El sonido puede convertirse en un auténtico problema en instalaciones industriales, sistemas de ventilación y otros conductos por los que se propagan las ondas acústicas. Cuando estas llegan al extremo de una tubería cerrada, parte de la energía regresa en dirección contraria y produce reflexiones que se perciben como un eco. Un equipo de investigadores ha encontrado una forma de reducir este fenómeno con una pieza impresa en 3D que actúa como un agujero negro sónico.
La investigación cuenta con la participación de Oriol Guasch, investigador de La Salle-Universitat Ramon Llull, y Jie Deng, primer autor del estudio, junto con otros cuatro científicos. El proyecto recogido por Science Direct presenta un dispositivo que se introduce en el extremo de un conducto para absorber el sonido. A diferencia de otros diseños anteriores, esta estructura se fabrica por separado y no requiere modificar las paredes de la tubería donde se instala.
Una pieza impresa en 3D que absorbe las ondas sonoras
El dispositivo está formado por una estructura de anillos y cavidades que modifica la propagación de las ondas acústicas. Su geometría hace que estas reduzcan progresivamente su velocidad y longitud de onda, lo que favorece la absorción de energía y disminuye la cantidad de sonido que regresa hacia el punto de origen.
El nombre de agujero negro sónico puede resultar llamativo, pero no tiene relación con los objetos astronómicos que comparten la misma nomenclatura. Se trata de un mecanismo acústico que busca evitar las reflexiones del sonido. Parte de la energía se disipa mediante la fricción y los intercambios de calor entre el aire y las superficies internas de la pieza.
Para comprobar su funcionamiento, los investigadores fabricaron un prototipo de unos 15 centímetros de longitud con filamento de PLA, un material habitual en la impresión 3D. Después lo sometieron a pruebas en un tubo de impedancia acústica y compararon los resultados experimentales con los modelos numéricos desarrollados durante la investigación. Las mediciones mostraron una buena concordancia entre ambos.
El estudio también señala que el diseño desmontable puede ofrecer un coeficiente de reflexión inferior al de las soluciones convencionales cuando se compara con la misma superficie libre de paso. A diferencia de otras tecnologías como la cancelación activa de ruido, el efecto del agujero negro sónico puede actuar en una banda de frecuencias más amplia que determinados mecanismos de resonancia presentes en otros diseños.
La principal ventaja práctica de esta tecnología reside en que la pieza puede adaptarse a conductos de distintos materiales y geometrías sin necesidad de reconstrucciones. No obstante, los resultados corresponden a ensayos de laboratorio y todavía será necesario evaluar su comportamiento en instalaciones reales antes de determinar hasta qué punto puede aplicarse a sistemas industriales y de ventilación.