Desarrollan una membrana capaz de reducir hasta mil veces el ruido en un avión

Cualquiera que haya intentado dormir durante un largo vuelo nocturno, con el afán no solo de que el tiempo pase más rápido sino de intentar compensar un más que previsible jetlag, sabe que todo el viaje irá acompañado por un ruido de fondo, no demasiado estridente pero sí constante y con la capacidad de arruinar el sueño y hasta de provocar un interesante dolor de cabeza.

Este ruido, sin embargo, podría desaparecer gracias a una investigación conjunta de ingenieros de la Universidad del Estado de Carolina del Norte y del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Liderados por el profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial Yun Jing, han desarrollado una membrana que puede ser incorporada a la estructura de los aviones y que reduce significativamente el ruido de baja frecuenciaque llega a la cabina.

La clave de la investigación está en la ligereza de esa membrana. "Los materiales que pesan poco son los más apreciados a la hora de las aplicaciones reales en aeronáutica, de forma que se ha trabajado en esa dirección durante los últimos años. Sin embargo, uno de sus inconvenientes es que suelen ser de masa baja y por tantotienen un rendimiento deficiente en cuanto al aislamiento acústico: permiten que el sonido pase con facilidad", comienza el paper en el que han publicado sus resultados.

Los métodos por los que se ha intentado solucionar este problema hasta ahora estaban enfocados hacia el uso de materiales porosos o perforados, que han demostrado tener buenos resultados con sonidos de alta frecuencia (los agudos), pero no en los de baja frecuencia (los graves). "Se han realizado grandes esfuerzos para desarrollar nuevos materiales, ligeros pero que puedan reducir la transmisión de sonidos de frecuencia baja, y estudios recientes apuntan a que metamateriales en forma de membrana podrían aportar esta posibilidad".

Un 'tambor' que repele el sonido

Su desarrollo se basa enestructuras de panal de abeja. Esta forma tiene la ventaja de que permite crear capas ligeras pero resistentes de materiales. En el caso de los aviones, materiales con esta estructura se suelen situar entre paneles de otros, formando una especie de sándwich. "Sin embargo, estos sándwiches de panales son notoriamente malos en cuanto a su rendimiento como aislantes acústicos", explican los autores.

Lo que los investigadores estadounidenses liderados por Jing han hecho ha sido inspirarse en esas estructuras para crear una membrana fina y muy ligera (en el gráfico de abajo, la de color claro) que cubre uno de sus lados, de manera similar a como lo hace la piel de un tambor. Cuando las ondas de sonido chocan con la membrana, rebotan en vez de pasar a través de ella.

Está fabricada en caucho y mide 0,25 milímetros de grosor, y al incorporarla a esos sándwiches de materiales aumenta el peso de la estructura completa solo en un 6%, consiguiendo a cambioreducir hasta 50 decibelios la transimisón del sonido del exterior hacia el interior del avión. Según sus mediciones, sonidos de baja frecuencia que el fuselaje sin membrana reduce en 20 decibelios, con membrana podrían disminuircasi 60 decibelios.

“Es particularmente efectiva con sonidos de baja frecuencia. Por debajo de los 500 hertzios bloquea entre 100 y 1000 veces más la energía sonora que la misma estructura sin la membrana”. Además, los investigadores aseguran que se trata de una capa relativamente barata de producir, y que se pueden utilizar otros materiales que no afecten a la integridad de la estructura. “Podría hacer los vuelos mucho más agradables para los pasajeros”.