Mejorar la calidad del sonido en electrodomésticos es un factor clave para cumplir con diversas normas, por lo que para los fabricantes es de suma importancia realizar mediciones continuas de los niveles de ruido de su producto final, pero ¿Cómo hacerlo de una manera rápida y simple? En este caso de estudio te decimos la respuesta.Para Gorenje, uno de los ocho fabricantes de electrodomésticos más importantes de Europa era indispensable incrementar la eficiencia al momento de investigar fuentes de sonido con una rápida caracterización del sistema.
El reto:
Maximizar la productividad del tiempo de investigación en la cámara anecoica de Gorenje, minimizando el tiempo requerido para la investigación de fuentes de sonido en electrodomésticos de varios tamaños y tipos.
La solución:
Un arreglo portátil de micrófonos hecho a medida, acoplado a un sistema de adquisición de datos optimizado para una rápida identificación de sonido así como una configuración fácil y en un menor tiempo.
Resultados:
- Reducción del tiempo de prueba
- Aumento en el rendimiento de la investigación
- Mejor calidad de sonido de los electrodomésticos
Para llevar a cabo sus pruebas Gorenje usa una cámara hemi-anecoica que está funcionando las 24 horas del día. Durante el 80 % del tiempo los ingenieros usan esta cámara para mediciones de potencia de sonido en los productos finales para garantizar que estos cumplan con la norma ISO, durante el otro 20 % del tiempo restante los ingenieros acústicos están solucionando eventos inesperados o realizando pruebas de investigación y desarrollo.
Los ingenieros acústicos de Gorenje están tratando de incrementar la productividad de sus pruebas y ya que construir otra cámara anecoica es imposible debido a las restricciones de espacio y costos comenzaron a buscar una solución técnica.
El reto
En las pruebas de investigación y desarrollo los ingenieros acústicos necesitaban un mayor entendimiento del sonido, por ejemplo, cuando existía algún cambio en un componente.
El Dr. Nikola Holeček, Jefe del Departamento Acústico de Gorenje en Velenje Eslovenia menciona. “En este punto nos dimos cuenta que podríamos mejorar la eficiencia de nuestros procesos, por ejemplo, queríamos valorar la influencia de diferentes mediciones de mitigación tomadas de un motor eléctrico de una lavadora. Este tipo de mediciones son las que nos consumen más tiempo, ya que normalmente necesitamos algunos días o una semana para llevarlas a cabo, sin embargo, también era necesario encontrar una solución apropiada para llevar a cabo las pruebas de investigación y desarrollo con el fin de mantener la productividad de fabricación”.
Para tener más recursos Gorenje había utilizado consultores externos para apoyarlos en investigaciones mucho más extensas, pero se dieron cuenta que estas actividades más académicas tomaban más tiempo del que podían permitirse con consultores de los que disponían por un tiempo limitado. Gorenje deseaba tener una respuesta más rápida desde el momento en que se iniciaba la investigación en el campo de emisión de sonido por lo que necesitaban acelerar la ejecución de las mediciones.
“Queríamos valorar la influencia de diferentes mediciones de mitigación tomadas de un motor eléctrico de una lavadora. Este tipo de mediciones son las que nos consumen más tiempo, ya que normalmente necesitamos algunos días o una semana para llevarlas a cabo”. Nikola Holeček
Los electrodomésticos en los que querían realizar las pruebas variaban en tamaño, desde los refrigeradores de dos metros de altura hasta hornos de microondas o lavaplatos. En algunos casos la ubicación de la fuente de sonido se movía cuando la máquina comenzaba a funcionar. Además, estas fuentes de sonido son complejas, ya que comprenden un mayor número de fuentes elementales.
Estos factores tan diversos deben ser manejados de manera confiable. Como dice Nikola “Para poder reducir el ruido debemos ser capaces de identificar y localizar el ruido dominante, así como definirlo y describirlo tanto en el dominio de tiempo como en el de frecuencia”.
Anteriormente, usaban una sonda de intensidad de sonido junto con un sistema de posicionamiento robótico, pero este método consumía bastante tiempo y sólo funcionaba para fuentes de sonido estacionarias.
La soluión
Brüel & Kjaer diseñó un sistema que cuenta con un arreglo de micrófonos para satisfacer las necesidades de Gorenje. Con diversos tipos de electrodomésticos y múltiples pruebas Gorenje necesitaba un amplio intervalo de frecuencia por lo que el arreglo de micrófonos está optimizado para frecuencias de 200 Hz hasta 3 kHz.
El arreglo es rectangular para que sea capaz de cubrir objetos que normalmente son rectangulares y su trípode puede ser ajustado rápidamente hacia arriba o abajo para realizar pruebas en objetos de distintos tamaños. Su cámara integrada (ubicada en el centro) permite a los acústicos de Gorenje relacionar con exactitud los mapas de sonido resultante a las partes del objeto físico bajo prueba.
Durante las pruebas en sitio, una vista general de la radiación de ruido de un refrigerador obtenida usando beamforming, reveló que la mayor fuente de ruido era el sistema del compresor. Acercando el arreglo de micrófonos y usando una holografía de banda ancha se pudo mejorar la resolución espacial, mostrando la generación de ruido del tubo capilar y los diagramas de radiación del compresor.
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El arreglo de micrófonos permite una mezcla de enfoques de medición que refleja las necesidades de los expertos de Gorenje. De acuerdo con Nikola. “Cuando hacemos mediciones siempre empezamos por el campo más lejano, así que usamos beamforming; después para más información usamos holografía de banda ancha y holografía acústica de campo cercano”. Los micrófonos del arreglo están separados de manera irregular para que se pueda usar el mismo arreglo en todo ese proceso. Nikola menciona. “Este nuevo equipo nos brinda una ventaja abismal para llevar a cabo nuestras mediciones y el sistema de adquisición de datos es fácil y confiable”.
Resultados
Ahora Gorenje es capaz de medir y mapear electrodomésticos más rápido que antes. “Ahora, las mediciones que solíamos hacer en horas las podemos llevar a cabo en cuestión de minutos o segundos” dice Nikola.
Durante las pruebas de ruido en un horno de microondas, sólo fueron necesarios unos cuantos segundos para obtener un espectro de potencia de sonido general. Para las pruebas en una lavadora las mediciones duraron algunos minutos para cubrir varias fases durante el ciclo de lavado.
La fácil visualización del sonido es vital en este proceso. “En electrodomésticos que poseen fuentes de sonido complejas, tenemos que identificar fuentes de sonido elementarías. La visualización del campo de sonido nos guía intuitivamente a la localización de cada fuente de sonido, lo que nos permite aclarar algunas dependencias técnicas complejas y confirmar nuestras suposiciones sobre las fuentes de ruido dominantes en la máquina. En algunas máquinas hemos mejorado fuentes parciales y añadido aislamientos acústicos. Queremos optimizar el aislamiento existente, lo cual hemos logrado asegurándonos de que éste se encuentre en el lugar correcto y reubicarlo si no es así. En ocasiones incluso lo hemos reducido..” menciona Nikola.
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Referencia: Brüel & Kjaer, Waves. “MAXIMIZING PRODUCTIVITY FOR GORENJE WITH RAPID NOISE MAPPING”. En http://www.bksv.com/ [documento en línea: http://bksv.com/doc/bn1620.pdf; acceso: septiembre de 2015].
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