MEDICIONES ACÚSTICAS
Por E. G. Thurston* y W. H. Peaket†
La acústica, o la ciencia del sonido, definida
rigurosamente como el estudio de las oscilaciones de compresión alrededor de
una posición de equilibrio en medios continuos, se divide generalmente en dos
grandes áreas. Estas áreas dependen de si los sonidos bajo estudio pueden o no
ser escuchados por el llamado oído humano normal. La acústica subjetiva se
refiere a los sonidos audibles, mientras que la acústica objetiva se refiere a
aquellos fuera del rango audible.
TEORÍAS FUNDAMENTALES
Existen tres subdivisiones comunes:
(1) subsónica, incluyendo frecuencias por debajo de 20 cps;
(2) sónica, frecuencias entre 20 y 20,000 cps; y
(3) ultrasónica, frecuencias mayores a 20,000 cps.
Por simplicidad, se considera que los movimientos de
partículas tienen una dependencia temporal sinusoidal. Entonces, el
desplazamiento a de una partícula (o elemento de volumen infinitesimal) del
medio puede escribirse en términos de dos parámetros cinemáticos fundamentales
del campo acústico:
donde f = frecuencia y A = amplitud. Se deduce que la
velocidad de la partícula es:
y la aceleración es:
Estas oscilaciones ocurren en un medio que puede
caracterizarse por dos parámetros acústicos adicionales: impedancia acústica
Z y constante de propagación k.
Si se extiende la atención más allá de la
consideración de un solo punto, y se considera todo el medio, se encuentra que
la perturbación acústica se propaga de manera ondulatoria. Por lo tanto, es
necesario caracterizar cualquier variable acústica como función del espacio así
como del tiempo.
El tipo más importante de movimiento acústico es la onda
plana, en la cual las presiones acústicas y los desplazamientos de
partículas tienen fases y amplitudes comunes en todos los puntos de cualquier
plano perpendicular a la dirección de propagación de la onda (ver Fig. 1). El
desplazamiento de la partícula en cualquier punto puede entonces escribirse:
y se dice que el medio está excitado por una onda
plana de compresión que viaja en la dirección x, con frecuencia f=\omega /2\pi
y constante de propagación k=2\pi /\lambda , donde \lambda es la longitud de
onda. La velocidad de propagación de la onda es c=f\lambda =\omega /k (no
confundir con la velocidad de la partícula v=dE/dt).
*Ingeniero de Investigación Senior, Hallierafters Co.,
Chicago, Illinois.
†Profesor Asistente de Ingeniería Eléctrica, Universidad Estatal de Ohio,
Columbus, Ohio.
3-83
La impedancia acústica Z_0 del medio se define
como la relación entre la variación de presión \Delta p en la onda plana y la
velocidad de la partícula v; está relacionada con la densidad \rho y la velocidad
de propagación c en el medio como se muestra a continuación:
La intensidad I de una onda sonora es la tasa
promedio de flujo de energía acústica por unidad de área normal a la dirección
de propagación:
La velocidad de propagación de las ondas
acústicas depende del medio.
La expresión general está dada por:
c=\sqrt{\frac{dp}{d\rho }}
donde dp es el cambio de presión asociado con un
cambio en la densidad.
DESPLAZAMIENTO DE PARTÍCULA
VELOCIDAD DE PARTÍCULA
ACELERACIÓN DE PARTÍCULA
PRESIÓN EXCESIVA
(Fig. 1) Relaciones de fase entre desplazamiento de
partícula, velocidad, aceleración y presión excesiva en una onda sonora.
(Fig. 2) Reflexión y refracción de una onda sonora plana en una frontera entre
dos medios.
Como se muestra en la Fig. 2, las ondas acústicas
planas obedecen las leyes usuales de refracción y reflexión. Cuando una
onda sonora plana incide sobre una interfaz plana entre dos medios con
densidades \rho _1 y \rho _2, y velocidades de propagación c_1 y c_2, y los
rayos incidente, reflejado y transmitido (todos en el mismo plano) forman
ángulos \theta _i,\theta _r,\theta _t con la normal a la interfaz, entonces:
Y las intensidades están relacionadas por:
En el caso de incidencia normal, esto se reduce
a:
I_r=\left( \frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}\right) ^2
…o se cancelan entre sí, y los puntos resultantes de
amplitud mínima y máxima forman una onda estacionaria que permanece fija en el
espacio. La relación de onda estacionaria (relación entre la amplitud máxima y
mínima en la onda estacionaria) depende de la relación entre la amplitud de la
onda reflejada y la de la onda incidente, I_r/I_i.
Es evidente a partir de la ecuación (12) que, en una interfaz
entre dos medios con impedancias acústicas muy diferentes, una gran parte de la
energía incidente será reflejada, produciendo relaciones de onda estacionaria
elevadas. Las ondas sonoras se difractan y dispersan de manera similar a las
ondas de luz, y al igual que las ondas electromagnéticas, pueden ser guiadas
por tubos o conductos. Pueden ser enfocadas mediante reflectores o lentes
acústicos.
Debido al gran rango de intensidades que se encuentran
en las mediciones acústicas, es conveniente usar una escala logarítmica. Así,
una intensidad I puede especificarse en términos de decibelios (db) respecto a
un nivel de referencia definido I_0, mediante la expresión:
De manera similar, se dice que una presión P (o
velocidad de partícula o amplitud) tiene una intensidad de D decibelios
respecto a una presión de referencia P_0 si:
Es práctica común en la acústica de fase líquida usar
el microbar (dyne/cm²) como presión de referencia P_0. En la acústica aérea, la
presión de referencia usualmente se toma como 0.0002 dyne/cm². Este valor
arbitrario fue adoptado porque es aproximadamente la presión sonora en el
umbral de audición en seres humanos a 1,000 cps (frecuencia aproximada de mayor
sensibilidad auditiva).
TRANSDUCTORES ACÚSTICOS
Los transductores acústicos se dividen en dos
categorías:
(1) receptores, que convierten energía acústica en energía eléctrica; y
(2) transmisores, que convierten energía eléctrica en energía acústica.
Existe una gran clase de transductores que pueden
usarse como receptores o transmisores, pero es habitual considerar cada función
por separado, ya que los parámetros de interés en ambos casos son algo
diferentes.
RECEPTORES ACÚSTICOS
Los receptores se dividen en tres clases principales
según su campo de aplicación:
- Micrófonos, que son accionados por
ondas sonoras en el aire.
- Hidrófonos, que son accionados por
ondas sonoras en un líquido.
- Detectores de vibración, que son
accionados por el movimiento general de un sólido.
Micrófonos. Los micrófonos se
clasifican según su mecanismo de funcionamiento y sus características de
rendimiento o terminales:
- Micrófono de botón de carbono. El
campo sonoro actúa sobre un paquete de gránulos de carbono a través de un
enlace para variar su resistencia, lo cual, con una fuente de corriente
continua, produce un voltaje de corriente continua directamente
proporcional a la presión sonora.
- Bobina móvil (dinámico). El campo
sonoro mueve una bobina en un campo magnético. Esto induce un voltaje en
la bobina proporcional a la presión sonora.
- Velocidad de cinta (gradiente de presión). El campo sonoro actúa sobre ambos lados de una cinta metálica
suspendida entre los polos de un imán. El movimiento resultante induce un
voltaje a través de la cinta proporcional al gradiente de presión en el
campo acústico.
- Piezoeléctrico. Las tensiones en un
elemento piezoeléctrico resultan del campo sonoro y generan una salida
proporcional a la presión.
5.
Electrostático
(condensador). El campo sonoro actúa sobre un diafragma metálico estirado
que forma una de las placas de un condensador, cuya capacidad varía según las
variaciones en la presión sonora. Puede utilizarse en un circuito de corriente
continua con una fuente de voltaje y una resistencia para desarrollar un
voltaje a través de la resistencia, o en un circuito con tubo electrónico para
modular la frecuencia de un oscilador. En ambas aplicaciones, la salida es
proporcional a la presión.
6.
Las tres características que determinan la respuesta de un micrófono
son: sensibilidad, directividad y respuesta en frecuencia.
La sensibilidad se define usualmente como la relación entre la salida eléctrica
en voltios y la entrada acústica en unidades de presión sonora. Debido al
desarrollo extendido en el campo de la amplificación electrónica, esta
característica tiene poca significancia.
7.
La directividad de un micrófono se presenta usualmente de forma gráfica
para representar su sensibilidad relativa al ángulo de llegada de una onda
plana perpendicular a un eje especificado. Las tres características de
directividad más comunes son:
(1) Omnidireccional,
(2) Bipolar, y
(3) Cardioide, como se muestra en la Fig. 3.
8.
El omnidireccional, que responde de igual manera al sonido en todas las
direcciones, es usualmente del tipo de presión. Los micrófonos de velocidad
tienen respuesta bipolar, mostrando sensibilidad considerable al frente y atrás
pero poca a los lados. El cardioide, o micrófono unidireccional, proporciona
aún más discriminación contra sonidos no deseados provenientes de direcciones
distintas a la de sensibilidad principal.
9.
La respuesta en frecuencia de un micrófono se expresa por el rango en el
cual la salida es constante (plana) para una presión de entrada constante. Un
micrófono típico diseñado para frecuencias audibles podría clasificarse como
plano desde 40 hasta 15,000 cps.
10. (a) (b)
(c)
Fig. 3. Características comunes de directividad de micrófonos: (a)
omnidireccional; (b) bipolar; (c) cardioide.
11. HIDRÓFONOS
12. Los tres
parámetros —sensibilidad, directividad y respuesta en frecuencia— describen el
rendimiento de los hidrófonos de manera muy similar a los micrófonos. Una
diferencia importante entre micrófonos e hidrófonos es que en estos últimos la
presión sonora a menudo actúa directamente sobre el elemento sin enlaces
mecánicos intermedios. Esto es posible debido a la impedancia acústica mucho
mayor de los líquidos en comparación con el aire, lo que permite una mejor
adaptación acústica entre el elemento y el medio.
13. DETECTORES
DE VIBRACIÓN
14. Los
detectores de vibración son diseñados frecuentemente para que puedan ser
fijados rígidamente al cuerpo en movimiento. Por lo tanto, toda la unidad de
detección, incluyendo su carcasa, se mueve con el cuerpo vibrante. La salida
depende entonces de la aceleración del cuerpo en el punto de contacto, y esta
salida puede integrarse eléctricamente para producir una salida proporcional a
la velocidad o al desplazamiento.
15. Otros
detectores de vibración contactan el objeto vibrante mediante un enlace
mecánico que puede moverse en relación con la carcasa del detector. La salida
de tales detectores es proporcional a la velocidad (desplazamiento del cuerpo
vibrante).
16. Las
características de rendimiento se definen en términos de sensibilidad
(voltios por unidad de desplazamiento, velocidad o aceleración), respuesta
en frecuencia (que determina el rango de utilidad), y aceleración,
velocidad o desplazamiento máximos que la unidad de detección puede
soportar de forma segura.
…y todas aquellas otras fuentes que son irreversibles
(no pueden ser utilizadas como receptores).
Los parámetros de mayor interés al describir
transmisores son:
(1) la eficiencia (relación entre la energía radiada por el transmisor y
la energía suministrada);
(2) la respuesta en frecuencia;
(3) el límite de potencia (cantidad máxima de potencia que puede
suministrarse sin causar distorsión en la salida o daño); y
(4) la directividad.
Altavoces. Casi todos los
altavoces incorporan el principio de bobina móvil. Se aplica corriente alterna
a una bobina (usualmente llamada bobina de voz) que se mueve en un campo
magnético. A la bobina se le une un diafragma o pistón, cuyo movimiento genera
ondas sonoras proporcionales a la frecuencia de la corriente excitadora.
La eficiencia de los altavoces es baja, del orden del
5 por ciento. Tienen una respuesta en frecuencia de varias octavas, son
omnidireccionales en frecuencias bajas, pero se vuelven altamente directivos
(tendiendo hacia un haz estrecho de proyección) a medida que el diámetro del
diafragma supera unas pocas longitudes de onda.
Se pueden obtener eficiencias de entre 30 y 50 por
ciento en altavoces mediante el uso de una trompeta de área transversal
creciente gradualmente. La directividad dependerá entonces de las
características de la trompeta.
Proyectores de fase líquida. Los principales medios de transducción utilizados en transmisores para
excitar ondas acústicas en líquidos son piezoeléctricos, magnetoestrictivos y
electromagnéticos. Usualmente están diseñados como dispositivos resonantes y
operan en su frecuencia fundamental. La potencia radiada disminuye rápidamente
con la desviación respecto a la frecuencia fundamental. La relación de ancho de
banda, o Q, de tales transductores se considera igual a fr/(f_2-f_1), donde fr
es la resonancia y f_1 y f_2 son las frecuencias por debajo y por encima de la
fundamental en las que la potencia radiada es la mitad de la potencia en
resonancia.
Los proyectores piezoeléctricos de fase líquida pueden
usarse desde 20 kc hasta más de 100 mc, y los transductores magnetoestrictivos
son efectivos en el rango entre 10 y 100 kc. Ambos tipos tienen eficiencias del
orden del 50 al 70 por ciento y relaciones de ancho de banda de entre 5 y 20.
Las capacidades de radiación de energía están
limitadas al orden de 1 a 4 vatios/cm². Se pueden obtener intensidades de
radiación de hasta 50 vatios/cm² aumentando la presión del líquido que rodea al
transmisor y proporcionando medios especiales de enfriamiento. Los límites de
radiación están determinados por el punto en el que comienza la cavitación y
por las limitaciones físicas de la unidad.
Para aumentar la capacidad de manejo de potencia y
controlar la directividad, muchos proyectores de fase líquida están compuestos
por arreglos de transductores individuales.
PROYECTORES NO REVERSIBLES
Una variedad de proyectores, utilizados principalmente
para excitar vibraciones acústicas en el aire, no son reversibles; es decir, no
pueden ser utilizados como receptores. Entre estos se encuentran:
- Altavoz de flujo de aire modulado. Un chorro de aire bajo presión es modulado por una válvula
controlada por una señal eléctrica. Tales altavoces se usan en
aplicaciones de megafonía. Tienen alta eficiencia y salida de potencia,
pero alta distorsión y pobre respuesta en frecuencia.
- Silbatos. Un chorro de aire incide contra un borde
afilado. Tienen alta eficiencia pero son inestables en cuanto a frecuencia
y amplitud, excepto cuando se acoplan a un dispositivo auxiliar como la
cavidad resonante de un tubo de órgano.
- Sirenas. Un chorro de aire comprimido es cortado por una
serie de palas montadas en un disco giratorio de alta velocidad. Tienen
alta eficiencia, altas intensidades y frecuencias estables y fácilmente
controlables.
EXPLOSIVOS
Explosiones químicas en líquidos o sólidos y descargas
por chispa en el aire son utilizadas a veces para producir energía de ruido de
banda ancha o para otros propósitos especiales, como el rango acústico y
sondeos sismográficos. Las características de frecuencia pueden controlarse
usando la explosión para excitar una cavidad resonante. Tales sistemas han sido
investigados recientemente, especialmente en los Estados Unidos. Muestran
potencial para producir grandes intensidades de salida, especialmente en líquidos,
con aparatos de costo relativamente bajo.
MEDICIÓN DEL NIVEL DE SONIDO Y DEL RUIDO
Las mediciones acústicas pueden dividirse en dos
grandes áreas:
(1) la medición de las variables del campo sonoro, y
(2) mediciones en las que el comportamiento del campo sonoro es indicativo de
alguna otra propiedad de interés.
NIVEL DE INTENSIDAD O NIVEL DE PRESIÓN
120 100 80 60 40 20 0
NIVELES DE SONORIDAD 120
110 90 70 50 40 30 20 10 0
–10 –20 –30 –40 +10
20 100 500 1,000 5,000 10,000
FRECUENCIA, CPS
Fig. 4. Contornos de
igual sonoridad o curvas de Fletcher-Munson.
RESPUESTA ELÉCTRICA EN FRECUENCIA
20 60 100 400 1,000 3,000 10,000 20,000
FRECUENCIA, CPS
Fig. 5. Respuesta en
frecuencia de un medidor de nivel de sonido típico. Nótese el efecto de las
redes de ponderación.
Las mediciones del primer tipo son importantes para
quienes se especializan en acústica, pero para los ingenieros en
instrumentación este tipo de medición suele estar relacionado con un problema
de ruido.
El tema de la medición y el control del ruido está
recibiendo una atención creciente. Los fabricantes reconocen el valor comercial
del control adecuado del ruido en sus productos.
Gracias por compartir este último bloque, Iván. Aquí
tienes la traducción textual y literal completa:
Higienistas industriales, otólogos, arquitectos,
expertos en construcción y acústicos.
El instrumento básico para obtener datos sobre condiciones de ruido es el medidor
de nivel sonoro. Este dispositivo consta de tres secciones funcionales:
(1) un micrófono calibrado,
(2) una red de ponderación en frecuencia, y
(3) un amplificador calibrado con un medidor que indica directamente el nivel
sonoro en decibelios.
Existe una diferencia entre el nivel de sonoridad y el
nivel de presión sonora (relacionada con la diferencia entre acústica subjetiva
y objetiva). El nivel de presión sonora es el valor real de la presión sonora
en un punto, usualmente expresado en decibelios respecto a 0.0002 dyne/cm².
El nivel de sonoridad de un sonido es el nivel de
presión sonora de un tono estándar (usualmente de 1,000 cps) que suena igual de
fuerte que el sonido bajo medición.
Los niveles de sonoridad de tonos puros y bandas
estrechas de ruido han sido investigados por Fletcher y Munson, quienes
graficaron los resultados. Estas gráficas se conocen comúnmente como curvas
de Fletcher-Munson o contornos de igual sonoridad (ver Fig. 4). Los
números en los contornos representan los niveles de sonoridad del sonido en fones
(el nivel de presión sonora de un tono de 1,000 cps que suena igual de fuerte).
Así, si una determinada onda sonora compleja suena igual de fuerte que un tono
de 1,000 cps con un nivel de presión sonora de 60 dB re 0.0002 dyne/cm², se
dice que la onda compleja tiene un nivel de sonoridad de 60 fones,
independientemente de su nivel de presión sonora.
Los medidores de nivel sonoro usualmente tienen
configuraciones etiquetadas como A, B y C. Estas seleccionan redes de
ponderación diseñadas sobre la base de los contornos de igual sonoridad. Su
propósito es compensar las características de frecuencia del oído para tonos
puros a diferentes niveles. La red A corresponde a 40 dB, la red B a 70 dB, y
la red C es aproximadamente plana. La Figura 5 muestra curvas de respuesta
típicas para las tres redes.
El ruido fuerte no solo interfiere con la
inteligibilidad del habla y causa nerviosismo y reducción de la eficiencia en
el personal, sino que también puede causar daño auditivo. Debido a la gravedad
e importancia del problema, se han establecido clasificaciones tentativas.
Estas se listan en la Tabla 1.
Tabla 1. Clasificaciones tentativas de niveles de
ruido dañinos para la audición humana por exposición continua
|
Frecuencia (Hz) |
Nivel para ruido de banda ancha (dB) |
Nivel para tono puro (dB) |
|
20–75 |
110 |
96 |
|
75–150 |
102 |
88 |
|
150–300 |
97 |
85 |
|
300–600 |
95 |
84 |
|
600–1,200 |
95 |
83 |
|
1,200–2,400 |
95 |
82 |
|
2,400–4,500 |
95 |
81 |
|
4,800–9,600 |
95 |
— |
La mayoría de los ruidos contienen muchas frecuencias,
por lo tanto deben usarse los valores de la segunda columna de la Tabla 1. En
algunos casos, sin embargo, el ruido puede estar concentrado en una banda muy
estrecha o ser un tono relativamente puro, como una sirena, en cuyo caso se
aplican los valores de la tercera columna.
Si solo se dispone de un medidor de nivel sonoro, se
recomienda tomar lecturas en las tres redes de ponderación, y una clasificación
sugerida se basa en la lectura obtenida con la red B. Cualquier lectura en la
red B por encima de 100 dB debe considerarse probablemente insegura para
exposiciones diarias durante varios meses, y deben tomarse medidas para reducir
el ruido o proteger los oídos. Las lecturas por debajo de 80 dB son
probablemente seguras incluso cuando el ruido es un tono relativamente puro.
Para exposiciones cortas de quizás menos de una hora, estos valores pueden
incrementarse en aproximadamente 20 dB.
ACÚSTICA EN LA INDUSTRIA
Aplicaciones de baja potencia
Las aplicaciones de baja potencia se caracterizan no
solo por la baja intensidad de la onda sonora utilizada, sino también por el
hecho de que no se espera que la onda sonora cause ningún cambio en las
características químicas o físicas del medio. Por lo tanto, tales aplicaciones
se encuentran en pruebas, inspección y control, utilizando generalmente energía
acústica en el rango ultrasónico.
En los procedimientos de inspección acústica, se
propaga una onda sonora de frecuencia ultrasónica dentro de la pieza bajo
inspección. Los defectos se localizan por la reflexión de la onda desde
cualquier interfaz en el objeto, como una grieta. Tres técnicas de uso común
son:
(1) ensayo por transmisión,
(2) ensayo por pulsos, y
(3) ensayo por resonancia.
La técnica de ensayo por transmisión utiliza un
transductor que genera un tren de ondas continuo, y un segundo transductor en
el extremo opuesto que actúa como receptor. Ambos transductores están acoplados
a la pieza mediante una película de aceite o la pieza está completamente
sumergida en un líquido. Si no hay fallas, la salida del transductor es
constante, pero cualquier irregularidad como una grieta u objeto extraño
causará cierta reflexión de las ondas transmitidas y una consecuente reducción
en la salida del receptor. Este método se utiliza con éxito en aplicaciones
como pruebas de motores de cohetes e inspección de neumáticos para detectar
defectos internos.
En la técnica de ensayo por pulsos, se proyectan
pulsos ultrasónicos de corta duración (1 a 10 microsegundos) dentro de la pieza
bajo prueba. El transductor, usualmente un cristal de cuarzo, actúa como
transmisor y receptor. El pulso original se sincroniza con el barrido de un
tubo de rayos catódicos para que él, y cualquier reflexión, puedan visualizarse
en el tubo. Una falla se indica por la aparición de un pequeño pulso reflejado
entre el pulso inicial y su reflexión desde la pared opuesta de la pieza. Así
puede determinarse la posición del defecto en el objeto de prueba.
Ambas técnicas tienen desventajas, ya que las piezas
complejas desarrollan reflexiones espurias, lo que requiere considerable
habilidad en la prueba. Estos métodos son superiores a las pruebas por rayos X
en que las ondas sonoras no se atenúan significativamente en los metales, lo
que permite la inspección de piezas mucho más gruesas que con rayos X. Además,
pueden detectarse discontinuidades que pasan desapercibidas en técnicas
normales de rayos X.
Los métodos de ensayo por resonancia se utilizan
principalmente para medir el espesor de materiales de forma rápida y precisa,
con la ventaja de que la pieza puede medirse desde un solo lado y sin necesidad
de perforar agujeros ni causar daño alguno. El ensayo por resonancia emplea el
principio de que un cristal vibrante reacciona cuando existe resonancia
acústica. Esto ocurre siempre que la pieza tenga una longitud igual a un
múltiplo entero de media longitud de onda.
Los métodos estándar para el uso de ultrasonido en
ensayos no destructivos (medición de espesor, detección de fallas, etc.) han
sido tratados exhaustivamente en la Ref. 12a. Técnicas más recientes, basadas
en la excitación de ondas de corte, son consideradas por Worlton.4fi
Un medidor de flujo ultrasónico desarrollado en el
National Bureau of Standards emplea dos transductores que introducen y reciben
ondas acústicas del líquido bajo medición. Estos dos transductores son
conmutados eléctricamente a alta velocidad, de modo que cada transductor actúa
alternativamente como proyector y luego como receptor.
Cuando la onda sonora viaja en la misma dirección que
el líquido, la velocidad de flujo se suma a la velocidad de propagación del
sonido; en la dirección opuesta se resta. Así, la velocidad de flujo produce
una diferencia de fase en la señal recibida, que es independiente de variables
como el cambio de temperatura. La diferencia de fase se mide electrónicamente y
la velocidad de flujo se indica directamente.
Los medidores de flujo acústicos han sido descritos en
la Ref. 12b, pp. 4-89 y 4-90, y en dos artículos de Linford.
…y el tiempo que tarda un pulso en reflejarse hacia el
segundo transductor desde los reflectores acústicos. El resultado se convierte
eléctricamente para indicar digitalmente en centésimas de pie y es
independiente del tipo de líquido o de la temperatura.
Los indicadores acústicos o sónicos de nivel de
líquido han sido descritos en la Ref. 12b, p. 5-43.
También se han desarrollado técnicas para monitorear
la consistencia de materiales tan diversos como helado y suspensiones de pulpa
de papel, mediante la medición de la atenuación de ondas acústicas (véanse, por
ejemplo, las patentes estadounidenses 2,755,662, R. C. Swengel, 24 de julio de
1956; y 2,768,524, R. B. Beard, 30 de octubre de 1956).
Aplicaciones de alta potencia
Las aplicaciones para generadores ultrasónicos de alta
potencia utilizan cavitación violenta para provocar algún cambio físico o
químico específico. Aunque no está completamente comprobado, se cree que los
efectos que ocurren son producidos por ondas de choque que se generan en la
fase de implosión del ciclo de cavitación.
Cuando el valor máximo de presión sonora en un líquido
supera la presión hidrostática, el líquido se desgarra formando bolsas de
vapor. Esto ocurre en puntos donde la presión neta es suficientemente negativa
durante la fase de rarefacción del ciclo de presión. En la fase positiva del
ciclo de presión, estas “burbujas de cavitación” implosionan violentamente y
generan intensas ondas de choque locales. Estas son útiles para limpieza,
desengrase, perforación, mezcla y dispersión, soldadura y para provocar reacciones
químicas.
REFERENCIAS
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