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Una sirena es un dispositivo que produce un ruido fuerte. Las sirenas de defensa civil se montan en lugares fijos y se utilizan para advertir de desastres naturales o ataques. Las sirenas se utilizan en vehículos de servicios de emergencia , como ambulancias , coches de policía y camiones de bomberos . Hay dos tipos generales: mecánicas y electrónicas.
Muchas sirenas de incendio (usadas para llamar a los bomberos voluntarios) cumplen una doble función, como sirenas de tornado o de defensa civil , alertando a toda una comunidad de un peligro inminente. La mayoría de las sirenas de incendio están montadas en el techo de una estación de bomberos o en un poste junto a la estación de bomberos. Las sirenas de incendio también se pueden montar en edificios gubernamentales o cerca de ellos, en estructuras altas como torres de agua , así como en sistemas donde se distribuyen varias sirenas por una ciudad para una mejor cobertura de sonido. La mayoría de las sirenas de incendio son de un solo tono y están impulsadas mecánicamente por motores eléctricos con un rotor unido al eje. Algunas sirenas más nuevas son altavoces accionados electrónicamente .
Las sirenas de incendios se denominan a menudo silbatos de incendio , alarmas de incendio o bocinas de incendio . Aunque no existe una señalización estándar de las sirenas de incendios, algunas utilizan códigos para informar a los bomberos de la ubicación del incendio. Las sirenas de defensa civil, también utilizadas como sirenas de incendios, a menudo pueden producir una señal "alta-baja" alternada (similar a los vehículos de emergencia en muchos países europeos) como señal de incendio o ataque (aullido lento), normalmente 3 veces, para no confundir al público con las señales estándar de defensa civil de alerta (tono constante) y aullido rápido (tono rápido y vacilante). Las sirenas de incendios a menudo se prueban una vez al día al mediodía y también se denominan sirenas de mediodía o silbatos de mediodía .
Los primeros vehículos de emergencia dependían de una campana. En la década de 1970, se pasó a una bocina de aire de dos tonos, que fue sustituida en la década de 1980 por un aullido electrónico.
Poco antes de 1799, el filósofo natural escocés John Robison inventó la sirena . [3] Las sirenas de Robison se utilizaban como instrumentos musicales; en concreto, alimentaban algunos de los tubos de un órgano. La sirena de Robison consistía en una llave de paso que abría y cerraba un tubo neumático. Al parecer, la llave de paso funcionaba mediante la rotación de una rueda.
En 1819, el barón Charles Cagniard de la Tour desarrolló y bautizó una sirena mejorada . [4] La sirena de De la Tour consistía en dos discos perforados que se montaban coaxialmente en la salida de un tubo neumático. Un disco estaba estacionario, mientras que el otro disco giraba. El disco giratorio interrumpía periódicamente el flujo de aire a través del disco fijo, produciendo un tono. [5] [6] La sirena de De la Tour podía producir sonido bajo el agua, [7] lo que sugiere un vínculo con las sirenas de la mitología griega; de ahí el nombre que le dio al instrumento. [8]
En lugar de discos, la mayoría de las sirenas mecánicas modernas utilizan dos cilindros concéntricos, que tienen ranuras paralelas a su longitud. El cilindro interior gira mientras que el exterior permanece estacionario. A medida que el aire bajo presión fluye fuera de las ranuras del cilindro interior y luego escapa a través de las ranuras del cilindro exterior, el flujo se interrumpe periódicamente, creando un tono. [9] Las primeras sirenas de este tipo fueron desarrolladas durante 1877-1880 por James Douglass y George Slight (1859-1934) [10] de Trinity House ; la versión final se instaló por primera vez en 1887 en el faro Ailsa Craig en el estuario de Clyde , en Escocia . [11] Cuando la energía eléctrica comercial estuvo disponible, las sirenas ya no eran impulsadas por fuentes externas de aire comprimido, sino por motores eléctricos, que generaban el flujo de aire necesario a través de un simple ventilador centrífugo , que se incorporaba al cilindro interior de la sirena.
Para dirigir el sonido de una sirena y maximizar su potencia de salida, a menudo se la equipa con una bocina , que transforma las ondas sonoras de alta presión en la sirena en ondas sonoras de menor presión en el aire libre.
La primera forma de convocar a los bomberos voluntarios para que acudieran a un incendio era haciendo sonar una campana , ya fuera montada en lo alto de la estación de bomberos o en el campanario de una iglesia local . Cuando se dispuso de electricidad , se fabricaron las primeras sirenas de incendios. En 1886, el ingeniero eléctrico francés Gustave Trouvé desarrolló una sirena para anunciar la llegada silenciosa de sus barcos eléctricos. Dos de los primeros fabricantes de sirenas de incendios fueron William A. Box Iron Works, que fabricó las sirenas "Denver" ya en 1905, y la Inter-State Machine Company (más tarde la Sterling Siren Fire Alarm Company), que fabricó la omnipresente sirena eléctrica Modelo "M", que fue la primera sirena de doble tono. La popularidad de las sirenas de incendios despegó en la década de 1920, y muchos fabricantes, entre ellos la Federal Electric Company y Decot Machine Works, crearon sus propias sirenas. Desde la década de 1970, muchas comunidades han desactivado sus sirenas de incendios a medida que los buscapersonas estuvieron disponibles para su uso por parte del departamento de bomberos. Algunas sirenas aún permanecen como respaldo de los sistemas de buscapersonas.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la defensa civil británica utilizó una red de sirenas para alertar a la población general sobre la inminencia de un ataque aéreo. Un solo tono indicaba que no había peligro y una serie de tonos indicaban un ataque aéreo.
La sirena neumática, que es un aerófono libre , consiste en un disco giratorio con agujeros en él (llamado chopper, disco de sirena o rotor), de tal manera que el material entre los agujeros interrumpe un flujo de aire desde agujeros fijos en el exterior de la unidad (llamado estator). Como los agujeros en el disco giratorio impiden y permiten alternativamente el flujo de aire, se produce una presión de aire comprimido y enrarecido alternada, es decir, sonido . Tales sirenas pueden consumir grandes cantidades de energía . Para reducir el consumo de energía sin perder volumen de sonido, algunos diseños de sirenas neumáticas se potencian forzando el aire comprimido de un tanque que puede ser rellenado por un compresor de baja potencia a través del disco de la sirena.
En el uso del idioma inglés de los Estados Unidos , las sirenas neumáticas de vehículos a veces se denominan sirenas mecánicas o sirenas de montaña rusa , para diferenciarlas de los dispositivos electrónicos. Las sirenas mecánicas impulsadas por un motor eléctrico a menudo se denominan "electromecánicas". Un ejemplo es la sirena Q2B vendida por Federal Signal Corporation . Debido a su alto consumo de corriente (100 amperios cuando se aplica energía) [ cita requerida ] su aplicación normalmente se limita a los aparatos contra incendios , aunque se ha visto un uso cada vez mayor en ambulancias de tipo IV y vehículos de escuadrones de rescate. Su tono distintivo de urgencia, alto nivel de presión sonora (123 dB a 10 pies ) y ondas sonoras cuadradas explican su eficacia.
En Alemania y otros países europeos, la sirena neumática de dos tonos (hi-lo) consta de dos juegos de bocinas de aire, una de tono alto y otra de tono bajo. Un compresor de aire sopla el aire en un juego de bocinas y luego cambia automáticamente al otro juego. A medida que se produce este cambio de ida y vuelta, el sonido cambia de tono. Su potencia sonora varía, pero puede llegar a aproximadamente 125 dB, dependiendo del compresor y las bocinas. En comparación con las sirenas mecánicas, consume mucha menos electricidad, pero necesita más mantenimiento.
En una sirena neumática, el estator es la parte que corta y vuelve a abrir el aire a medida que las aspas giratorias de un helicóptero pasan por los orificios del estator, generando sonido. El tono del sonido de la sirena es una función de la velocidad del rotor y la cantidad de orificios en el estator. Una sirena con solo una fila de puertos se llama sirena de tono único. Una sirena con dos filas de puertos se conoce como sirena de tono dual. Al colocar un segundo estator sobre el estator principal y conectarle un solenoide , se pueden cerrar y abrir repetidamente todos los puertos del estator, creando así un tono llamado pulso. Si esto se hace mientras la sirena está sonando (en lugar de hacer sonar un tono constante), se llama un lamento de pulso. Al hacer esto por separado sobre cada fila de puertos en una sirena de tono dual, se pueden hacer sonar alternativamente cada uno de los dos tonos de ida y vuelta, creando un tono conocido como Hi/Lo. Si esto se hace mientras la sirena está sonando, se llama un lamento Hi/Lo. Este equipo también puede emitir pulsos o pitidos de pulso. Los puertos se pueden abrir y cerrar para enviar código Morse . Una sirena que puede emitir tanto pulsos como código Morse se conoce como sirena de código.
Las sirenas electrónicas incorporan circuitos como osciladores , moduladores y amplificadores para sintetizar un tono de sirena seleccionado (aullido, aullido, perforación/prioridad/fase, alto-bajo, escaneo, bocina de aire, manual y algunos más) que se reproduce a través de altavoces externos. No es inusual, especialmente en el caso de los camiones de bomberos modernos, ver un vehículo de emergencia equipado con ambos tipos de sirenas. A menudo, las sirenas de la policía también utilizan el intervalo de un tritono para ayudar a llamar la atención. La primera sirena electrónica que imitaba el sonido de una sirena mecánica fue inventada en 1965 por los empleados de Motorola Ronald H. Chapman y Charles W. Stephens. [12]
Los silbatos de vapor también se utilizaban como dispositivo de advertencia en caso de que hubiera suministro de vapor, como en un aserradero o una fábrica. Eran comunes antes de que las sirenas de incendios estuvieran ampliamente disponibles, particularmente en la ex Unión Soviética . Las bocinas de incendios, grandes bocinas de aire comprimido, también se usaban y todavía se usan como alternativa a una sirena de incendios. Muchos sistemas de bocinas de incendios estaban conectados a las cajas de tiro de incendios que estaban ubicadas alrededor de una ciudad, y esto "hacía sonar" un código con respecto a la ubicación de esa caja. Por ejemplo, la caja de tiro número 233, cuando se tiraba, hacía que la bocina de incendios sonara dos ráfagas, seguidas de una pausa, seguida de tres ráfagas, seguidas de una pausa, seguidas de tres ráfagas más. En los días anteriores a los teléfonos, esta era la única forma en que los bomberos sabían la ubicación de un incendio. Las ráfagas codificadas generalmente se repetían varias veces. Esta tecnología también se aplicó a muchos silbatos de vapor. Algunas sirenas de incendios están equipadas con frenos y compuertas, lo que les permite emitir códigos también. Estas unidades solían ser poco fiables y ahora son poco comunes. [ cita requerida ]
Las sirenas mecánicas hacen pasar aire a través de un disco ranurado o rotor. Las ondas cíclicas de presión de aire son la forma física del sonido. En muchas sirenas, un ventilador centrífugo y un rotor están integrados en una sola pieza de material, que gira mediante un motor eléctrico.
Las sirenas electrónicas son altavoces de alta eficiencia , con amplificadores especializados y generación de tonos. Suelen imitar los sonidos de las sirenas mecánicas para poder reconocerlas como sirenas.
Para mejorar la eficiencia de la sirena, se utiliza una frecuencia relativamente baja, normalmente de varios cientos de hercios . Las ondas sonoras de frecuencia más baja pasan mejor por las esquinas y los agujeros.
Las sirenas suelen utilizar bocinas para apuntar las ondas de presión. Esto hace que la energía de la sirena se utilice de forma más eficiente al apuntarla. Las bocinas exponenciales logran eficiencias similares con menos material.
La frecuencia, es decir, los ciclos por segundo del sonido de una sirena mecánica, está controlada por la velocidad de su rotor y el número de aperturas. El aullido de una sirena mecánica se produce cuando el rotor se acelera y se desacelera. El aullido suele identificar un ataque o una emergencia urgente.
El timbre característico o la calidad musical de una sirena mecánica se debe a que es una onda triangular, cuando se representa gráficamente como presión en el tiempo. A medida que las aberturas se ensanchan, la presión emitida aumenta. A medida que se cierran, disminuye. Por lo tanto, la distribución de frecuencia característica del sonido tiene armónicos en múltiplos impares (1, 3, 5...) de la fundamental. La potencia de los armónicos disminuye en un cuadrado inverso a su frecuencia. Las sirenas distantes suenan más "suaves" o "cálidas" porque sus frecuencias agudas y ásperas son absorbidas por los objetos cercanos.
Las sirenas de dos tonos suelen estar diseñadas para emitir una tercera menor, considerada musicalmente un sonido "triste". Para ello, tienen dos rotores con diferentes números de aberturas. El tono superior se produce mediante un rotor con un recuento de aberturas divisible por seis. El rotor del tono inferior tiene un recuento de aberturas divisible por cinco. A diferencia de un órgano, la tercera menor de una sirena mecánica es casi siempre física, no templada . Para lograr relaciones templadas en una sirena mecánica, los rotores deben estar engranados, accionados por diferentes motores o tener un gran número de aberturas. Las sirenas electrónicas pueden producir fácilmente una tercera menor templada.
Una sirena mecánica que puede alternar entre sus tonos utiliza solenoides para mover las persianas giratorias que cortan el suministro de aire a un rotor y luego al otro. Esto se utiliza a menudo para identificar una advertencia de incendio.
Durante las pruebas, no es deseable que el sonido sea alarmante, por lo que las sirenas electrónicas suelen emitir tonos musicales: las campanas de Westminster son comunes. Las sirenas mecánicas a veces se autoprueban mediante un "gruñido", es decir, funcionando a baja velocidad.
Las sirenas también se utilizan como instrumentos musicales . Han aparecido de forma destacada en obras de compositores clásicos contemporáneos y de vanguardia . Algunos ejemplos incluyen las composiciones de Edgard Varèse Amériques (1918-21, rev. 1927), Hyperprism (1924) e Ionisation (1931); [13] la Sinfonía de las sirenas de fábrica de Arseny Avraamov (1922); [14] el Ballet Mécanique de George Antheil (1926); la Sinfonía n.º 2 de Dimitri Shostakovich (1927) y "The Klaxon: March of the Automobiles" (1929) de Henry Fillmore , que incluye un claxon .
En la música popular , las sirenas se han utilizado en " Song to the Siren " (1992) de The Chemical Brothers y en un segmento de 60 Minutes de CBS News interpretado por la percusionista Evelyn Glennie . Una variación de una sirena, tocada en un teclado , son las notas iniciales de la canción de REO Speedwagon " Ridin' the Storm Out ". Algunas bandas de heavy metal también utilizan intros de sirena de tipo ataque aéreo al comienzo de sus shows. [ cita requerida ] El compás de apertura de Money City Maniacs 1998 de la banda canadiense Sloan utiliza múltiples sirenas superpuestas.
Los gobiernos pueden tener estándares para las sirenas instaladas en vehículos. Por ejemplo, en California , las sirenas se designan como Clase A o Clase B. Una sirena de Clase A es lo suficientemente fuerte como para poder montarse prácticamente en cualquier parte de un vehículo. Las sirenas de Clase B no son tan fuertes y deben montarse en un plano paralelo a la carretera nivelada y paralelas a la dirección en la que se desplaza el vehículo cuando se conduce en línea recta. [15]
En algunos casos, las sirenas también deben ser aprobadas por agencias locales. Por ejemplo, la Patrulla de Carreteras de California aprueba modelos específicos para su uso en vehículos de emergencia en el estado. [16] La aprobación es importante porque garantiza que los dispositivos funcionen adecuadamente. Además, el uso de dispositivos no aprobados podría ser un factor para determinar la culpa si ocurre una colisión. [ cita requerida ]
El comité de luces y dispositivos de advertencia de emergencia de SAE International supervisa las prácticas de iluminación de vehículos de emergencia de SAE y la práctica de sirenas, J1849. [a] Esta práctica se actualizó mediante la cooperación entre la SAE y el Instituto Nacional de Normas y Tecnología . Aunque esta versión sigue siendo bastante similar a la norma del Título 13 de California para la salida de sonido en varios ángulos, esta práctica actualizada permite que un laboratorio acústico pruebe un sistema de sirena de dos altavoces para una salida de sonido compatible. [17]
Los altavoces de sirena, o sirenas mecánicas, siempre deben instalarse delante del habitáculo de pasajeros. Esto reduce el ruido para los ocupantes y hace que el audio de la radio bidireccional y del teléfono móvil sea más inteligible durante el uso de la sirena. También coloca el sonido donde será útil. Un estudio de 2007 concluyó que los niveles de ruido en el habitáculo de pasajeros podrían superar los 90 dB(A). [18]
Las investigaciones han demostrado que las sirenas montadas detrás de la parrilla del motor o debajo de los pasos de rueda producen menos ruido no deseado dentro de la cabina de pasajeros y en los laterales y la parte trasera del vehículo, manteniendo al mismo tiempo los niveles de ruido para dar advertencias adecuadas. [19] La inclusión de sonido de banda ancha a las sirenas tiene la capacidad de aumentar la localización de las sirenas, como en una sirena direccional , ya que una propagación de frecuencias hace uso de las tres formas en que el cerebro detecta la dirección de un sonido: diferencia de nivel interaural , diferencia de tiempo interaural y función de transferencia relacionada con la cabeza . [20]
Las peores instalaciones son aquellas en las que el sonido de la sirena se emite por encima y ligeramente detrás de los ocupantes del vehículo, como en los casos en los que se utiliza un altavoz montado en la barra de luces de un sedán o una camioneta. Los vehículos con sirenas ocultas también suelen tener altos niveles de ruido en el interior. En algunos casos, las instalaciones ocultas o deficientes producen niveles de ruido que pueden dañar permanentemente la audición de los ocupantes del vehículo. [21]
Las sirenas mecánicas accionadas por motor eléctrico pueden consumir de 50 a 200 amperios a 12 voltios ( CC ) cuando alcanzan la velocidad de funcionamiento. El cableado adecuado y la protección transitoria para las computadoras de control del motor son una parte necesaria de una instalación. El cableado debe ser similar en tamaño al cableado del motor de arranque del motor del vehículo. Los dispositivos mecánicos montados en el vehículo generalmente tienen un freno eléctrico, un solenoide que presiona una almohadilla de fricción contra el rotor de la sirena. Cuando un vehículo de emergencia llega al lugar o se cancela en ruta, el operador puede detener rápidamente la sirena.
A menudo se alega que las sirenas electrónicas con varios altavoces tienen puntos muertos en determinados ángulos respecto de la dirección de desplazamiento del vehículo. Estos se deben a diferencias de fase. El sonido que proviene del conjunto de altavoces puede cancelarse en fase en algunas situaciones. Esta cancelación de fase se produce en frecuencias individuales, según el espaciado de los altavoces. Estas diferencias de fase también explican los aumentos, según la frecuencia y el espaciado de los altavoces. Sin embargo, las sirenas están diseñadas para barrer la frecuencia de su salida de sonido, normalmente, no menos de una octava. Este barrido minimiza los efectos de la cancelación de fase. El resultado es que la salida de sonido promedio de un sistema de sirena con dos altavoces es 3 dB mayor que la de un sistema con un solo altavoz.
Original : "Si l'on fait passer de l'eau dans la sirène, au lieu d'air, elle produit également le son, lors même qu'elle est entièrement immergée dans ce fluide, et les mêmes nombres de chocs produisent les mêmes nombre de notes par l'air C'est à cause de esta propriété d'être sonore dans l'eau, que j'ai cru pouvoir lui donner le nom sous lequel elle est designée.
Traducción : Si se hace pasar agua por la sirena en lugar de aire, sigue produciendo sonido aunque esté totalmente sumergida en este fluido, y el mismo número de golpes produce el mismo número de vibraciones audibles que en el aire. Es por esta propiedad de producir sonido en el agua que pensé que podía darle el nombre con el que se la designa.
