camaras-anecoicas-1

En 1936, en Nueva York, surge uno de los primeros recintos con un adecuado nivel de aislamiento contra el ruido y la vibración del exterior, cuya espacio interior estaba construido con materiales absorbentes en toda su superficie y resultaba libre de reflexiones sonoras; nació así entonces la cámara anecoica.

camaras-anecoicas-2Posteriormente a inicios de los años 40, en los Laboratorios Bell se construyó la primera cámara con tratamiento anecoico con placas de espuma de poliuretano en forma de cuñas piramidales (tipo wegde) para fines de investigación psicoacústica.

 

Cámara anecoica (an significa sin; ecoico se refiere al eco. Anecoico es la palabra que describe la capacidad del lugar de absorber las ondas sonoras sin reflejarlas) fue el término utilizado por Leo Beranek, estadounidense experto en acústica, con doctorado en Harvard, autor de varios libros clásicos como Acoustics: Sound Fields and Transducers y Concert Halls and Opera Houses: Music, Acoustics, and Architecture.

Las cámaras anecoicas, además de servir para investigaciones en acústica, sirven para apoyar la investigación y los ensayos con radiofrecuencias, incluyendo las microondas; el propósito es el mismo: están libres de interferencias y distorsión de cualquier RF y emulan la típica jaula de Faraday (caja  que protege los equipos electrónicos contra campos eléctricos estáticos, de señales electromagnéticas  y descargas eléctricas).

Otras de las aplicaciones más comunes de este tipo de cámaras son:

• Medición del nivel de presión sonora (potencia acústica)

• Medición de emisores y receptores de ondas electromagnéticas

• Pruebas psicoacústicas

• Pruebas de privación sensorial (investigación militar)

• Audiometría

• Calibración de micrófonos

• Medición de patrones de dispersión

• Pruebas de ruido

camaras-anecoicas-5Cámaras anecoicas acústicas

Las ondas de sonido, al propagarse por el aire e incidir sobre una superficie, se modifican según las características del material, su ángulo de incidencia y su potencia acústica. La onda, al encontrarse con superficies duras como vidrio o muros de concreto, es reflejada casi con la misma intensidad. Cuando la onda incide sobre materiales como el corcho, la espuma de poliuretano, fibra de poliéster, fibra de vidrio, etcétera, la mayor cantidad de su potencia es absorbida por el material, dependiendo de su coeficiente de absorción, su densidad y de la frecuencia de sonido. Con otros materiales como cortinas, alfombras, paneles acústicos o cuadros acústicos, la onda sonora sufre una difusión de baja intensidad en todas direcciones.

El propósito de una cámara anecoica acústica es la de absorber el 99.9% de las ondas sonoras en cualquier dirección, potencia y frecuencia a la que se trabaje. La ley del inverso al cuadrado señala que la onda sonora se disipa a medida que se dobla su distancia de propagación.

La norma ISO 3745 (Grado 1 de precisión) establecida por AENOR (Asociación Española de Normalización y Certificación) basadas en las investigaciones de Leo Beranek y Harvey Sleeper,  determina los niveles de potencia acústica de las fuentes de ruido y establece los métodos de laboratorio para cámaras anecoicas y semianecoicas.

La Norma señala que las mediciones dentro del campo cercano (menos de 5 metros) sean a una distancia a un metro del objeto a prueba y a una distancia de la pared absorbente superior a la de un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia utilizada.

Para el diseño y construcción de una cámara anecoica, existen varios estándares internacionales a considerar, entre ellos:

• IEC: International Electrotechnical Commission (IEC 1001-1 al 5, IEC 1000-4-2 al -9))

• EN: European Standars (EN55020, 50013-2, 14-2, 82-1 y 82-2, EN 610004-7 y EN 50140, 142)

• ISO: International  Standars Organization (ISO 3744 y 45)

• MIL: Military Standar (MIL-STD461 y 462)

• CISPR: Comité International Special des Perturbations Radio-electriques (CISPR 13, 14 y 20)

 

camaras-anecoicas-3

La Norma  UNE-EN ISO 3745, aprobada por el CEN (Comité Europeo de Normalización) proporciona las especificaciones, con las que debe contar una cámara anecoica:

• Tamaño de la sala 200 veces mayor al volumen de la fuente por medir

• Humedad relativa superior al 40%

• Temperatura entre los 15° y 30° celsius

• Tiempo de reverberación cercano a 0 ( cero)

• Ruido de fondo menor a 10 dB

• Coeficiente de absorción cercano a 1

• Aislamiento a vibraciones externas

• Aislamiento al ruido externo

La cámara anecoica acústica debe proporcionar un rechazo efectivo de 80 dB entre las frecuencias comprendidas de 80 Hz y 20 kHz.

Las salas que son cubiertas con materiales en forma piramidal placas puestas en placas sobre la pared,  con idéntica densidad, se les denominan de tipo de wegde.

Las que utilizan una capa sólida cerca de la pared, seguida de cuñas en forma de cubos con diferentes densidades, se les denomina de tipo cremer.

Las cámaras tipo wedge resultan ser más efectivas y de menor costo, ya que se facilita su montaje y distribución y se comportan mejor para bajas frecuencias, mientras que las de tipo cremer  son más aptas para frecuencias agudas mayores a 15 KHz y su construcción suele ser más costosa. Sin embargo las hechas con formas tubulares reducen las reflexiones al máximo en todas direcciones.

La cantidad de potencia acústica absorbida por los materiales depende de la interacción de las ondas incidentes que penetran en el mismo y las reflejadas en el fondo, la relación  entre ambas determinan la impedancia acústica superficial y de su espesor.

La longitud de onda es la distancia que recorre entre dos crestas o dos valles consecutivos en la unidad de tiempo (segundo).

l= c /f

l= Longitud de onda en metros

c= velocidad del sonido en m/s

F= frecuencia (Hz)

Por ejemplo, el mecanismo de absorción acústica de la cuña piramidal de espuma de poliuretano se basa en la resistencia al flujo del aire, reduciendo la amplitud de la onda sonora.

Cualidades de la absorción

Se define el coeficiente de absorción como la relación entre las ondas sonoras que absorbe y las ondas que inciden sobre el material. El valor cercano a la unidad indica que el sonido es absorbido en su totalidad, mientras que valores cercanos a 0 (cero) indican que son reflejadas. La absorción depende de la frecuencia de la onda incidente, de su velocidad en el aire, de la presión sonora y aumenta al incrementarse el número de ciclos por segundo. Sabines es la unidad de medida de la absorción acústica.

Así que en bajas frecuencias, la absorción aumenta al tener un material con mayor espesor. Para las agudas, básicamente depende de la forma geométrica y potencia acústica.

Para determinar el tamaño del material absorbente:

1. Esta debe ser igual o superior a la cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia

2. Coeficiente de absorción cercano a 1, expresado en sabines

3. Su densidad expresada en Kg/m3

4. Su frecuencia de resonancia

Efectos sicoacústicos

Una persona dentro de una cámara anecoica experimenta un silencio tal que si se da una palmada pareciera que no sale entre sus manos. Este tipo de cámaras, se cuenta, han sido utilizadas para torturas sensoriales.

La persona podría entrar en un ataque de pánico a escasos veinte minutos, se angustia y, con los ojos cerrados, pierde totalmente la referencia y equilibrio. La cámara en los laboratorios Orfield en Minnesota tiene el record Guinness de ser la más silenciosa, ya que se ha logrado medir hasta -9dB de ruido de fondo. Al permanecer en ella más de 45 minutos, indican especialistas, se podría llegar hasta la locura.

Cámaras anecoicas en México 

Una de las cámaras más reconocidas en México desde 1987, tanto a nivel nacional como internacional, es la que se encuentra en el laboratorio de Acústica y Vibraciones de la CCADET-UNAM (Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico de la Universidad Nacional Autónoma de México), ubicada en Ciudad Universitaria. En ella, además de las facultades de la UNAM en Arquitectura, Medicina, Ingeniería, Ciencias. Psicología, Física, Astronomía y Música, instituciones de gobierno como la UAM,  IPN, ITESM, SAE , el Centro Nacional de Metrología y la SEMARNAT, realizan mediciones e investigación relacionados al ruido urbano y el medio ambiente, acondicionamiento acústico, entre otros.

La ESIME  Zacatenco del IPN (Instituto Politécnico Nacional) inauguró este año el Laboratorio Nacional de Telecomunicaciones  y Antenas (LaNTA), cuenta con una cámara anecoica que es la más silenciosa del país, donde se puede llevar a cabo investigaciones y mediciones para empresas públicas y privadas.

La cámara más grande del mundo es la que se encuentra en los Laboratorios Benefield, en la base Edwards de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en el desierto de Mojave, California. El hangar donde se encuentra mide 84 metros de largo, 21 metros de alto y 76 metros de ancho, está cubierta por más de 816 mil paneles de espuma tipo wegde, para mediciones acústicas y electromagnéticas de equipo militar como aviones de combate, aviones de carga y transporte, sistemas de transmisión y recepción de RF (Radio-Frecuencia), adicionalmente presta sus servicios para mediciones a escala natural a fabricantes de autos como la BMW, hasta producciones cinematográficas como Transformers y Armageddon.

Existe en el Instituto de Metrología en Japón una cámara cuya construcción induce la sensación de flotar sobre ella, una rejilla metálica que permite mediciones aún más precisas al no tener contacto con el piso.

La Empresa TDK posee una cámara semianecoica con un diseño futurista con paneles planos en su superficie.

Para el desarrollo de equipo para el espacio exterior, la empresa Astrium, una división de EADS (European Aeronautic Defence and Space) en Toulouse, Francia, fabricante de satélites de telecomunicación, ciencia, navegación, observación terrestre y de propósitos militares, cuenta con una cámara anecoica propia de grandes dimensiones para este tipo de equipo y mediciones. HT

Related Posts