silbato de vapor

Dispositivo de aviso sonoro alimentado por vapor.

Un silbato de vapor es un dispositivo que se utiliza para producir sonido en forma de silbato utilizando vapor vivo , el cual crea, proyecta y amplifica su sonido actuando como un sistema vibratorio. ^[1]

Operación

Una grabación de un golpe masivo de silbatos de vapor de un motor de tracción.

El silbato consta de las siguientes partes principales, como se ve en el dibujo: la campana del silbato (1), el orificio o abertura de vapor (2) y la válvula (9).

Cuando se acciona la palanca (10) (normalmente mediante un cordón ), la válvula se abre y deja escapar el vapor por el orificio. El vapor se comprimirá y enrarecerá alternativamente en la campana, creando el sonido. El tono , o tono, depende de la longitud de la campana; y también hasta qué punto el operador ha abierto la válvula. Algunos maquinistas inventaron su propio estilo distintivo de silbido.

Usos de los silbatos de vapor

Los silbatos de vapor se utilizaban a menudo en fábricas y lugares similares para señalar el inicio o el final de un turno de trabajo, etc. Las locomotoras de vapor , las locomotoras de tracción y los barcos de vapor tradicionalmente estaban equipados con un silbido de vapor con fines de advertencia y comunicación. En los faros se utilizaron silbatos de vapor de gran diámetro y tono bajo, probablemente a partir de la década de 1850. ^[2]

El primer uso de los silbatos de vapor fue como alarmas de nivel bajo de agua en calderas ^[3] en el siglo XVIII ^[4] y principios del XIX. ^{[5] Durante la década de 1830, los ferrocarriles [6]} y las compañías navieras adoptaron los silbatos . ^[7]

Galería

• 
  Silbato llano agudo (izquierda) y silbido llano grave (derecha)
• 
  El silbato multitono de 3 campanas suena un acorde musical.
• 
  Silbato multitono de una sola campana con compartimentos de diferentes longitudes y tonos sintonizados con un acorde musical
• 
  Silbato multitono (campanilla) "step-top" de 6 notas con 6 compartimentos de diferente longitud y tono. La boca de cada cámara está parcialmente amurallada.
• 
  Un silbido de boca parcial ("silbato de órgano") en el que la boca se extiende menos de 360 ​​grados alrededor de la circunferencia del silbato.
• 
  Silbato de timbre "Gong", dos silbatos alineados en el mismo eje
• 
  Silbato de tono variable; tenga en cuenta el pistón interno utilizado para ajustar el paso
• 
  “Ultrawhistle” con cavidad de campana en forma de anillo
• 
  El silbato Helmholtz tiene un tono bajo en relación con su longitud.

Silbatos de ferrocarril

Los dispositivos de advertencia de vapor se han utilizado en los trenes desde 1833, ^[8] cuando George Stephenson inventó y patentó una trompeta de vapor para su uso en el ferrocarril de Leicester y Swannington . ^[9] La literatura de época distingue entre trompeta de vapor y silbato de vapor. ^[10] Una copia del dibujo de la trompeta firmada en mayo de 1833 muestra un dispositivo de aproximadamente dieciocho pulgadas de alto con una forma de trompeta cada vez más amplia con un diámetro de seis pulgadas en su parte superior o boca. ^[8] Se dice que George Stephenson inventó su trompeta después de un accidente en el ferrocarril de Leicester y Swannington donde un tren chocó contra un carro o un rebaño de vacas en un paso a nivel y se pidieron una mejor manera de dar una advertencia. Aunque nadie resultó herido, el accidente se consideró lo suficientemente grave como para justificar la intervención personal de Stephenson. Un relato afirma que [el conductor] Weatherburn había "tocado la bocina" en el cruce en un intento de evitar el accidente, pero que no se había prestado atención a esta advertencia audible, tal vez porque no se había escuchado.

Posteriormente, Stephenson convocó una reunión de directores y aceptó la sugerencia del director de la empresa, Ashlin Bagster, de que se debería construir y fijar a las locomotoras una bocina o silbato que pudiera activarse con vapor. Más tarde, Stephenson visitó a un fabricante de instrumentos musicales en Duke Street en Leicester , quien, siguiendo las instrucciones de Stephenson, construyó una "trompeta de vapor" que se probó en presencia de la junta directiva diez días después.

Stephenson montó la trompeta en la parte superior de la cúpula de vapor de la caldera , que suministra vapor seco a los cilindros. La empresa pasó a montar el dispositivo en sus otras locomotoras.

Las trompetas de vapor de las locomotoras pronto fueron reemplazadas por silbatos de vapor. Se utilizaron silbatos de aire en algunas locomotoras diésel y eléctricas , pero en su mayoría emplean bocinas de aire .

Música

Un conjunto de silbatos de vapor dispuestos para reproducir música se conoce como calíope .

En York, Pensilvania , un silbato de vapor de tono variable en la New York Wire Company se toca anualmente en Nochebuena desde 1925 (excepto en 1986 y 2005) en lo que se conoce como "Concierto Anual de Navidad con Silbatos de Vapor de York". En las noches ventosas, los residentes del área informan haber escuchado el concierto a una distancia de entre 12 y 15 millas. El silbato, que figura en el Libro Guinness de los Récords Mundiales, fue accionado por un compresor de aire durante el concierto de 2010 debido a los costos de mantenimiento y funcionamiento de la caldera. ^{[11] [12] [13] [14] [15] [16]}

Señales de niebla del faro

A partir de 1869, ^[17] se empezaron a instalar silbatos de vapor en las estaciones de los faros como una forma de advertir a los navegantes en períodos de niebla, cuando el faro no es visible. Los silbatos de 10" de diámetro se utilizaron como señales de niebla en todo Estados Unidos durante muchos años, ^[17] hasta que más tarde fueron reemplazados por otros diafragmas de aire comprimido o bocinas de diáfono .

tipos de silbatos

• Silbato simple : una copa invertida montada sobre un vástago, como en la ilustración de arriba. En Europa, los silbatos de vapor de los ferrocarriles eran típicamente silbatos fuertes, estridentes y de una sola nota. En el Reino Unido, las locomotoras generalmente estaban equipadas con solo uno o dos de estos silbatos, estos últimos tenían diferentes tonos y se controlaban individualmente para permitir una señalización más compleja. En los ferrocarriles de Finlandia, se utilizaban dos silbatos de una sola nota en cada locomotora; uno estridente, otro de tono más bajo. Fueron utilizados para diferentes propósitos de señalización. La Deutsche Reichsbahn de Alemania introdujo otro diseño de silbido en la década de 1920 llamado "Einheitspfeife", concebido como un silbido sencillo de una sola nota que ya tenía un sonido muy grave y fuerte, pero que si se apretaba el gatillo del silbato hasta la mitad de su recorrido. También se podría producir un tono aún más bajo, como el de un silbato. Este silbido es el motivo del típico sonido de señal "largo alto - corto bajo - corto alto" de las locomotoras de vapor en Alemania. ^[18]
• Silbato : dos o más campanas o cámaras resonantes que suenan simultáneamente. En Estados Unidos, los silbatos de vapor de los ferrocarriles eran típicamente silbatos compactos con más de un silbido en su interior, creando un acorde. En Australia, los Ferrocarriles del Gobierno de Nueva Gales del Sur, después de la reclasificación de 1924, muchas locomotoras de vapor tenían 5 carillones que suenan similares a los 5 carillones Star Brass instalados (esto incluye muchas locomotoras de la reclasificación anterior a 1924, o se construyeron nuevas con 5 silbatos de campana ^[19] Los de 3 campanas (3 silbatos compactos en uno) eran muy populares, así como los de 5 campanas, y en algunos casos se utilizaban silbatos de campana en barcos como el Titanic . equipado con campanillas que constan de tres silbatos separados (en el caso del Titanic, los silbatos medían 9, 12 y 15 pulgadas de diámetro. Los Ferrocarriles Nacionales de Japón utilizaron un silbido de campanilla que suena como un silbido llano muy profundo de una sola nota, porque el A los acordes se accedía en un circuito paralelo simple si se apretaba el gatillo del silbato ^{[20] .}
• Silbato de órgano : un silbato con bocas cortadas en el costado, generalmente un silbido largo en relación con el diámetro, de ahí el nombre. Estos silbatos eran muy comunes en los barcos de vapor, especialmente en los fabricados en el Reino Unido.
• Gong : dos silbatos orientados en direcciones opuestas sobre un eje común. ^[21] Estos eran populares como silbatos de fábrica. Algunos estaban compuestos por tres silbatos.
• Silbato de tono variable : un silbato que contiene un pistón interno disponible para cambiar el tono. ^[22] Este tipo de silbido podría hacerse sonar como una sirena o tocar una melodía. A menudo se le llama silbato de alarma contra incendios, silbato de gato montés o silbato de ruiseñor.
• Silbato toroidal o Levavasseur : un silbato con una cavidad resonante en forma de toro (en forma de rosquilla) paralela al orificio anular de gas, que lleva el nombre de Robert Levavasseur, ^[23] su inventor. A diferencia de un silbato convencional, el diámetro (y el nivel de sonido) de un silbato en forma de anillo se puede aumentar sin alterar el área de la sección transversal de la cámara de resonancia (preservando la frecuencia), lo que permite la construcción de un silbato de alta frecuencia de diámetro muy grande. La frecuencia de un silbido convencional disminuye a medida que aumenta el diámetro. Otros silbatos en forma de anillo incluyen el silbato Hall-Teichmann, ^[24] el silbato Graber, ^[25] Ultrawhistle, ^[26] y Dynawhistle. ^[27]
• Silbato Helmholtz : un silbato con un área de sección transversal que excede la de la abertura de la campana, a menudo con forma de botella o bombilla incandescente. La frecuencia de este silbido en relación con su tamaño es menor que la de un silbido convencional y por lo tanto estos silbatos han encontrado aplicación en locomotoras de vapor de pequeño ancho. También denominado silbato Bangham. ^{[28] [29]}
• Silbato de sirena : un silbido de una sola nota de mayor diámetro con una campana más larga, lo que produce un sonido de "pitido" más profundo cuando se sopla. Estos encontraron uso en aplicaciones ferroviarias, marítimas e industriales. En los Estados Unidos, Norfolk and Western Railway hizo un uso extensivo de este tipo de silbatos y se destacó por los chirridos y chirridos que se producían cuando se soplaban, además de su tono bajo.

Acústica del silbato

Frecuencia de resonancia

Un silbato tiene una frecuencia de resonancia natural característica ^[30] que puede detectarse soplando suavemente el aliento humano a través del borde del silbato, de forma muy similar a como se soplaría sobre la boca de una botella. La frecuencia de sonido activa (cuando el silbato se hace sonar con vapor) puede diferir de la frecuencia natural, como se analiza a continuación. Estos comentarios se aplican a silbatos con un área de boca al menos igual al área de la sección transversal del silbato.

• Longitud del silbido : la frecuencia de resonancia natural disminuye a medida que aumenta la duración del silbido. Duplicar la longitud efectiva de un silbato reduce la frecuencia a la mitad, suponiendo que el área de la sección transversal del silbato es uniforme. Un silbato es un generador de un cuarto de onda, lo que significa que una onda de sonido generada por un silbato tiene aproximadamente cuatro veces la longitud del silbato. Si la velocidad del sonido en el vapor suministrado a un silbato fuera de 15936 pulgadas por segundo, un tubo con una longitud efectiva de 15 pulgadas que soplara su frecuencia natural sonaría cerca del Do medio : 15936/(4 x 15) = 266 Hz. Cuando un silbato suena en su frecuencia natural, la longitud efectiva a la que se hace referencia aquí es algo más larga que la longitud física por encima de la boca si el silbato tiene un área de sección transversal uniforme. Es decir, la longitud vibratoria del silbato incluye alguna porción de la boca. Este efecto (la "corrección final") es causado por la vibración del vapor dentro del silbato que atrae la vibración de algo de vapor fuera de la tubería cerrada, donde hay una transición de ondas planas a ondas esféricas. ^[31] Hay fórmulas disponibles para estimar la longitud efectiva de un silbato, ^[30] pero una fórmula precisa para predecir la frecuencia del sonido tendría que incorporar la longitud del silbato, la escala, el caudal de gas, la altura de la boca y el área de la pared de la boca (ver más abajo). .
• Presión de soplado : la frecuencia aumenta con la presión de soplado, ^[32] lo que determina el flujo de volumen de gas a través del silbato, lo que permite a un maquinista tocar un silbato como un instrumento musical, usando la válvula para variar el flujo de vapor. El término para esto era "quilling". Un experimento con un silbido corto y sencillo publicado en 1883 demostró que el aumento gradual de la presión del vapor impulsaba el silbido de Mi a Re bemol, un aumento del 68 por ciento en la frecuencia. ^[33] Las desviaciones del tono de la frecuencia natural del silbido probablemente siguen a diferencias de velocidad en el chorro de vapor aguas abajo de la apertura, creando diferencias de fase entre la frecuencia de conducción y la frecuencia natural del silbido. Aunque a presiones de soplado normales la apertura limita el chorro a la velocidad del sonido, una vez que sale de la apertura y se expande, la caída de la velocidad es función de la presión absoluta. ^[34] Además, la frecuencia puede variar a una presión de soplado fija con diferencias en la temperatura del vapor o del aire comprimido. ^{[35] [36] [37]} Los silbatos de vapor industriales normalmente funcionaban en el rango de 100 a 300 libras por pulgada cuadrada de presión manométrica (psig) (0,7 a 2,1 megapascales, MPa), aunque algunos se construyeron para su uso en presiones tan altas. como 600 psig (4,1 MPa). Todas estas presiones están dentro del régimen de flujo obstruido , ^[38] donde el flujo másico escala con la presión absoluta aguas arriba e inversamente con la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. Esto significa que para vapor seco saturado , reducir a la mitad la presión absoluta da como resultado casi la mitad del flujo. ^{[39] [40]} Esto ha sido confirmado mediante pruebas de consumo de vapor de silbato a diversas presiones. ^[41] Una presión excesiva para un diseño de silbato determinado hará que el silbato alcance un modo exagerado , donde la frecuencia fundamental será reemplazada por un armónico impar , es decir, una frecuencia que es un número impar múltiplo de la fundamental. Por lo general, este es el tercer armónico (segunda frecuencia de armónicos ), pero se ha observado un ejemplo en el que un gran silbido saltó al decimoquinto armónico. ^[42] Un silbido largo y estrecho como el del barco Liberty John W. Brown suena con un rico espectro de matices , pero no es exagerado. (Al soplar demasiado, "la amplitud de la frecuencia fundamental de la tubería cae a cero".) ^[43] El aumento de la longitud del silbido aumenta el número y la amplitud de los armónicos, como se ha demostrado en experimentos con un silbido de tono variable. Los silbatos probados con vapor producen armónicos tanto pares como impares. ^[42]El perfil armónico de un silbato también puede verse influenciado por el ancho de la apertura, el corte de la boca y el desplazamiento de la apertura de los labios, como es el caso de los tubos de órgano. ^[44]

• Calidad del vapor : la sequedad del vapor proporcionado a los silbatos es variable y afectará la frecuencia del tono del silbido. La calidad del vapor determina la velocidad del sonido , que disminuye al disminuir la sequedad debido a la inercia de la fase líquida. La velocidad del sonido en el vapor es predecible si se conoce su sequedad. ^[45] Además, el volumen específico de vapor para una temperatura determinada disminuye al disminuir la sequedad. ^{[46] [39]} Dos ejemplos de estimaciones de la velocidad del sonido en vapor calculadas a partir de silbatos que suenan en condiciones de campo son 1326 y 1352 pies por segundo. ^[47]
• Relación de aspecto : cuanto más agachado sea el silbato, mayor será el cambio de tono con la presión del soplo. ^{[48] ​​[32]} Esto puede deberse a diferencias en el factor Q. ^[49] El tono de un silbido muy bajo puede aumentar varios semitonos a medida que se aumenta la presión. ^[50] La predicción de la frecuencia de los silbidos requiere, por tanto, el establecimiento de un conjunto de curvas de frecuencia/presión exclusivas de la escala del silbato, y un conjunto de silbatos puede no seguir un acorde musical a medida que cambia la presión de soplo si cada silbido es de una escala diferente. Esto ocurre con muchos silbatos antiguos divididos en una serie de compartimentos del mismo diámetro pero de diferentes longitudes. Algunos diseñadores de silbatos minimizaron este problema construyendo cámaras resonantes de escala similar. ^[51]

• Longitud vertical de la boca (“cortada”) : la frecuencia de un silbido simple disminuye a medida que la campana se aleja de la fuente de vapor. Si se levanta el corte de un silbato de órgano o de una sola campana (sin levantar el techo del silbato), se acorta la longitud efectiva de la recámara. Acortar la cámara aumenta la frecuencia, pero aumentar la sección reduce la frecuencia. La frecuencia resultante (mayor, menor o sin cambios) será determinada por la escala de silbidos y por la competencia entre los dos pilotos. ^{[52] [53]} El corte prescrito por el fabricante de silbatos Robert Swanson para una presión de vapor de 150 psig era de 0,35 x el diámetro de la campana para un silbato simple, que es aproximadamente 1,45 x el área transversal neta de la campana (restando el área del perno). ^[54] Nathan Manufacturing Company utilizó un corte de 1,56 x área de sección transversal de la cámara para su silbato de ferrocarril de 6 notas. ^[55]

• Corte en relación con el arco de la boca : un cambio grande en el corte (por ejemplo, una diferencia de 4x) puede tener poco impacto en la frecuencia natural del silbido si el área de la boca y la longitud total del resonador se mantienen constantes. ^[30] Por ejemplo, un silbato simple, que tiene una boca de 360 ​​grados (que se extiende completamente alrededor de la circunferencia del silbato), puede emitir una frecuencia similar a un silbido de órgano bucal parcial de la misma área de la boca y la misma longitud total del resonador (apertura). hasta el techo), a pesar de un corte inmensamente diferente. (El corte es la distancia entre la abertura de vapor y el labio superior de la boca). Esto sugiere que el corte efectivo está determinado por la proximidad de la columna de gas oscilante al chorro de vapor en lugar de por la distancia entre el labio superior de la boca. y la abertura de vapor. ^[56]
• Ancho de la abertura del vapor : la frecuencia puede aumentar a medida que el ancho de la abertura del vapor disminuye ^[53] y la pendiente de la curva de frecuencia/presión puede variar con el ancho de la abertura. ^[57]

• Composición del gas : la frecuencia de un silbato impulsado por vapor suele ser mayor que la de un silbato impulsado por aire comprimido a la misma presión. Esta diferencia de frecuencia se debe a la mayor velocidad del sonido en el vapor, que es menos denso que el aire. La magnitud de la diferencia de frecuencia puede variar porque la velocidad del sonido está influenciada por la temperatura del aire y la calidad del vapor. Además, cuanto más achaparrado es el silbato, más sensible es a la diferencia en el caudal de gas entre el vapor y el aire que se produce a una presión de soplado fija. Los datos de 14 silbatos (34 cámaras resonantes) sonados bajo una variedad de condiciones de campo mostraron una amplia gama de diferencias de frecuencia entre el vapor y el aire (entre un 5 y un 43 por ciento más de frecuencia en el vapor). Los silbatos muy alargados, que son bastante resistentes a las diferencias en el flujo de gas, sonaban con una frecuencia entre un 18 y un 22 por ciento más alta (alrededor de tres semitonos). ^[58]

Nivel de presión de sonido

El nivel del sonido del silbato varía según varios factores:

• Presión de soplado : el nivel de sonido aumenta a medida que aumenta la presión de soplado, ^{[59] [60]} aunque puede haber una presión óptima en la que el nivel de sonido alcanza su punto máximo. ^[48]

• Relación de aspecto : el nivel de sonido aumenta a medida que se reduce la duración del silbido, lo que aumenta la frecuencia. Por ejemplo, al presionar el pistón de un silbato de vapor de paso variable se cambió la frecuencia de 333 Hz a 753 Hz y se elevó el nivel de presión sonora de 116 dBC a 123 dBC. Esa diferencia de cinco veces en el cuadrado de la frecuencia resultó en una diferencia de cinco veces en la intensidad del sonido. ^[61] El nivel de sonido también aumenta a medida que aumenta el área de la sección transversal del silbato. ^[62] Una muestra de 12 silbatos de una sola nota que variaban en tamaño desde una pulgada de diámetro hasta 12 pulgadas de diámetro mostró una relación entre la intensidad del sonido y el cuadrado del área de la sección transversal (cuando se tomaron en cuenta las diferencias en frecuencia). En otras palabras, la intensidad relativa del sonido del silbido se puede estimar utilizando el cuadrado del área de la sección transversal dividido por el cuadrado de la longitud de onda. ^{[61] [63]} Por ejemplo, la intensidad del sonido de un silbato de 6 pulgadas de diámetro x 7,5 pulgadas de largo (113 dBC) era 10 veces mayor que la de un silbato de 2 x 4 pulgadas (103 dBC) y el doble que la de un (frecuencia más baja) Silbato de 10 x 40 pulgadas (110 dBC). Estos silbatos se hicieron sonar con aire comprimido a una presión manométrica de 125 libras por pulgada cuadrada (862 kilopascales) y los niveles de sonido se registraron a 100 pies de distancia. Los silbatos de órgano alargados pueden exhibir niveles de sonido desproporcionadamente altos debido a sus fuertes sobretonos de frecuencia más alta. En un lugar separado, un Ultrawhistle (silbato en forma de anillo) de 20 pulgadas de diámetro que operaba a una presión manométrica de 15 libras por pulgada cuadrada (103,4 kilopascales) produjo 124 dBC a 100 pies. ^{[64] [26]} Se desconoce cómo se compararía el nivel de sonido de este silbato con el de un silbato convencional de la misma frecuencia y área de cámara de resonancia. En comparación, una sirena antiaérea de Bell-Chrysler genera 138 dBC a 100 pies. ^[65] El nivel de sonido de un silbato toroidal Levavasseur se mejora en aproximadamente 10 decibeles mediante una cavidad secundaria paralela a la cavidad resonante , la primera crea un vórtice que aumenta las oscilaciones del chorro que impulsa el silbato. ^[66]

• Ancho de la abertura de vapor : si el flujo de gas está restringido por el área de la abertura de vapor, ampliar la abertura aumentará el nivel de sonido para una presión de soplado fija. ^[60] Ampliar la apertura del vapor puede compensar la pérdida de salida de sonido si se reduce la presión. Se sabe desde al menos la década de 1830 que los silbatos se pueden modificar para funcionar a baja presión y aun así lograr un alto nivel de sonido. ^[7] Los datos sobre la relación compensatoria entre la presión y el tamaño de la abertura son escasos, pero las pruebas con aire comprimido indican que una reducción a la mitad de la presión absoluta requiere que el tamaño de la abertura sea al menos duplicado en ancho para mantener el nivel de sonido original, y el ancho de la abertura en algunos conjuntos de silbatos antiguos aumentan con el diámetro (el área de apertura aumenta con el área de la sección transversal del silbato) para silbatos de la misma escala. ^{[56] [60]} Aplicando la física de los chorros de alta presión que salen de aberturas circulares, una duplicación de la velocidad y la concentración de gas en un punto fijo en la boca del silbato requeriría cuadriplicar el área de apertura o la presión absoluta. (Un cuarteto de la presión absoluta se compensaría cuadruplicando el área de apertura; la constante de caída de velocidad aumenta aproximadamente con la raíz cuadrada de la presión absoluta en el rango normal de presión de denuncia de irregularidades). En realidad, cambiar la pérdida de presión por un área de apertura mayor puede ser menos eficiente ya que se producen ajustes dependientes de la presión en el desplazamiento del origen virtual. ^[34] Cuadruplicar el ancho de la abertura de un tubo de órgano a una presión de soplado fija dio como resultado algo menos del doble de la velocidad en la salida de humos. ^[67]
• Perfil de apertura de vapor : el caudal de gas (y, por tanto, el nivel de sonido) se establece no sólo por el área de apertura y la presión de soplado, sino también por la geometría de la apertura. La fricción y la turbulencia influyen en el caudal y se tienen en cuenta mediante un coeficiente de descarga . Una estimación media del coeficiente de descarga a partir de pruebas de campo con silbatos es 0,72 (rango 0,69 - 0,74). ^[41]
• Longitud vertical de la boca (“cortada”) : la longitud de la boca (cortada) que proporciona el nivel de sonido más alto a una presión de soplado fija varía según la escala del silbido y, por lo tanto, algunos fabricantes de silbatos multitono cortan una altura de boca única para la escala de cada cámara resonante, maximizando la salida de sonido del silbato. ^[68] El corte ideal para silbatos de diámetro y ancho de apertura fijos (incluidos los compartimentos de timbre de una sola campana) a una presión de soplado fija parece variar aproximadamente con la raíz cuadrada de la longitud efectiva. ^{[69] Los fabricantes de silbatos} antiguos solían utilizar un área de boca de compromiso de aproximadamente 1,4 veces el área de la sección transversal del silbato. Si se lleva un silbato a su nivel sonoro máximo con el área de la boca igual al área de la sección transversal del silbato, es posible aumentar el nivel de sonido aumentando aún más el área de la boca. . ^{[70] [71]}

• Frecuencia y distancia : el nivel de presión sonora disminuye a la mitad (seis decibeles) con cada duplicación de la distancia debido a la divergencia de la fuente, una relación inversamente proporcional . (A diferencia de la ley del cuadrado inverso , aplicable a la intensidad del sonido, más que a la presión). El nivel de presión del sonido también disminuye debido a la absorción atmosférica, que depende en gran medida de la frecuencia; las frecuencias más bajas viajan más lejos. Por ejemplo, un silbato de 1000 Hz tiene un coeficiente de atenuación atmosférica la mitad que un silbato de 2000 Hz (calculado para una humedad relativa del 50 por ciento a 20 grados Celsius). Esto significa que, además de la amortiguación del sonido divergente , habría una pérdida de 0,5 decibeles por 100 metros en el silbato de 1000 Hz y de 1,0 decibelio por 100 metros en el de 2000 Hz. Los factores adicionales que afectan la propagación del sonido incluyen barreras, gradientes de temperatura atmosférica y "efectos del suelo". ^{[72] [73] [74]}

Terminología

La longitud acústica ^[75] o longitud efectiva ^[76] es el cuarto de longitud de onda generada por el silbato. Se calcula como un cuarto de la relación entre la velocidad del sonido y la frecuencia del silbato. La longitud acústica puede diferir de la longitud física del silbato , ^[77] también denominada longitud geométrica . ^[78] dependiendo de la configuración de la boca, etc. ^[30] La corrección final es la diferencia entre la longitud acústica y la longitud física por encima de la boca. La corrección final es función del diámetro, mientras que la relación entre la longitud acústica y la longitud física es función de la escala. Estos cálculos son útiles en el diseño de silbatos para obtener la frecuencia de sonido deseada. En sus inicios, la longitud de trabajo significaba la longitud acústica del silbato, es decir, la longitud efectiva del silbato de trabajo , ^[79] pero recientemente se ha utilizado para la longitud física, incluida la boca. ^[80]

Silbatos más fuertes y más grandes

El volumen es una percepción subjetiva que está influenciada por el nivel de presión sonora, la duración del sonido y la frecuencia del sonido. ^{[73] [74]} Se ha afirmado que los silbatos de Vladimir Gavreau tienen un alto nivel de presión sonora, ^[81] quien probó silbatos de hasta 1,5 metros (59 pulgadas) de diámetro (37 Hz). ^[82]

Un silbato en forma de anillo de 20 pulgadas de diámetro (“Ultrawhistle”) patentado y producido por Richard Weisenberger sonaba 124 decibeles a 100 pies. ^[83] El silbato de vapor de tono variable de la New York Wire Company en York , Pensilvania , se inscribió en el Libro Guinness de los Récords Mundiales en 2002 como el silbido de vapor más ruidoso registrado con 124,1 dBA desde una distancia determinada ^{[ aclarar ]} utilizado por Guinness . ^[84] El silbato de York también se midió a 134,1 decibelios desde una distancia de 23 pies. ^[12]

Un silbato de advertencia de incendio suministrado a un aserradero canadiense por Eaton, Cole y Burnham Company en 1882 medía 20 pulgadas de diámetro, cuatro pies y nueve pulgadas desde el cuenco hasta el adorno y pesaba 400 libras. El eje que sostenía el silbato medía 3,5 pulgadas de diámetro y el silbato era alimentado por un tubo de alimentación de cuatro pulgadas. ^{[85] [86]}

Otros registros de grandes silbatos incluyen un relato de 1893 en el que el presidente estadounidense Grover Cleveland activó el “silbato de vapor más grande del mundo”, que se decía que medía “cinco pies” en la Feria Mundial de Chicago . ^{[87] [88]}

La cámara de resonancia de un silbato instalada en 1924 en Long-Bell Lumber Company , Longview, Washington, medía 16 pulgadas de diámetro x 49 pulgadas de largo. ^[89]

Los silbatos de las campanas múltiples utilizados en transatlánticos como el RMS Titanic medían 9, 12 y 15 pulgadas de diámetro. ^[90]

Los silbidos de los barcos de vapor Assiniboia y Keewatin del Canadian Pacific medían 12 pulgadas de diámetro y los del Keewatin medían 60 pulgadas de largo. ^{[91] [92]}

Un silbato de campanas múltiples instalado en Standard Sanitary Manufacturing Company en 1926 estaba compuesto por cinco campanas separadas que medían 5 x 15, 7 x 21, 8 x 24, 10 x 30 y 12 x 36 pulgadas, todas conectadas a una tubería de vapor de cinco pulgadas. tubo. ^[93]

La Union Water Meter Company de Worcester Massachusetts produjo un gong ^{[ aclarar ]} compuesto por tres campanas, 8 x 9-3/4, 12 x 15 y 12 x 25 pulgadas. ^[94] Los silbatos de vapor de doce pulgadas de diámetro se usaban comúnmente en los faros en el siglo XIX. ^[95]

Se ha afirmado que el nivel de sonido de un Ultrawhistle sería significativamente mayor que el de un silbato convencional, ^[96] pero no se han realizado pruebas comparativas de silbatos grandes. Las pruebas con Ultrawhistles pequeños no han mostrado niveles de sonido más altos en comparación con los silbatos convencionales del mismo diámetro. ^[70]

Ver también

• Bocina de tren
• silbato de tren

Referencias

1. Chanaud, Robert (1970). "Silbatos aerodinámicos". Científico americano . 222 (223): 40–46. Código bibliográfico : 1970SciAm.222a..40C. doi : 10.1038/scientificamerican0170-40.
2. Jones, Ray (2003). La enciclopedia del faro . Prensa Globe Pequot. ISBN 0-7627-2735-7.
3. "Alarma de caldera de vapor y medidor de agua de Miller". lincolnarchives.us . 2007-09-08. Archivado desde el original el 28 de marzo de 2008.
4. Estuardo, Robert (1829). Anécdotas históricas y descriptivas de las máquinas de vapor y de sus inventores y mejoradores . Londres: Wightman y Cramp. pag. 301.
5. Ommundsen, Peter (2007). "Silbatos de vapor anteriores a 1830". Bocina y silbato (117): 14.
6. Madera, Nicolás (1838). Un tratado práctico sobre ferrocarriles y comunicaciones interiores en general... Creación del mundo moderno. Longman, Orme, Marrón, Verde y Longmans. pag. 340.
7. Pringle, RE; Parkes, J. (1839). "Las causas y medios de prevención de los accidentes de barcos de vapor". Revista de Mecánica (31): 262.
8. Stretton, CE (1903). La locomotora y su desarrollo: un tratado popular sobre las mejoras graduales realizadas en las locomotoras ferroviarias entre 1803 y 1903. Serie científica y técnica de Weale. Crosby-Lockwood.
9. Ross, David (2004). El sirviente dispuesto: una historia de la locomotora de vapor . Tempus. pag. 42.ISBN​ 0-7524-2986-8.
10. Russell, John Scott (1841). Tratado sobre la máquina de vapor . Edimburgo: Adam y Charles Black.
11. "Silbato de vapor York listo para tocar, sin vapor". www.inyork.com .
12. "Plaza de la ciudad de York". Archivado desde el original el 27 de diciembre de 2010 . Consultado el 25 de diciembre de 2010 .
13. "La hospitalización del jugador de Steam Whistle no detendrá el concierto". ydr.com . Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2010 . Consultado el 25 de diciembre de 2010 .
14. "Plaza de la ciudad de York". Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2010 . Consultado el 25 de diciembre de 2010 .
15. Compañía de cables de York Pa. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2021, a través de YouTube.
16. "¿Ha tocado el silbato de vapor su último villancico?". El registro diario de York . 2009-12-26. Archivado desde el original el 29 de diciembre de 2009.
17. "La historia de las señales de niebla por Wayne Wheeler | Sociedad del faro de EE. UU.". uslhs.org . Consultado el 21 de julio de 2021 .
18. Dampflokpfeifen / Los silbidos de los trenes de vapor. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2021, a través de YouTube.
19. Patente estadounidense 186718, "Mejora de los silbatos de vapor" 
20. SL津和野稲荷号 走行シーン SL "Tsuwano-inari" Escena de ejecución. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2021, a través de YouTube.
21. Patente estadounidense 48921, "Mejora de los silbatos de vapor" 
22. Patente estadounidense 131176, "Mejora de los silbatos de vapor" 
23. Patente estadounidense 2755767, "Generadores de sonidos y ultrasonidos de alta potencia" 
24. Patente estadounidense 2678625, "Dispositivo de señal de sonido resonante" 
25. Patente de EE. UU. 2013291784, "Silbato toroidal isofásico direccional" 
26. Patente de EE. UU. 4429656, "Silbato de cámara cerrada con forma toroidal" 
27. Patente estadounidense 4686928, "Silbato toroidal" 
28. Fagen, Ed (1996). "Charla técnica sobre conductos de humos, cavidades y resonadores de Helmholtz". Bocina y silbato (71): 8.
29. Bangham, Larry (2002). "El silbato resonador". Steam in the Garden (66 y 67) – vía Horn and Whistle (101): 12-15.
30. Liljencrants, Johan (2006). "Corrección final en la boca de un tubo de humos".
31. Tohyama, M. (2011) Sonido y señales. Berlín: Springer-Verlag, 389 págs.
32. Ommundsen, Peter (2003). "Efectos de la presión sobre la frecuencia de los silbidos". Bocina y silbato (101): 18.
33. Revista Science, Volumen 2, No. 46 21 de diciembre de 1883 página 799.
34. ABEDUL, ANUNCIO; MARRÓN, DR; DODSON, MG; SWAFFIELD, F. (1984). "La estructura y disminución de la concentración de chorros de gas natural a alta presión". Ciencia y Tecnología de la Combustión . 36 (5–6). Informa Reino Unido limitado: 249–261. doi : 10.1080/00102208408923739. ISSN  0010-2202.
35. Elliott, Brian S. (2006). Manual de operaciones de aire comprimido . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-147526-5.
36. Crocker, Malcolm J. (1998). Manual de acústica . Nueva York: Wiley. ISBN 0-471-25293-X.
37. Lerner, LS (1996). Física para científicos e ingenieros . Serie Física. vol. 1. Jones y Bartlett. ISBN 978-0-86720-479-7.
38. Heisler, SI (1998). La referencia de escritorio del ingeniero de Wiley: una guía concisa para el ingeniero profesional. Wiley. págs. 266-267. ISBN 978-0-471-16827-0.
39. Menon, E. Sashi (2005). Manual de Cálculos de Tuberías . Nueva York: McGraw-Hill.
40. Ommundsen. Pedro (2012). "Silbato de consumo de vapor y aire". Bocina y silbato (127): 4.
41. Gilbert, TM (1897). "Una prueba del consumo de vapor de un silbato de locomotora". Revista de ingeniería Sibley (11): 108–110.
42. Ommundsen, Peter (2013). "Armónicos del silbido de vapor y longitud del silbido". Bocina y silbato 129:31-33
43. Fletcher, Nueva Hampshire (1 de agosto de 1974). "Interacciones no lineales en conductos de humos de órganos". La Revista de la Sociedad de Acústica de América . 56 (2). Sociedad de Acústica de América (ASA): 645–652. Código bibliográfico : 1974ASAJ...56..645F. doi : 10.1121/1.1903303 . ISSN  0001-4966.
44. Fletcher, Nuevo Hampshire; Douglas, Lorna M. (1 de septiembre de 1980). "Generación de armónicos en tubos de órgano, flautas dulces y flautas". La Revista de la Sociedad de Acústica de América . 68 (3). Sociedad de Acústica de América (ASA): 767–771. Código bibliográfico : 1980ASAJ...68..767F. doi : 10.1121/1.384815. hdl : 1885/213247 . ISSN  0001-4966.
45. Šafarík, Pavel; Nový, Adam; Jícha, David; Hajšman, Miroslav (31 de diciembre de 2015). "Sobre la velocidad del sonido en Steam". Acta Politécnica . 55 (6). Universidad Técnica Checa de Praga - Biblioteca Central: 422. doi : 10.14311/ap.2015.55.0422 . hdl : 10467/67225 . ISSN  1805-2363.
46. Soo, SL (1989). Partículas y dinámica de fluidos multifásicos continuos: dinámica de fluidos multifásicos. Taylor y Francisco. ISBN 978-0-89116-918-5.
47. Ommundsen, Peter (2017). Estimación de la velocidad del sonido en vapor. Bocina y silbato (136) 17.
48. "Sensibilidad de la tubería". Johan Liljencrants sobre órganos, tuberías, suministro de aire . 2011-10-30.
49. Liljencrants, Johan (2006). "Valor Q de un resonador de tubería".
50. Ommundsen, Peter (2004). "Área de la boca del silbato y altura de los labios en relación con la presión del colector". Bocina y silbato (103): 7–8.
51. Dibujo de ingeniería de Atchison, Topeka y Santa Fe Railway de 1925, publicado en 1984, Horn and Whistle 13:12-13.
52. Ommundsen, Peter (2005). "Efecto del tamaño de la boca sobre la frecuencia de un solo silbido de campana". Bocina y silbato (110): 29–30.
53. Ommundsen, Peter (2007). "Observaciones sobre frecuencia y corte de silbidos". Bocina y silbato (116): 4–7.
54. Airchime Manufacturing Company, 15 de mayo de 1960, Instalación de Steam Whistle: ajustes. Revista Horn and Whistle No. 25, página 37, julio-agosto de 1986.
55. Nathan Manufacturing Company 1910, 3 de diciembre, información general, modelo 30146.
56. Ommundsen, Peter (2007). "Factores a considerar en las prescripciones de ancho de ranura de silbato". Bocina y silbato (115): 6–8.
57. Ommundsen, Peter (2006). "Observaciones sobre la frecuencia de resonancia del silbido". Bocina y silbato (112): 7–8.
58. Barry, Harry y Peter Ommundsen. (2012). "Diferencias en la frecuencia de los silbidos entre vapor y aire comprimido". Bocina y silbato 126:5 - 6.
59. Patente 2784693, Burrows, Lewis M., publicada en 1957 , columna 5, líneas 29-31 
60. Ommundsen, Peter (2005). "Efecto del ancho de la ranura en el rendimiento del silbido". Bocina y silbato (109): 31–32.
61. Barry, Harry y Peter Ommundsen (2015). "Se revisaron los niveles de sonido de los silbatos". Bocina y silbato (133): 4-5.
62. Patente 2784693, Burrows, Lewis M., publicada en 1957 , columna 5, líneas 30-34 
63. Barry, Harry (2002). "Niveles sonoros de mis silbatos". Bocina y silbato (98): 19.
64. Weisenberger, Richard (1983). "El silbido más fuerte". Bocina y silbato (6): 7–9.
65. Carruthers, James A. (1984). "Más sobre los sonidos más fuertes". Bocina y silbato (10): 6.
66. Elías, I. (1962). "Evaluación y Aplicaciones del Silbato Levavasseur". Convención Nacional de la IRE de 1962 . IEEE. págs. 36–42. doi :10.1109/irenc.1962.199221.
67. Außerlechner, Hubert J.; Trommer, Thomas; Angster, Judit; Miklós, András (1 de agosto de 2009). "Investigaciones experimentales de la velocidad del chorro y el tono de los bordes en un modelo de pie de un tubo de órgano". La Revista de la Sociedad de Acústica de América . 126 (2). Sociedad de Acústica de América (ASA): 878–886. Código Bib : 2009ASAJ..126..878A. doi : 10.1121/1.3158935. ISSN  0001-4966. PMID  19640052.
68. Patente 2784693, Burrows, Lewis M., publicada en 1957 , columna 5, líneas 20-28. 
69. Rodas, Tom (1984). Construyendo un silbato para un barco de vapor. Steam en vivo, noviembre: 42-44.
70. Ommundsen, Peter (2008). "El silbato toroidal Levavasseur y otros silbidos fuertes". Bocina y silbato (119): 5.
71. Ommundsen, Peter (2009). "Preguntas sobre ingeniería de silbidos". Bocina y silbato (121): 26–27.
72. Fagen, Edward (2005). "Silbatos como fuentes de sonido". Bocina y silbato (107): 18–24.
73. Fagen, Edward (2005). "Silbatos como fuentes de sonido, parte 2". Bocina y silbato (108): 35–39.
74. Piercy, JE; Tony FW, Embleton (1979). "Propagación del sonido al aire libre". En Harris, Cyril M. (ed.). Manual de control de ruido (Segunda ed.). Nueva York: McGraw-Hill.
75. Talbot-Smith, Michael (1999). Libro de referencia del ingeniero de audio (2ª ed.). Oxford: focal. ISBN 0-7506-0386-0.
76. Serway, Raymond A. (1990). Física para científicos e ingenieros . Filadelfia: Saunders College Publishing. ISBN 0-03-005922-4.
77. Rossing, TD (1990). La ciencia del sonido . Compañía editorial Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-15727-7.
78. Fahy, FJ (2000). Fundamentos de la Ingeniería Acústica. Ciencia Elsevier. ISBN 978-0-08-050683-8.
79. Hadley, ÉL (1926). Física cotidiana. Macmillan y compañía, limitada.
80. Weisenberger, Richard (1986). Matemáticas para el constructor de silbatos. Bocina y silbato 23:10-16.
81. Altmann, Jürgen (2001). "Armas acústicas: una evaluación prospectiva". Ciencia y seguridad global . 9 (3). Informa Reino Unido limitado: 165–234. Código Bib : 2001S&GS....9..165A. doi :10.1080/08929880108426495. ISSN  0892-9882. S2CID  31795453.
82. Gavreau, V. (1968). "Infrasonido". Revista científica (4): 33–37.
83. Weisenberger, Richard (1983). El silbido más fuerte. Bocina y silbato 6:7-9.
84. "El silbido más fuerte, vapor". Records Mundiales Guinness . 2002-12-12.
85. Los New York Times, 26 de mayo de 1882.
86. The Chronicle: una revista dedicada a los intereses de los seguros. Vol xxix página 346 1882.
87. Crofford, Maurice (2001). El rico vaso tallado de Charles Guernsey Tuthill . Estación universitaria: Prensa de la Universidad Texas A&M. pag. 64.ISBN​ 978-1-58544-148-8.
88. "CARACTERÍSTICAS DE LA APERTURA. Es probable que la gente salte cuando el presidente toca el botón en Chicago". Los New York Times . 27 de abril de 1893.
89. Drummond, Michael (1996) Los aficionados a los silbatos de vapor bullen sobre Big Benjamin. The Daily News of Longview Washington, 21 de diciembre, reimpreso en Horn and Whistle 75:8-9.
90. Fagen, Ed (1997). El silbato del Titanic sonó un poco menos que el titánico. Bocina y silbido 75:8-11.
91. Barry, Harry (1983). El silbato de vapor Assiniboia. Bocina y silbato 4:13-14
92. Barry, Harry (1998). Una encuesta de grandes silbidos. Bocina y silbato 79:6-7
93. Louisville Herald, 8 de junio de 1926.
94. Barry, Harry (2002). El gong del medidor Union Water de doce pulgadas de diámetro y tres campanas. Bocina y silbato 98:14-15.
95. Clarke, Florida (1888). "Niebla y señales de niebla en la costa del pacífico". Mensual por tierra (12): 353.
96. Por ejemplo, Weisenberger, Richard (1986). Construya un súper silbato de veinte centímetros: una introducción al silbato toroidal. Bocina y silbato 25:4-6.

Otras lecturas

• Fagen, Edward A. (2001). El gemido del motor: silbatos de vapor americanos . Nueva Jersey: Astragal Press. ISBN 1-931626-01-4.