagation/)).

### Clases de viento y condiciones estandarizadas

La emisión de ruido de un aerogenerador crece con la velocidad del viento
hacia la potencia nominal, así que un número único no significaría nada sin
su punto de operación: la IEC 61400-11 reporta $L_{WA}$ *en función de la
velocidad del viento*. Sonido y viento se registran en promedios
sincronizados de 10 s, y cada periodo se clasifica en una **clase de
velocidad de viento de 0,5 m/s de ancho centrada en velocidades enteras y
semienteras a altura de buje**, con al menos 10 periodos de ruido total y 10
de fondo (turbina parada) por clase. La propia velocidad a altura de buje
preferiblemente no es una lectura de anemómetro: se deriva de la potencia
eléctrica medida a través de la curva de potencia de la turbina (apartado
8.2.1), el sustituto más repetible del viento que el rotor ve de verdad, con
el anemómetro de góndola y el mástil meteorológico como alternativas. El
rango medido debe cubrir al menos de 0,8 a 1,3 veces la velocidad de viento
al 85 % de la potencia máxima (aproximadamente de 6 a 10 m/s a 10 m de
altura para una máquina grande). Dentro de cada clase los espectros se
promedian, se interpolan al centro de la clase y se corrigen por fondo; un
margen total-menos-fondo de 3 dB o menos anula la clase, y entre 3 y 6 dB
la marca con un asterisco. Por comparabilidad con condiciones de licencia y
ediciones anteriores, la Fórmula (29) también convierte cada resultado a la
velocidad de viento a 10 m de altura sobre una **longitud de rugosidad de
referencia** $z_{0ref} = 0{,}05$ m (un perfil de viento logarítmico), dando
$L_{WA,10m}$ a velocidades enteras a 10 m sea cual sea el terreno real del
emplazamiento. La biblioteca implementa las magnitudes en forma cerrada de
esta cadena (distancia oblicua, potencia aparente por banda, audibilidad
tonal); la clasificación en clases, el promediado y la maquinaria de
incertidumbre operan sobre campañas de medida completas y quedan fuera de
alcance.

## Audibilidad tonal

A partir de un espectro de banda estrecha (resolución 1–2 Hz), las líneas en la
**banda crítica** alrededor del tono, `CBW = 25 + 75·[1 + 1.4·(fc/1000)²]^0.69`
Hz, se clasifican en ruido de enmascaramiento y líneas de tono (la media
energética del 70 % más bajo, los criterios de `+6 dB`; las líneas de tono
deben además quedar a menos de 10 dB de la línea *más alta* por encima del
umbral, y esa línea más alta es la frecuencia del tono, apartados
9.5.3/9.5.4). El propio candidato debe superar antes el cribado de *tono
posible* de 9.5.2: un máximo local más de 6 dB por encima de la media
energética de la banda excluyendo el máximo y sus líneas adyacentes. El nivel
de enmascaramiento `L_pn` sigue la Fórmula 31, la tonalidad es
`ΔL_tn = L_pt − L_pn` y la audibilidad tonal es `ΔL_a = ΔL_tn − L_a` con
`L_a = −2 − lg[1 + (f/502)^2.5]`, reportada cuando `ΔL_a ≥ −3 dB` y audible
cuando `ΔL_a > 0`.

<ThemeImage src="https://raw.githubusercontent.com/jmrplens/phonometry/main/.github/images/wind_turbine_tonality_es.svg" alt="Espectro de banda estrecha de un aerogenerador con un tono discreto cerca de 200 Hz sobre un fondo de banda ancha, la banda crítica sombreada, el nivel de ruido de enmascaramiento como línea horizontal y la audibilidad tonal anotada" width="82%" />

<details>
<summary>Mostrar el código de esta figura</summary>

```python
import numpy as np
from phonometry import environmental

df = 2.0
freqs = np.arange(50.0, 400.0 + df, df)
levels = 42.0 - 6.0 * np.log10(freqs / 100.0)
levels[int(np.argmin(np.abs(freqs - 200.0)))] += 22.0   # tono estilo paso de pala
environmental.wind_turbine_tonality(levels, freqs, tone_frequency=200.0).plot()
```

</details>

```python
import numpy as np
from phonometry import environmental

# Un espectro de banda estrecha uniformemente espaciado (resolución de 2 Hz):
# un suelo plano de 30 dB con un tono discreto de 60 dB en 500 Hz.
frequencies = np.arange(440.0, 562.0, 2.0)
levels = np.full(frequencies.size, 30.0)
levels[np.argmin(np.abs(frequencies - 500.0))] = 60.0

res = environmental.wind_turbine_tonality(levels, frequencies)
print(res.tone_frequency, res.tonality, res.tonal_audibility, res.is_audible)
res.plot()   # espectro + banda crítica + nivel de enmascaramiento (requiere matplotlib)
```

`wind_turbine_tonality` devuelve un `WindTurbineTonalityResult` con
`critical_bandwidth`, `tone_level`, `masking_level`, `tonality`,
`audibility_criterion`, `tonal_audibility`, `is_audible` y
`has_identified_tone`. Cuando el candidato no supera el cribado de 9.5.2 o
ninguna línea se clasifica como «tono», `has_identified_tone` es `False`: los
campos numéricos son valores de respaldo fuera de la norma y esos espectros
deben **excluirse** del promediado energético de `ΔL_a` sobre los espectros
de un intervalo de velocidad de viento (9.5.1); `is_audible` también exige un
tono identificado. La frecuencia del tono y el criterio `L_a` se anclan a la
línea de tono clasificada más alta, no al candidato sondeado. La fórmula de
audibilidad coincide con la del Anexo C de la ISO 1996-2; lo específico de la
IEC 61400-11 es la determinación de los niveles de tono y enmascaramiento y la
banda crítica de Zwicker a partir del espectro. Para un ajuste de valoración
`K_T`, pasa la audibilidad media al `tonal_adjustment` de la ISO 1996-2.

## Véase también

- Referencia de la API: [`environmental.wind_turbine_noise`](/phonometry/es/reference/api/aeroacoustics/wind-turbine-noise/).
