El Resonador de Helmholtz fue desarrollado por el médico y físico alemán Von Helmholtz a mediados del siglo XIX. En este post se explica brevemente su funcionamiento y algunas de sus numerosas aplicaciones.
Resonadores para distintas frecuencias.
El resonador consiste en una cavidad rígida (es decir, un volumen de aire constante) y un cuello o tubo que conecta el volumen interior con el exterior. Esto equivale a tener una masa unida a un resorte, la masa sería el aire contenido en el cuello o tubo, y el resorte sería el volumen de aire. En acústica estos elementos se conocen como Masa y Compliancia acústica, y son el equivalente a una masa mecánica y rigidez de un resorte.
Un sistema de masa y resorte tiene la capacidad de oscilar a una única frecuencia (ver Qts, Qms, Qes, ¿qué indican?). Por lo tanto, el resonador va a oscilar a una frecuencia única que estará definida por el volumen de aire encerrado en la cavidad y las dimensiones del cuello o tubo. En lineas generales, mientras más grande sea el resonador más baja será la frecuencia de resonancia.
Analogía entre acústica y mecánica
Este concepto relativamente sencillo se aplica en muchas situaciones. Una guitarra acústica, por ejemplo, posee un resonador de Helmholtz conformado por el volumen de aire encerrado en la caja y la boca. Por lo tanto, también tiene una frecuencia de resonancia que refuerza su sonido en bajas frecuencias. Un gabinete sintonizado es también un resonador de Helmholtz. Su función es extender la respuesta en frecuencia del altoparlante, y está sintonizado cerca de la frecuencia de resonancia del altoparlante.
Por otro lado, si al resonador se le agrega un material absorbente en el cuello, entonces se obtiene un absorbente sintonizado a la frecuencia del resonador. Esto es muy utilizado en acústica de salas para atenuar modos normales de vibración o determinada frecuencia particular.
Paneles absorbentes sintonizados
Los silenciadores también se pueden pensar como diversos resonadores de Helmholtz interconectados. Instrumentos musicales como el cajón peruano, instrumentos de viento, etc. tiene tubos y cavidades que en su conjunto conforman resonadores de Helmholtz.
Entender este principio permite comprender varios aspectos de la acústica. Siempre es posible hacer analogías entre acústica y mecánica que nos permiten comprender más intuitivamente el comportamiento del aire.
Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon