Control de ruido activo. Funcionamiento y aplicaciones.

Los sistemas pasivos se basan en la reducción del ruido mediante el cambio de impedancias, la absorción acústica, el aumento de masa, la colocación de pantallas, la ruptura de modos propios y resonancias… en definitiva todo aquel sistema de reducción de ruido que no utiliza la emisión adicional de ondas sonoras.

Estos sistemas presentan excelentes prestaciones en frecuencias medias y altas pero para bajas frecuencias resultan muy voluminosos, pesados, caros y poco efectivos.

Un ejemplo de este tipo de sistemas es el silenciador de un tubo de escape. Mediante un cambio de sección en el tubo conseguimos cambios de impedancia que funcionan como pantallas en las que la onda acústica rebota pero permite el paso de los gases de escape.

Los sistemas de control de ruido activo se basan en el Principio de Young basado en la cancelación por superposición de ondas.

Al sumar dos ondas con la misma frecuencia pero desfasadas ½ λ estas se cancelan.

La idea es emitir un sonido igual al que se desea eliminar pero con un retarde de media longitud de onda de tal forma que al sumarse al sonido original este se vea mermado.

Este sistema resulta más efectivo cuanto menor es la frecuencia del ruido original, con el inconveniente de que solo resulta efectivo en una pequeña zona relacionada directamente con la longitud de onda.

Este sistema resulta muy eficaz en ruidos con un espectro de banda estrecho, con frecuencias graves y periódicos como el ruido de un motor, hélices o ventiladores pudiendo alcanzar atenuaciones superiores a los 20 dB.

Este punto, relacionado directamente con el anterior, hace referencia a la elección de los equipos necesarios y su localización en el recinto. Ecualizadores, amplificadores, altavoces, limitadores… 

El objetivo principal es obtener una respuesta en frecuencia lo más plana posible y una distribución del nivel de presión sonora lo más uniforme posible. Además de esto existen muchos parámetros acústicos que nos ayudan a valorar la calidad del sonido como la claridad, la inteligibilidad o la definición entre muchos otros.

Para obtener un buen rendimiento de los altavoces y amplificadores conviene sobredimensionar su potencia de tal forma de que siempre trabajen “a medio gas”, de esta forma evitaremos distorsiones y conseguiremos que, aunque se trabaje a altos niveles de presión sonora, no resulte molesto e incluso permita una comunicación fluida entre los oyentes.

Los tres pasos descritos conviene que se entrelacen.

Las medidas de aislamiento acústico y acondicionamiento acústico deberían realizarse de forma simultánea, de tal forma que si fuera necesario llevar a cabo una obra para mejorar el aislamiento acústico, se podría aprovechar para implantar las medidas necesarias para un buen acondicionamiento acústico.

Lo mismo ocurre con el acondicionamiento acústico y la sonorización. La elección de un equipo de audio tiene que ser la apropiada para las características acústicas del recinto y viceversa. De esta forma conseguiremos no gastarnos más dinero del necesario en los equipos de audio y obtener unos resultados precisos.

El diseño de un cancelador de ruido activo usando un micrófono y un altoparlante manejado eléctricamente para generar un sonido atenuador fue propuesto por Paul Lueg en 1936.

Olson y May presentaron en 1956 una patente de un sistema de control de ruido activo en un reposacabezas con el controlador y el amplificador bajo el asiento de tal forma que el altavoz situado tras la cabeza emitia la señal de cancelación que generaba una pequeña zona de silencio suficiente para cubrir los ojos del sujeto.

Resultó ser un sistema imprescindible en los sistemas de comunicación de helicópteros. Los auriculares de los pasajeros incorporan este sistema para eliminar el ruido de las hélices. Al tratarse de un ruido periódico y de banda estrecha el funcionamiento de este sistema resulta muy eficaz.

Actualmente algunas aerolíneas incorporan este sistema en los reposacabezas de los pasajeros para eliminar el ruido de los motores o distribuyen auriculares a sus pasajeros con dicho control activo.

En conductos de aire da muy buenos resultados. Las ondas acústicas de bajas frecuencias se desplazan en el los tubos como ondas planas, esto posibilita aplicar este sistema con muy buenos resultados consiguiendo una alta atenuación en largas distancias.

Algunos modelos de coches incorporan este sistema mediante el funcionamiento coordinado de varios micrófonos y altavoces que consiguen atenuar el ruido del motor en la cabina.

En el mercado podemos encontrar infinidad de modelos de auriculares que incorporan este sistema para eliminar el ruido exterior y poder escuchar con mayor claridad nuestra música.

Varios modelos de smartphones ya incluyen este sistema para eliminar el ruido de fondo de las conversaciones y obtener mayor claridad en la conversación.

Lo último en aparecer creo que no está todavía disponible en el mercado. El producto se llama Muzo y promete crear una zona de “silencio” a su alrededor. Según su anuncio publicitario este dispositivo podría colocarse en la ventana de una habitación y conseguiría eliminar el ruido que entrara por ella, lo mismo podría hacerse colocándolo en una pared o incluso podría generar una zona de “confort acústico“ alrededor de una mesa de una cafetería simplemente colocándolo en la mesa.

Este dispositivo, si funciona tal y como sugiere el anuncio, resultaría ser una auténtica revolución en el mundo del aislamiento acústico pero me surge alguna duda respecto a su funcionamiento. Las ondas acústicas se propagan en el aire libre como una onda esférica lo que supone un problema para el control de ruido activo ya que este solo puede resultar eficiente en una pequeña zona (muy pequeña para altas frecuencias). Esto sucede porque es imposible que el origen del ruido y el altavoz que emite la señal correctora ocupen el mismo punto en el espacio. Según esto resultaría imposible silenciar una mesa de una cafetería simplemente colocando el dispositivo en la mesa tal y como aparece en el anuncio.