Análisis del comportamiento dinámico-acústico y comprobación computacional para el diseño de flautas traversas

Analysis of dynamic-acoustic behavior and computational testing for transverse flute design

El presente artículo muestra la evaluación y diseño de una flauta traversa tradicional a través de análisis experimentales y computacionales de Ingeniería. Este trabajo requirió del estudio de los parámetros dinámicos y acústicos que gobiernan el comportamiento de este tipo de instrumento. Una flauta, como instrumento musical, debe tener ciertas cualidades sonoras y anatómicas para una ejecución placentera por parte del ejecutante así como por el oyente. El estudio de la generación de vórtices causada por la entrada de aire en el tubo se encontró ser de gran importancia, como se muestra en este artículo. Criterios básicos de diseño son presentados para la mejora y construcción de instrumentos musicales de viento, tales como órganos de tubo, quenas y ocarinas, solo por nombrar algunos.

1. INTRODUCCIÓN

La mayoría de los instrumentos musicales utilizan para su funcionamiento: una fuente de energía mecánica vibracional, una cámara que modifica e irradia el sonido y un mecanismo que cambia su tono musical dominante por un nuevo tono emitido.

Los instrumentos de viento aprovechan la energía cinética del aire como fuente generadora de vibraciones. Entre esta categoría se encuentran los de la familia de la flauta, como son la ocarina, la flauta de pan, la quena, el órgano de tubos y la flauta traversa. Estos instrumentos usan como fuente de energía un chorro de aire que choca contra un elemento de borde filoso generando así el sonido, y una columna cónica o cilíndrica que lo modifica. El control de tono es dado por el cierre o apertura de los dedos o llaves de varios agujeros a lo largo de la longitud del tubo.

El presente trabajo muestra la evaluación del diseño de flautas a partir de un estudio teórico-experimental de los factores dinámicos y acústicos que determinan su funcionamiento, así como del empleo de herramientas computacionales para modelar fluidos en movimiento y validar la teoría y los resultados obtenidos experimentalmente.

Las fases involucradas en el desarrollo del trabajo se pueden ordenar de la siguiente manera:

• Análisis teórico-experimental del comportamiento dinámico del aire desde que es soplado por el ejecutante hasta que es convertido en un sonido dentro del instrumento.
• Análisis teórico-experimental de los parámetros acústicos que gobiernan el comportamiento de los sonidos producidos.
• Utilización de la herramienta computacional CFD (Computational Fluid Dynamics) para la validación de los modelos teóricos y experimentales de este tipo de instrumento.