Procedimiento para la determinación experimental de las frecuencias y modos acústicos de un tubo

Abstract

En varios campos de la ingeniería, resulta necesario realizar ensayos que caractericen o nos muestren el estado de un sistema ante perturbaciones originadas por ruido. Sistemas como aerogeneradores, provocan ruidos molestos de origen aerodinámico. Las ranuras que se generan en puertas y ventanas de aeronaves y hasta vehículos terrestres generan ruidos molestos. Desde el punto de vista del control de flujo, caracterizar y controlar ondas de presión mediante técnicas acústicas es un tema actual de análisis y estudio. Caracterizar un sistema acústico significa determinar las respuestas que generan las ondas de presiones en un sistema dado ante diferentes perturbaciones. En este trabajo se plantea la caracterización experimental de la dinámica acústica de un tubo para comparar luego con las respuestas dinámicas obtenidas de manera teórica. Los modos acústicos en un tubo se pueden clasificar en longitudinales, radiales y tangenciales. Además pueden hacerse presente combinaciones de los distintos modos. Estos modos están asociados a inestabilidades a altas frecuencias como suele ocurrir en cámaras de combustión de motores cohetes debido al acoplamiento del proceso de combustión y la acústica de la cámara.Este fenómeno impacta de manera nociva sobre la estructura del sistema dado que produce un incremento en los niveles vibratorios. Por lo dicho es deseable detectar los modos acústicos de la cámara para poder estimar en que niveles de frecuencia ocurrirán las inestabilidades. La estimación de estas frecuencias puede llevarse a cabo en forma experimental y, además, en forma teórica lo que permite verificar resultados a la hora de elaborar conclusiones. Tener conocimiento de cuándo ocurrirán las inestabilidades permitiría emplear medidas para evitar o reducir al mínimo las mismas. Cambiando algunos parámetros en la cámara de combustión, se puede obtener un diseño menos susceptible a este tipo de inestabilidades. Además, dispositivos pasivos para la atenuación del ruido acústico, como resonadores de Helmholtz, revestimientos y filtros de ondas pueden ser introducidos en la cámara de combustión.