El silenciamiento acústico es el proceso de hacer que la maquinaria sea más silenciosa amortiguando las vibraciones para evitar que lleguen al observador. La maquinaria vibra, provocando ondas sonoras en el aire, ondas hidroacústicas en el agua y tensiones mecánicas en la materia sólida. El silencio se logra absorbiendo la energía vibratoria o minimizando la fuente de la vibración. También puede redirigirse lejos del observador.
Una de las principales razones para el desarrollo de técnicas de silenciamiento acústico fue hacer que los submarinos fueran difíciles de detectar mediante sonar . 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 tomar solo o en conjunto para que el resultado final sea que se minimice la recepción del ruido por parte del observador.
El silenciamiento acústico podría considerar:
Generación de ruido: limitando el ruido en su origen,
Vibraciones simpáticas: por desacoplamiento acústico,
Resonaciones: mediante amortiguación acústica o cambiando el tamaño del resonador,
Transmisiones de sonido: reduciendo la transmisión utilizando muchos métodos (dependiendo de si la transmisión es a través de aire, líquido o sólido), o
Reflexiones del sonido: limitando la reflexión utilizando 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 encontrar muchas formas de silenciar la máquina. El desafío es hacer esto de una manera práctica y económica. El ingeniero podría concentrarse en cambiar materiales, usar un material amortiguador, aislar la máquina, hacer funcionar la máquina en el vacío o hacerla funcionar más lentamente.
Métodos para calmar
Silenciamiento acústico mecánico
Aislamiento de sonido : El aislamiento de ruido consiste en aislar el ruido para evitar que se transfiera fuera de un área, 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 de sonido (como guata de fibra de vidrio ) en las paredes para amortiguar la transmisión del ruido a través de ellas.
Una sala insonorizada que muestra baldosas amortiguadoras acústicas utilizadas para la absorción e insonorización del ruido .
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 sólo desde una fuente puntual y no reflejos 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 los Laboratorios Bell . Otro ejemplo es el uso generalizado de falsos techos y placas acústicas en 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 las vibraciones se transfieran más allá del dispositivo a otro material. Los soportes amortiguadores han progresado en la industria para ofrecer resistencia a las vibraciones en muchos grados de libertad . Los avances recientes incluyen aisladores de choque que amortiguan al menos seis grados de libertad. [3] La amortiguación acústica también tiene usos en la protección de edificios contra golpes sísmicos . Los motores y 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 se pueden construir para evitar que el marco, el chasis o los ejes externos reciban vibraciones no deseadas de una parte en movimiento. Ejemplo: Volkswagen ha registrado una patente para "los bajos acústicamente desacoplados para un vehículo de motor". [4] Otro ejemplo: Western Digital ha registrado una patente para un "desacoplador de vibración acústica para un conjunto de cojinete de pivote de unidad de disco ". [5]
Prevención de pérdidas : cada vez que una máquina sufre una pérdida 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 implosionando son la fuente del ruido. Los barcos y submarinos que tienen tornillos 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 cierra abruptamente es la causa más común de 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 resonancia : Esencialmente cualquier pieza de metal o vidrio tiene ciertas frecuencias a las que es susceptible de resonar. Una máquina que resuena haría un ruido tremendo. La resonancia también se produce en recintos, como cuando los ecos reverberan 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 rígidos de latón, una máquina que utilice accesorios para tuberías de plástico flexible puede ser mucho más silenciosa. En algunos casos, se puede evacuar el aire de una máquina y sellarla herméticamente , convirtiéndose el vacío en el interior 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 del altavoz. [6]
Silencio para observadores específicos
Acústica submarina : Todos los tipos anteriores de silenciamiento acústico se aplican a los submarinos. Además, un submarino puede emplear una táctica que impida que los sonidos lleguen a un oyente en una profundidad del océano determinada. Operando 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 la detección por parte de barcos de superficie, a menos que estos barcos utilicen equipos como un conjunto remolcado y/o un dron submarino para colocar hidrófonos debajo del eje del canal de sonido.
Refracción del sonido : Así como 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 ondas sonoras refractadas hacia él cuando el suelo esté más frío que el aire ambiente y en dirección contraria a él cuando el suelo esté más caliente que el aire.
Redirección del sonido : una de las formas obvias de reducir el nivel de sonido recibido de un observador es colocar al observador fuera del camino de los sonidos de mayor amplitud. Por ejemplo, si marcamos un círculo alrededor del motor de un avión y hacemos observaciones del nivel de potencia sonora a lo largo de ese círculo, esperaríamos que el sonido sea más fuerte directamente en línea con el escape del avión. Las observaciones perpendiculares al escape serían mucho más silenciosas.
Control electrónico de vibraciones : ahora se emplean dispositivos electrónicos, sensores y computadoras para reducir las vibraciones. Utilizando la lógica de alta velocidad, las vibraciones se pueden amortiguar rápida y eficazmente contrarrestando el movimiento antes de que supere un determinado umbral.
Control electrónico de ruido : también se emplean dispositivos electrónicos, sensores y computadoras para cancelar el ruido mediante el uso de cancelación de fase que iguala la amplitud del sonido con una onda de polaridad opuesta . Este método emplea el uso de un dispositivo generador de sonido activo, como un altavoz, para contrarrestar el ruido ambiental en un área. Ver auriculares con cancelación de ruido . Los trabajadores en ambientes ruidosos pueden preferir este método a los tapones para los oídos.
Reducción de ruido : En equipos de sonido y vídeo, la reducción de ruido es el proceso de eliminar el ruido de una señal. Esto es estrictamente para ruido electrónico o ruido que ha sido detectado y puesto en forma electrónica.
^ "Habitaciones muertas y cables activos: 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.
