Control de ruido activo
Posted on / by Lorén Alloza Pascual / in Sonido, Teoría / 3 comments

Control de ruido activo

Con la aparición continua de nuevas tecnologías es posible que hayas oído hablar del control de ruido activo.

Vamos a ver en qué consiste este sistema de reducción de ruido y algunas de sus aplicaciones.

¿Control de ruido activo o pasivo? Principales diferencias.

El objetivo del control de ruido es disminuir las molestias producidas por el ruido mediante distintos sistemas. Estos sistemas se pueden clasificar en sistemas pasivos o activos.

Sistemas pasivos

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 o la ruptura de modos propios y resonancia. En definitiva se trata de 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 es el silenciador de un tubo de escape. Mediante un cambio de sección en el tubo conseguimos cambios de impedancia que funcionan como pantallas. La onda acústica rebota pero permite el paso de los gases de escape.

Sistemas activos

Los sistemas de control de ruido activo se basan en el Principio de Young: la cancelación por superposición de ondasLos sistemas de control de ruido activo se basan en el Principio de Young: la cancelación por superposición de ondas Clic para tuitear

 

Control de ruido activo

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

Configuración de un sistema de ruido activo:
  • Sensor de referencia: por lo general suele utilizarse un micrófono, aunque en ciertos casos puede resultar más apropiado usar un acelerómetro o un tacómetro. Este sensor se encarga de registrar el ruido que se desea eliminar.
  • Controlador: actualmente se suele utilizar un pequeño programa informático. Su función es aplicar un retardo a la señal facilitada por el sensor de referencia e ir modificando ese retardo en función de la señal registrada por el sensor de error.
  • Actuador: Altavoz o generador de vibraciones que emite el ruido desfasado que al interactuar con el ruido original lo cancelará.
  • Sensor de error: Se trata de un micrófono que registra el sonido resultante tras la cancelación en busca de un resultado lo más cercano posible a los 0 dB. (¿Qué es un decibelio?)
¿Cómo se lleva a cabo?

Tomando como ejemplo un caso en el que el sensor de referencia sea un micrófono y el actuador un altavoz, el procedimiento es el siguiente:

El ruido es registrado por el micrófono de referencia será la señal inicial. Esta señal irá directa al controlador, un procesador que se encarga de aplicar un retardo a la señal original. La señal que sale del controlador va a un altavoz que emite una señal igual a la inicial pero con un retardo aplicado. Esta señal se mezcla con la señal inicial y la cancela.

Así es cómo se lleva a cabo el control de ruido activo. La señal emitida se mezcla con la inicial y la cancela. Clic para tuitear

Teóricamente esto debería ser suficiente pero en la realidad el sonido es algo muy variable, aparecen constantemente variaciones debidas a ruidos que aparecen aparte del ruido bajo estudio, variaciones en la temperatura, la presión, corrientes de aire o humedad. Esto hace que el controlador no pueda establecer un único retardo que resulte efectivo a lo largo del tiempo. Este retardo debe modificarse continuamente adaptándose a las características cambiantes del ruido. Es aquí donde entra en juego el micrófono de error. El micrófono de error registra el resultado y cuando este resultado no está lo suficientemente próximo a cero, envía una señal al controlador para que modifique el retardo aplicado.

Con este sistema se consigue un control de ruido activo en constante cambio para adaptarse a la variabilidad del ruido.

Utilidades del control de ruido activo:

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. El altavoz situado tras la cabeza emitia la señal de cancelación, lo 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 pasajeros de un helicóptero tienen control de ruido activo para eliminar el ruido de las hélices Clic para tuitear

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 control activo. ¿Te imaginas un vuelo sin un solo ruido?

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 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.

La última novedad en el sector del control de ruido.

Lo último en aparecer en cuestión de control de ruido pretende mejorar nuestras vidas de una forma significativa. 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 sobre ella.

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.

Muzo, un dispositivo inteligente que insonoriza tu casa

En cuanto a la colocación del dispositivo en una ventana, podría resultar eficiente si lo que generara fuese una vibración opuesta a la vibración que produce el ruido y que cancelara a esta impidiendo que el cristal vibrase. Lo mismo ocurriría colocándolo en una pared, pero sigue resultando INCREIBLE que consiga realmente eliminar el ruido, sobre todo cuando hablamos de altas frecuencias.

Con el tiempo veremos si MUZO funciona realmente bien o se queda en un intento fallido de mejorar nuestras vidas. Poco a poco mientras la ciencia y la investigación avanzan surgirán nuevos productos relacionados con el control de ruido activo.

Y tu, ¿conoces algún otro sistema para la reducción de ruido activo?

 

 

Control de ruido activo was last modified: abril 30th, 2018 by Lorén Alloza Pascual

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