ESPEJOS ACÚSTICOS INVISIBLES

Por Luis Felipe Sexto

Un testigo de la guerra Franco-Prusiana de 1871 describió un fenómeno revelador; en un fragmento de sus memorias cuenta:

“La madrugada del día 6 era todo lo contrario a la del día anterior. Ayer hacía un frío penetrante y había una niebla que no dejaba ver nada a media milla de distancia. Pero el 6 fue un día despejado, claro y transparente. Ayer estaba el aire cargado de sonidos, mientras que hoy reina un silencio como el de la Arcadia, que no conocía las guerras. Nos mirábamos unos a otros asombrados. ¿Es posible que hayan desaparecido París, sus fuerzas, sus cañones, los bombardeos, sin dejar ni rastro?  [...] Fui a Montmorensy, donde se abría ante mis ojos el amplio panorama del lado norte de París. Pero también aquí la calma era absoluta. Me encontré con tres soldados [...] Ellos se inclinaban a creer que habían comenzado las negociaciones de paz, ya que desde la madrugada no habían oído ni un solo disparo. [...] Yo seguí adelante, hasta Gonesse. Allí me enteré de que las baterías alemanas disparaban enérgicamente desde las 8 de la mañana. Por el lado sur comenzó el bombardeo a esa misma hora. ¡Y desde  Montmorensy  no se oía ni un solo ruido! [...] Todo esto dependía del aire, que hoy conducía el sonido tan mal, como ayer lo conducía bien.”

 

Existen testimonios de acontecimientos parecidos durante la primera Guerra Mundial. El físico inglés John Tyndall descubrió un fenómeno muy curioso mientras hacía experimentos sonoros a orillas del mar. Tyndall, llamó nubes acústicas o espejos acústicos a las zonas de aire transparente que provocan reflexión de los sonidos dando lugar al eco del aire.

El sonido es un fenómeno ondulatorio y como tal puede también reflejarse, refractarse o ser absorbido. Las nubes acústicas demuestran que no sólo un cuerpo sólido puede reflejar al sonido. Cuando una masa de aire alcanza características de temperatura y humedad  diferentes a la masa de aire que la circunda, el fenómeno de los ecos aéreos puede tener lugar. Las nubes acústicas se originan aun en los días más claros y apacibles.

La verdad muchas veces no resulta evidente. Ni lo aparentemente obvio es siempre verdadero.  ♦

LA FIESTA DE LOS PÁJAROS

Por Luis Felipe Sexto

Las aves no son deseables en áreas de tráfico aéreo. Por ello se busca la manera de espantarlas de las zonas cercanas a las pistas de los aeropuertos. Potencialmente, son capaces de provocar accidentes y, por esta razón, se han realizado estudios para generar  ruidos que puedan ahuyentarlas. Se han tenido en cuenta las frecuencias e intensidades que con mayor probabilidad puedan resultar intolerables para ellas. Son los llamados “espantapájaros sonoros”.

Sin embargo, en abierto desafío a estos estudios, un grupo de pájaros “renegados” se obstina en resistir los sonidos creados para que abandonen el lugar.  El hecho aconteció en el aeropuerto inglés de Gloucestershire dónde se ha descubierto que la mejor manera de espantar a los pájaros de la pista es obligándolos a escuchar a Tina Turner. Quedó esclarecido que los registros de la voz de la cantante contenían frecuencias que provocaban verdaderos dolores de cabeza a las aves. Lo curioso es que los sonidos supuestamente elaborados para ahuyentarlos no les hacían más que cosquillas.

ADVANCES IN VIBRATION CONTROL AND DIAGNOSTICS

DESCARGUE AQUÍ la versión electrónica del libro ADVANCES IN VIBRATION CONTROL AND DIAGNOSTICS donde podrá consultar las contribuciones y resultados de los participantes en este proyecto internacional. Podrá analizar, entre otros, dos artículos del autor del blog S&M y otro de colegas del CEIM sobre la aplicación del mantenimiento predictivo en la industria cubana.

This volume presents some up to date concepts and results in the field of vibration control and diagnostics of mechanical systems, obtained in research activities performed in the Departments and laboratories of the universities taking part in the VICONDIA network. The VICONDIA project developed in the frame of the ALFA II Program for the cooperation between European and Latin American universities, funded by the European Commission, has promoted tight cooperation in the research activities in the field of dynamical behaviour of rotating machinery including noise emission, vibration control of mechanical structures, and related diagnostics. A selection of the main results in form of papers, originated by these research activities, is reported in the volume, which therefore contributes to describe the state of art of the activities in the above defined field.

Information
Type: Collection
Language(s): English
Year: 2006
Number of page(s): 257
Paper edition price: 30,00 EUR
Code (printed): ISBN 978-88-7699-036-6
Code (electronic): ISBN 978-88-7699-016-8 - Open Access Publication

Book Sections
Alamo, Fredy Coral and Weber, Hans Ingo (2006) Vibrational Behavior of Slender Drillstrings. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 1-11.

Bachschmid, Nicolò and Tanzi, Ezio (2006) Coupling of the Lateral and Torsional Vibration in a Cracked Shaft. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 13-26.

Bueno, Douglas Domingues and Marqui, Clayton Rodrigo and da Silva, Samuel and Lopes Jr, Vicente (2006) Structural Damage Location Using H2 Norm Approach. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 27-36.

Cardoso, Patrick M. and Santana, Danuza and Bachschmid, Nicolò and Pennacchi, Paolo and Tanzi, Ezio and Steffen Jr, Valder and Rade, Domingos Alves (2006) Active Control of a Thin Plate Using Piezoelectric Patches: Preliminary Results. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 37-48.

dos Santos, Rogério Rodrigues and Kreschel, Martin and Pereira Saramago, Sezimária de Fátima and Steffen Jr, Valder (2006) Serial Robot Vibration Analysis Through Task Positioning Optimization. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 49-64.

Ehehalt, Ulrich and Hochlenert, Daniel and Markert, Richard and Weber, Hans Ingo (2006) Approximate Description of Backward Whirl at Rotor-Stator-Contact. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 65-82.

Ehehalt, Richard and Markert, Richard and Hahn, Eric (2006) Rotor Stator Contact – Measured Motion Patterns. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 83-98.

Ehehalt, Ulrich and Markert, Richard and Wegener, Georg (2006) Synchronous Forward Whirl At Rotor-Stator-Contact – Stability Investigations. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 99-113.

Frosoni, Lucia and Pennacchi, Paolo (2006) Determination of Radial and Tangential Electromagnetic Stresses in Synchronous Machines Caused by Rotor Eccentricity. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 115-130.
de Lima, Antônio Marcos Goncalves and Rade, Domingos Alves and Markert, Richard (2006) Finite Element and Experimental Results of Vibration Control of Beams Combining ACLD and PPF. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 131-142.

Kreschel, Martin and Markert, Richard and Seidler, Malte and Steffen Jr, Valder (2006) Non-Stationary Balancing of Flexible Rotors With Speed-Dependent System Matrices. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 143-150.

Furtado, Rogério Mendonça and Pennacchi, Paolo and Lopes Jr, Vicente (2006) Fault Identification in Rotor System Using Model Based Methods Experimental Data and Artificial Neural Network. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 151-162.

Michalski, Miguel Angelo C. and Zindeluk, Moyses and Rocha, Renato O. (2006) Non-Linear Experimental Detection of Oil Whirl in Horizontal Rotors. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 163-175.

Marín, Evelio Palomino and Rodríguez, Ángel Sánchez and Gómez, Jesús Cabrera and Cabrera, Luis Felipe Sexto (2006) Preliminary Diagnosis of Rotational Machinery. Experiences in the Implementation of a Predictive Maintenance Program and Certification of Human Resources in a Cuban Cement Industry. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 177-184.

Pennacchi, Paolo and Vania, Andrea (2006) Dynamical Effects Caused by Rotor-to-Stator Rubs in a Steam Turbine. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 185-204.

Saldarriaga, Manuel Villafañe and Steffen Jr, Valder and Santos, Ilmar Ferreira (2006) Theoretical and Experimental Analysis of a Viscoelastic Vibration Absorber in a Frequency Band. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 205-216.

Sekhar, A. S. and Platz, Roland and Markert, Richard (2006) Health Monitoring and Crack Identification in a Rotor System Passing its Critical Speed. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 217-225.

Sexto, Luis Felipe (2006) The Noise Emission and Immission Levels in a Thermoelectric Power Station. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 227-234.

Sexto, Luis Felipe (2006) Overview and Characterization of a Flexible Rotor for Trial Run. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 235-246.

d’Avila Villela, Ricardo Luís and Zindeluk, Moyses (2006) Detection of Holes in Ducts using Acoustic Probing. In: Advances in vibration control and diagnostics. Polimetrica Publisher, Italy, pp. 247-257.

 

Polimetrica License B.

Polimetrica License B gives anyone the possibility to distribute the contents of the work, provided that the Authors of the work, the Institute and the Publisher are always recognized and mentioned. It does not allow use of the contents of the work for commercial purposes or for profit. The Publisher has the exclusive right to publish and sell the contents of the work in paper and electronic format and by any other means of publication. Additional rights on the contents of the work are the Author’s property.

¿Y CUÁNDO VOLVERÉ A TOCAR?

Por Luis Felipe Sexto

CHAPLIN, ADMIRADOR DE LA SINGULAR PERSONALIDAD DE EINSTEIN, cuenta en sus memorias un episodio humorístico que aconteció en  la década de los años 30 del siglo pasado, durante la visita que le hiciera el audaz pensador a su casa de California.

 

 “Aquella noche Einstein fue uno de los componentes de un cuarteto que interpretó a Mozart —relata el gran cineasta. Aunque su pulsación no era muy firme y su técnica un poco torpe, tocó con arrobamiento, cerrando los ojos y balanceándose. Los tres músicos, que  no demostraban demasiado entusiasmo con la participación del profesor, le sugirieron discretamente que descansara y que ellos tocarían solos alguna cosa. Einstein aceptó y se sentó entre nosotros para escuchar. Pero después que los músicos hubieron ejecutado varias piezas, se volvió y me susurró:

 

—¿Y cuándo volveré a tocar?

Una vez que los músicos se marcharon, mistress Einstein ligeramente indignada, aseguró a su esposo:

 

—-¡Tu tocas mejor que todos ellos!”

 

Los músicos, que ejecutaron junto a Einstein aquella noche, respetaban al más popular de los físicos, pero al parecer ellos consideraban ruidoso al sonido que salía del instrumento manipulado por el genio de la ciencia. Einstein amaba la música por el placer estético que le proporcionaba y sabía que no era un virtuoso.  Elsa, debido a la inmensa admiración que sentía por él, no podía admitir la inferioridad de su esposo, aunque se tratara de un campo que estuviera fuera de su competencia... n

 

 

Para referenciar este documento:

 

Electronic Document: Sexto, Luis Felipe. ¿Y CUÁNDO VOLVERÉ A TOCAR?. [en línea]. Junio de 2008. [fecha que se cita xx/xx/20xx]. Disponible en Internet: blog Ruido/Noise/Rumore <http://noisexto.blogia.com> .

 

Se permite la reproducción de este documento, siempre que se referencie la fuente y no exista ánimo de lucro

 

SILENCIADORES

Por Luis Felipe Sexto

 

UNA DE LAS MEDIDAS DE ATENUACIÓN DEL RUIDO, en fuentes mecánicas dinámicas o estáticas, se asocia con el empleo de silenciadores. Estos pueden ser de absorción o disipativos (revestimiento poroso) y de reflexión o reactivos (variaciones bruscas de sección). Generalmente, es posible alcanzar con ellos reducciones del nivel de ruido entre 10 dB y 20 dB.

 

Los silenciadores están concebidos para disminuir el ruido a través de las salidas, escapes, aberturas. Los de absorción generalmente se aplican más a las fuentes encapsuladas donde se garantice la toma de aire y evacuación del calor sin afectar el encapsulamiento y donde predominen los ruidos de banda ancha. Usualmente se adhiere material poroso a las paredes de los propios conductos (en la figura un Encapsulamiento de un conjunto mecánico con silenciadores de absorción). 

 

Los silenciadores reactivos, por su parte, presentan su mejor aplicación donde existan bajas frecuencias. Por ello un ejemplo típico de utilización es los silenciadores para el escape de gases de combustión en los motores de combustión interna.

 

En la práctica suelen emplearse en combinación. El poder de absorción de los silenciadores es dependiente de las frecuencias que se quieran mitigar. Por ello resultará vital conocer el contenido en frecuencias del ambiente sonoro donde se pretendan aplicar. ■

 

PROTECTORES AUDITIVOS, ALGO QUE DEBEMOS SABER

Por Luis Felipe Sexto

 

ES COMÚN LA SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN AUDITIVA sin considerar, seriamente, si realmente el modelo que se trabaja es capaz de asegurar la mejor protección. Es preciso realizar un estudio previo de las características del ambiente sonoro para el cual se busca el resguardo más efectivo. El ingeniero de planta debe velar por la calidad del medio de protección  auditiva. Para ello, deberá considerar la información del fabricante (o suministrador), considerando algunos aspectos que normalmente no son muy conocidos. Existen dos tipos de protectores auditivos pasivos, los tapones intraaurales y las orejeras o copas perimetrales. 

 

Los tapones auditivos son protectores diseñados para ser ajustados en la parte externa del conducto auditivo y permanecer en esta posición sin ningún dispositivo de fijación externo. Es importante que queden bien ajustados y situados, ya que la más ligera filtración disminuye la atenuación del ruido incluso hasta 15 dB para algunas frecuencias. Por lo que ajustarán con una presión determinada. Estos elementos se construyen en general de material no poroso y flexible, que no produzcan daños o trastornos en el conducto auditivo. Generalmente son fabricados de plástico, goma, material orgánico, algodón parafinado o neopreno. El algodón insertado en el oído haciendo de tapón es de muy bajas propiedades atenuantes, de 4 a 15 dB, con lo cual se procura poca o prácticamente ninguna protección.

 

Las orejeras por su parte son una especie de ventosas de material ligero y llenas de un material absorbente del sonido. Los mismos cubren la parte externa  del oído para propiciar una barrera acústica. Sus propiedades para la disminución del ruido varían según el modelo. Es importante que tengan un cierre de material blando para que se adapten bien a la forma de la cabeza. Por medio de un aro flexible que une a las orejeras se logra la presión suficiente que debe garantizar el aislamiento. Por encima de 1000 Hz, ellos proporcionan casi la misma protección que los tapones. Con frecuencia por debajo de los 1000 Hz, las orejeras correctamente seleccionadas procuran más protección que los tapones. En frecuencias elevadas, disminuye de 30 a 35 dB el ruido, unos 5 dB más que los tapones, al menos en teoría.

 

Los cascos antirruidos son similares a las orejeras, pero cubren parte de la cabeza, además del pabellón externo del oído. Son corrientemente utilizados no sólo para la protección del oído, sino que combinan esta función con la de protección de la cabeza, contra los traumatismos y el frío. Se hacen de diferentes medidas y son los más caros. Su acción no parece mejorar la efectividad de las orejeras, por lo que su uso exclusivamente para la protección auditiva no tiene gran significación.

 

En la figura pueden observarse las características de atenuación de los distintos protectores en función de la frecuencia. Se manifiesta la ostensible diferencia que puede haber entre la atenuación teórica y la real, considerando que la atenuación real puede ser hasta un 50% y menos de la declarada. También se aprecia la potencialidad de los protectores de atenuar con mayor efectividad las altas frecuencias del rango audible, especialmente en el rango crítico para la audición que se encuentra  entre 1 y 6 kHz. ■

NOISE:THE NUMBER ONE PUBLIC ENEMY

By Luis Felipe Sexto 

Originally it was just the narcotic stimulus of excessive sound. An orgy of uproar, a galloping quivering for years. All that is left are empty ears, and the punishment of seeing ties among people cut off with a single blow. A man from this world has turned deaf. Since remote times, the psychological and physical effects of a prolonged exposure to noisy sounds are known. Let`s define noise as the unwanted, distressing, upsetting and even lethal acoustic emission. The history of humanity shows that for thounsands of years the boisterous sound of drums, trumpets and other instruments has been useful in promoting and inciting to action. Romans had special legions in charge of diffusing noise to bring fear and confusion into enemy ranks during battle. In times of the two world wars, studies were conducted to discover sounds capable of provoking death. Lab animals have been exposed to intolerable sounds causing the breaking down of their nervous system. By early 19th century, civilization’s acoustic environment underwent a drastical transformation. The boundless industrial development , devoid of measures and of respect for the environment, brought progress into the society as well as many forms of contamination that are destroying today’s world. Of the latter, noise is perhaps the oldest and the most easy to generate. In the European Union, noise ranks second among all forms of aggressions to the environment. It ranks first in France and fourth in Argentina. It has both accumulative and short term effects. The “invader” not only accounts for deafness and hypoacoustic disorders; other effects , as dangerous or more, are also attributed to it: hypertension, hypotension, psychological and auditive fatigue, sleep disorders, heart conditions, stomach ulcers, body biochemical changes and so on. The growing escalade of noise in our lives is evident even in literature. For example, 43% of the sounds mentioned in the European literature have been reduced to 20% nowadays. As reported by the WHO, in 1939 adverse effects such as inefficiency at work, working time lost, and materials wasted cost the United States losses summing up to two million dollars daily. Twenty-eight years later, this figure had grown to 1460 million dollars annually. Not to mention that claims for damages and losses are not included in that figure inasmuch as in the 1970’s costs in the Los Angeles airport area alone surpassed the 4000 million dollars. The level of sound pressure may be measured by an instrument called soundmeter. The results are normally expressed in decibels (dB). In measuring auditive damage, the soundmeter is adjusted to only let through the frequencies to which human ear is most vulnerable, and the results are expressed in type A decibels (dBA). However, no matter the soundmeter’s physical reading may be, there’s a psychological and physiological noise tolerance limit for each individual. And this is valid even for animals. An eloquent discovery has been made at the English airport of Gloucestershire where the best way to frighten off birds from the landing strip is forcing these animals to listen to Tina Turner. It was demonstrated that this singer’s voice contains frequencies that actually give true headaches to the birds. From 1885 to 1989, specialists in Construction Projects and at the Hygiene and Epidemiology Institute conducted studies in several residential areas of Havana City to assess the housing fulfilment of standards regarding lighting, vibration, sound and ventilation levels. The results showed that noise was one of the two factors that affected most the population, both at home and at work. Sound levels grossly surpassed the levels established according to hygiene and norms criteria. The US Environment Protection Agency (EPA) for example, states that the safe noise level to avoid permanent auditive damage, should not exceed an average value of 70 dBA during the 24 hours, or of 75 dBA during 8 hours. In 1930, an English playwright used to spend much time trying to figure out how to create a unique atmosphere in the theatre. Robert Wood, a US physician considered a genius in experimenting, suggested him the generation of infrasound (sound signals containing frequencies below 20 Hertz). The theatre hall turned into an eerie setting where the audience experienced inexplicable live sensations of fear and uneasiness. Storms, gale winds and earthquakes are also source for this type of acoustic emissions. On the other hand, ultrasound signals (sound signals containing frequencies above 20 000 Hertz) are widely used. Ultrasound is successfully applied in medicine, in the diagnosis of industrial facilities and other science and technology entities as well.

One thing to come out clean with this topic is that sounds are both harmful and useful. The issue here is about a complex physical fact that generates its effects depending on intensity, frequency and time of exposure. Noise is a confirmed enemy of health and coexistence. Culture, education, laws…. In summary, all that might be done capable of limiting a serious situation as this would benefit personal and social welfare.

Translation by Gilda Gil

DECLARACIÓN DE EMISIÓN DE RUIDO

Por Luis Felipe Sexto 

Para poder llevar adelante cualquier programa de control de ruido es preciso conocer los valores de emisión de las máquinas, y si no fuera posible, una estimación razonable sería útil. En algunas legislaciones, sobre todo de países desarrollados, se contempla la Declaración de Emisión de Ruido (DER) como obligatoria para los suministradores de máquinas e instalaciones técnicas.  El comprador de una máquina puede (y debe) solicitar a los posibles suministradores, que junto a la documentación técnica, se adjunte la Declaración  de Emisión de Ruido (DER) de la máquina. Este documento es la base para el pronóstico del impacto sonoro que provocará el nuevo equipo y las medidas posibles a ejecutar, antes de que se instale. En la norma ISO 4871, se define el método para verificar los valores de emisión de ruido dados por el fabricante en la declaración. La emisión sonora declarada de una máquina puede no coincidir sensiblemente, en los lugares de trabajo, con lo declarado debido a diferencias esenciales de las condiciones de las pruebas. Aunque se plantea que los valores de emisión de ruido son características intrínsecas de cada máquina; esto sólo es verdadero, por ejemplo, para el valor de potencia sonora (L_WA) que es un sello de identidad para cada máquina; no siendo así para el valor tan común de nivel de presión sonora ponderado A (L_pA) que puede variar en función de las condiciones del ensayo.  Los niveles sonoros de inmisión en los puestos de trabajo pueden ser de 5 a 15 dBA mayores que los niveles sonoros declarados. Esto puede estar condicionado por la reverberación del recinto, condiciones de trabajo distintas a las que se realizó la declaración, existencia de otras máquinas cercanas, formas de montaje y efectividad del mantenimiento.  Lo anterior determina que sin que medie ningún cálculo o análisis de campo, se pueda afirmar que una máquina en un local de trabajo no excederá los 85 dBA, siempre que el nivel sonoro enunciado en la declaración no supere los 70 dBA.  Los datos que sean volcados en la ficha de emisión de ruido, que puede ser utilizada tanto por proveedores como por personal técnico de planta, pueden resultar prácticos para la selección y comparación de máquinas; evaluación del nivel de reducción de ruido alcanzado con alguna medida; predicción de los posibles niveles de inmisión de ruido en el local de trabajo o evaluación por el comprador de la conformidad con los niveles de ruido especificados en el contrato, la normativa o legislación aplicable.  Se ofrecen en la tabla ejemplos de rangos típicos de emisión de nivel sonoro para ayudar en la tarea de evaluar las distintas posibilidades de emisión de ruido características de diversas familias de máquinas. Documentos de la Organización Internacional de Normalización (ISO) han declarado la necesidad de trabajar en la elaboración de una base de datos internacional con los valores de ruido declarados por familias  comparables de fuentes sonoras. Rangos típicos de niveles sonoros según el tipo de máquina.

Fuente	Rango típico (dBA)@1m
Equipos neumáticos	90-115
Escapes de aire a presión	90-105
Ventiladores	80-100
Compresores	92-100
Motores eléctricos	75-100
Bombas	80-92
Máquinas herramientas	80-95
Transformadores	83-85
Turbogeneradores	95-105