Amortiguación de vibraciones no deseadas de la maquinaria
El silenciamiento acústico es el proceso de hacer que una maquinaria sea más silenciosa amortiguando las vibraciones para evitar que lleguen al observador. La maquinaria vibra, lo que provoca ondas sonoras en el aire, ondas hidroacústicas en el agua y tensiones mecánicas en la materia sólida. El silenciamiento se logra absorbiendo la energía vibratoria o minimizando la fuente de la vibración. También se puede redirigir lejos del observador.
Una de las principales razones para el desarrollo de técnicas de silenciamiento acústico fue dificultar la detección de submarinos mediante sonares . Este objetivo militar de mediados y finales del siglo XX permitió que la tecnología se adaptara a muchas industrias y productos, como computadoras (por ejemplo, tecnología de discos duros ), automóviles (por ejemplo, soportes de motor) e incluso artículos deportivos (por ejemplo, palos de golf [1] ).
Aspectos del silenciamiento acústico
Cuando el objetivo es el silenciamiento acústico, se pueden considerar varios aspectos diferentes. Cada aspecto de la acústica se puede considerar de forma individual o en conjunto, de modo que el resultado sea que se minimice la recepción del ruido por parte del observador.
La insonorización acústica podría considerar:
Generación de ruido: al limitar el ruido en su fuente,
Vibraciones simpáticas: por desacoplamiento acústico,
Resonancias: por amortiguación acústica o modificando el tamaño del resonador,
Transmisiones de sonido: reduciendo la transmisión mediante muchos métodos (dependiendo de si la transmisión es a través del aire, líquido o sólido), o
Reflexiones de sonido: limitando la reflexión mediante muchos métodos, por ejemplo, utilizando materiales de absorción acústica (amortiguadores), atrapando el sonido, abriendo una "ventana" para dejar salir el sonido, etc.
Al analizar toda la secuencia de eventos, desde la fuente hasta el observador, un ingeniero acústico puede proporcionar muchas formas de silenciar la máquina. El desafío es hacerlo de una manera práctica y económica. El ingeniero puede centrarse en cambiar los materiales, usar un material amortiguador, aislar la máquina, hacerla funcionar en vacío o hacerla funcionar a menor velocidad.
Métodos de aquietamiento
Silenciamiento acústico mecánico
Aislamiento acústico : el aislamiento acústico consiste en aislar el ruido para evitar que se transmita fuera de una zona, utilizando barreras como materiales amortiguadores para atrapar el sonido y la energía vibratoria. Ejemplo: en la construcción de viviendas y oficinas, muchos constructores colocan barreras de control del sonido (como guata de vidrio ) en las paredes para amortiguar la transmisión del ruido a través de ellas.
Absorción de ruido : en acústica arquitectónica , los sonidos no deseados pueden absorberse en lugar de reflejarse dentro de la habitación de un observador. Esto es útil para ruidos sin una fuente puntual y cuando un oyente necesita escuchar sonidos solo de una fuente puntual y no reflexiones de eco. Ejemplo: en un estudio de grabación , la insonorización se logra con trampas de graves y cámaras anecoicas . A Wallace Sabine , un físico estadounidense, se le atribuye el estudio de las reverberaciones del sonido en 1900, y Carl Eyring revisó sus ecuaciones en 1930 [2] para Bell Labs . Otro ejemplo es el uso generalizado de techos suspendidos y baldosas acústicas en los edificios de oficinas modernos con techos altos. Los cascos de los submarinos tienen revestimientos especiales que absorben el sonido.
Amortiguación acústica : el aislamiento de vibraciones evita que la vibración se transfiera más allá del dispositivo a otro material. Los soportes de amortiguación han avanzado en la industria para ofrecer resistencia a las vibraciones en muchos grados de libertad . Los avances recientes incluyen aisladores de choque que amortiguan en al menos seis grados de libertad. [3] La amortiguación acústica también tiene usos en la protección contra choques sísmicos de edificios. Los motores y los ejes giratorios suelen estar equipados con estos soportes en los puntos donde entran en contacto con el edificio o el chasis de una máquina grande.
Desacoplamiento acústico : ciertas partes de una máquina pueden construirse para evitar que el marco, el chasis o los ejes externos reciban vibraciones no deseadas de una parte móvil. Ejemplo: Volkswagen ha registrado una patente para una "parte inferior de la carrocería desacoplada acústicamente para un vehículo de motor". [4] Otro ejemplo: Western Digital ha registrado una patente para un "desacoplador de vibraciones acústicas para un conjunto de cojinetes de pivote de unidad de disco ". [5]
Prevención de paradas : siempre que una máquina sufre una parada aerodinámica , vibrará abruptamente.
Prevención de la cavitación : cuando una máquina está en contacto con un fluido, puede ser susceptible a la cavitación . Los sonidos de las burbujas de gas al implosionar son la fuente del ruido. Los barcos y submarinos que tienen hélices que cavitan son más vulnerables a la detección por sonar .
Prevención del golpe de ariete : En hidráulica y plomería , el golpe de ariete es una causa conocida de fallas en los sistemas de tuberías. También genera un ruido considerable. Una válvula que se abre o se cierra de manera abrupta es la causa más común del golpe de ariete.
Absorción de impactos : así como los amortiguadores de automóviles se utilizan para evitar que los impactos mecánicos lleguen a los pasajeros de un automóvil, también son importantes para silenciar los impactos.
Reducción de la resonancia : Básicamente, cualquier pieza de metal o vidrio tiene ciertas frecuencias a las que es susceptible de resonar. Una máquina que resuene haría un ruido tremendo. La resonancia también se produce en recintos cerrados, como cuando los ecos resuenan en una ocarina o en el tubo de un órgano de tubos .
Selección de materiales : Al elegir componentes no metálicos, se puede minimizar la transmisión de sonido y vibraciones. Por ejemplo: en lugar de utilizar accesorios de latón rígidos, una máquina que utilice accesorios de tubería de plástico flexible puede ser mucho más silenciosa. En algunos casos, se puede evacuar el aire de una máquina y sellarlo herméticamente , de modo que el vacío en el interior se convierta en una barrera para la transmisión del sonido. En los casos en que se utilizan materiales plásticos porosos en aplicaciones acústicas, la porosidad del plástico se ajusta para amortiguar longitudes de onda específicas o para una pérdida mínima de sonido en la cubierta de la rejilla de un altavoz. [6]
Silencio para observadores específicos
Acústica submarina : todos los tipos de silenciamiento acústico mencionados anteriormente se aplican a los submarinos. Además, un submarino puede emplear una táctica que impida que los sonidos lleguen a un oyente a una profundidad oceánica determinada. Al operar por debajo de la profundidad del eje del canal de sonido , donde la velocidad del sonido en el agua es la más baja, un submarino puede evitar que los barcos de superficie lo detecten, a menos que estos barcos utilicen equipos como un conjunto remolcado o un dron submarino para colocar hidrófonos por debajo del eje del canal de sonido.
Refracción del sonido : de la misma manera que un submarino puede utilizar la refracción para ocultar su firma acústica a los buques de superficie, el mismo principio de refracción del sonido se puede utilizar para evitar que ciertos observadores escuchen el ruido. Por ejemplo, un observador al aire libre cerca del suelo verá las ondas sonoras refractadas hacia él cuando el suelo esté más frío que el aire ambiente y lejos de él cuando el suelo esté más caliente que el aire.
Redirección del sonido : una de las formas obvias de reducir el nivel de sonido que recibe un observador es colocarlo fuera de la trayectoria de los sonidos de mayor amplitud. Por ejemplo, en el área alrededor de un motor a reacción , se puede esperar que los niveles de potencia sonora sean mayores (es decir, más fuertes) directamente en línea con el escape del avión. Las observaciones perpendiculares al escape serían significativamente más silenciosas.
Control electrónico de vibraciones : en la actualidad se utilizan dispositivos electrónicos, sensores y computadoras para reducir las vibraciones. Mediante el uso de una lógica de alta velocidad, las vibraciones se pueden amortiguar de manera rápida y eficaz contrarrestando el movimiento antes de que supere un determinado umbral.
Reducción de ruido : en equipos de sonido y video, la reducción de ruido es el proceso de eliminar el ruido de una señal. Esto es estrictamente para el ruido electrónico o el ruido que se ha detectado y convertido en formato electrónico.
^ "Salas muertas y cables con corriente: Harvard, Hollywood y la deconstrucción de la acústica arquitectónica, 1900-1930", Emily Thompson, Isis , vol. 88, núm. 4 (diciembre de 1997), págs. 597-626. JSTOR 237829.
