LÍNIES DE RECERCA

Projecte NHOA subvencionat per ACC10 (FEDER 2015-2017). (Veure més)

Disposar d’un programari acústic amb la finalitat de calcular l’aïllament acústic de parets múltiples i constructivament complexes (presència de rigidificadors, etc.) resulta indispensable per a qualsevol acústic. Tanmateix, la majoria de programari existent utilitza simplificacions excessives i poc útiles per fer previsions de soroll acurades. ICR, como a empresa d’insonorització ha desenvolupat un programari de càlcul d’aïllament acústic per intentar mitigar aquest problema. Aquest s’ha basat en una combinació de mètodes teòrics i mesures en laboratori per tal d’ajustar les previsions el màxim possible a la realitat. El resultat ha estat un software que no tan sols té en compte sistemes complexes de parets múltiples, sinó que a més a més  considera l’acoblament entre locals a baixes freqüències i els de les vies indirectes de transmisió del soroll. Les seves aplicacions principals inclouen la insonorització de locals, el condicionament acústic i el càlculo d’aïllamentos acústics i insonorització acústica.

ICR ha participat en la definició i caracterització de materials reciclats per a ser utilitzats en la construcció de barreres acústiques. La utilització de materials reciclats ha permès una considerable disminució de costos de producció alhora que contribuir al reciclatge i preservació del medi ambient.

Les necessitats en l’acústica industrial en sectors com el del gas o el petroli requereixen cada cop més l’existència de tècniques de monitoratge de l’estat de les instal·lacions, que no representin una intrusió en el procés de producció. En aquest sentit les tècniques d’anàlisi de soroll i vibracions per detectar la presència de blocatges a l’interior de conductes representen una alternativa de futur. EAquestes tècniques capturen el comportament dinàmic de l’acústica interior del tub i possibiliten determinar el percentatge de secció de tub obstruïda, degut a la deposició d’impureses. ICR, conjuntament amb la petrolera italiana ENI, està duent a terme un projecte d’investigació per posar a punt sistemes que permetin obtenir informació sobre l’obturació de conductes a partir del control de vibracions a les seves superfícies.

Una correcta comprensió del fenomen de vibració de plaques, així com la seva simulació computacional i analítica son fonamentals per a qualsevol que s’enfronti amb un problema d’origen vibroacústic. La utilització de mètodes computacionals resulta de gran ajuda i tot sovint són la única alternativa possible en el cas d’estructures geomètricament complexes. Tanmateix, resulta molt convenient disposar de mètodes analítics ja que permeten una ràpida avaluació de la dependència dels nivells de vibració de l’estructura en funció dels seus paràmetres bàsics. A la pràctica moltes estructures es poden aproximar (almenys en una primera fase) com a combinacions de plaques i bigues senzilles, i els mètodes analítics esdevenen de gran utilitat.
En ICR s’ha investigat en els dos sentits, tant des del punt de vista computacional, desenvolupant mètodes d’elements finits que utilitzen funcions de forma de classe C0 per abordar problemes de flexió de plaques primes, com des del punt de vista analític, desenvolupant mètodes que consideren conjunts de plaques amb diferents tipus d’unions i condicions de contorn. Recentment s’ha avançat en l’aplicació del mètode GTDT a problemes de plaques, car aquest permet simular els efectes de bloquejar diferents graus de llibertat a determinats punts d’aquestes.

ICR està desenvolupant una metodologia per tal de preveure la influència de l’excitació aerodinàmica en el soroll interior dels trens d’alta velocitat. La metodologia consta de diverses fases: la primera resideix en la realització de simulacions CFD molt poc difusives del flux d’aire al voltant de tren, per tal de capturar les fluctuacions de pressió a la seva superfície. En una segona fase, aquestes pressions s’introdueixen en un model mecànic d’elements finits que caracteritza el sostre del tren (o altres superfícies d’interès com el parabrises o les finestres) i a partir de la seva vibració se n’obté la potència acústica.
Finalment aquesta potència acústica s’introdueix en un model computacional acústic del tren que conté la resta de fonts de soroll (rodolament, equips auxiliars, motors, etc.) de manera que podem determinar la importància de l’excitació aerodinàmica enfront a la resta de fonts. Pel que fa a l’excitació deguda a la pressió de blocatge de la capa límit turbulenta s’utilitzen models estàndard i es segueix un procediment anàleg.

En els darrers decennis, els èxits en la lluita contra el soroll d’origen vibroacústic en vehicles han estat notables. Com a conseqüència, el soroll d’origen aeroacústic (i.e., soroll generat per fluxes d’aire no estacionaris i/o turbulents i per la seva interacció amb superfícies sòlides) ha esdevingut cada cop més important i en molts casos el nou adversari a vèncer. Si combinem això amb el fet que els vehicles terrestres circulen cada cop a velocitats majors (trens d’alta velocitat) es fa ben palesa la necessitat de disposar d’eines d’anàlisi i previsió en aeroacústica. En aquest sentit ICR ha realitzat una forta aposta per l’aeroacústica computacional (CAA).
ICR ha contribuït notablement a desenvolupar codis d’elements finits de fluidodinàmica computacional (CFD) i d’aeroacústica computacional. L’ús de les denominades analogies acústiques per tal de calcular el soroll aerodinàmic generat per fluxes subsònics, exigeixen la realització d’una simulació CFD per tal d’obtenir els termes que actuen com a font acústica, i una posterior resolució de l’equació d’ones inhomogènia per tal d’obtenir el camp acústic buscat. La simulació CFD presenta nombroses dificultats, especialment en el cas de fluids turbulents, i actualment s’està investigant la relació dels models turbulents de LES (Large Eddy Simulation) amb els mètodes matemàtics d’estabilització emprats en la resolució numèrica de les equacions de Navier-Stokes. La simulació acústica també presenta dificultats, especialment pel que fa a l’aparició del denominat error de pol·lució en la resolució numèrica de l’equació de Helmholtz.

La teoria del problema invers es basa en una interpretació bayesiana del càlcul de probabilitats. En gran part fou desenvolupada per geofísics en el seu afany de modelitzar l’interior de la Terra a partir de les dades recollides a la superfície. La seva aplicació a diversos casos industrials ens ha permès resoldre satisfactòriament dos problemes, l’un de caire científic i l’altre de caire pràctic. El primer fa referència a l’objectiu sempre anhelat en acústica, de conèixer la contribució de les diferents fonts de soroll al nivell total mesurat en un determinat punt o localització, del qual es desitja disminuir el soroll. Així per exemple, la inversió de models ens permet obtenir les potències acústiques de les diferents fonts de soroll d’una fàbrica a partir de mesures del camp acústic que generen. El segon problema és precisament el de poder realitzar aquestes mesures sense interferir en el funcionament de la fàbrica i en un lapse raonable de temps. La inversió de models fa factible aquestes qüestions en ser una tècnica no intrusiva i de ràpida aplicació.
En el cas de l’automòbil, i en un projecte de recerca contractat per Ferrari Auto, ICR va aconseguir posar a punt una metodologia basada en la teoria del problema invers, per determinar el soroll a l’interior de l’habitacle en el rang de mitja i alta freqüència. El mètode reduïa de 30 a 2-3 dies el procés d’obtenció de les potències acústiques de les superfícies de l’habitacle.
La teoria inclou l’ús de diverses tècniques d’optimització i acurats anàlisis d’estabilitat i validesa de les solucions mitjançant tècniques com el resampling.

ICR ha desenvolupat el mètode GTDT (Transferències Globals i Transferències Directes) d’anàlisi de vies de transmissió. El mètode estableix les relacions de connectivitat entre els diferents subsistemes d’una xarxa que representa un determinat model físic a analitzar. Això permet. per exemple, conèixer les contribucions de la vibració de les diferents superfícies (subsistemes) en que es pot dividir l’habitacle d’un vehicle, al soroll acústic total rebut pels ocupants.
La clau del mètode rau en el fet que la contribució calculada de cada superfície és independent de la vibració de la resta de superfícies de l’habitacle. És a dir, el mètode permet passar d’un sistema físic acoblat en que la vibració de cada subsistema es veu afectada per la influència de la resta de subsistemes de la xarxa, a un sistema desacoblat en que s’obté la contribució de cada subsistema al soroll total, amb la resta de subsistemes matemàticament bloquejats.
D’aquesta manera es pot preveure quina és la contribució individualitzada de cada superfície al soroll total i quin és l’ordre en que cal tractar-les per tal d’aconseguir el nivell de soroll acústic desitjat. El mateix tractament es pot dur a terme si es tracta de reduir el nivell de vibracions d’un subsistema en particular.
Actualment, la recerca dins l’àmbit del mètode GTDT té vessants tant teòriques com experimentals orientades a optimitzar els mètodes de mesura, millorar els sistemes de resolució de les equacions mitjançant tractaments de regularització i resampling, abordar el cas de xarxes no-lineals i aplicar el mètode a casuístiques molt diverses.

LLISTAT DE PROJECTES DE RECERCA DE FINANÇAMENT PÚBLIC

1-“ECO-PLAK: Fase 1”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Durada: 1996-1997

2-“Portable Sound Imaging”
Projecte ESPRIT de la Comunitat Europea
Ref: ESPRIT 21 040
Durada: 1995-1998

3-“STBM: Tunnel Boring Machines”
Projecte BRITE de la Comunitat Europea
Ref: BRITE BE95-1735
Durada: 1995-1998

4-“ECO-PLAK: Fase 2”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Durada: 1999-2000

5-“PAASC: Programari d’Aïllament Acústic en Sistemes Complexes”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Durada: 2000-2001

6-“Reducción de ruido en productos ferroviarios mediante métodos experimentales avanzados. Fase 1”
Projecte PROFIT del Ministerio de Ciencia y Tecnología
Ref: FIT-020300-2002-24
Durada: 2001-2002

7-“Reducción de ruido en productos ferroviarios mediante métodos experimentales avanzados. Fase 2”
Projecte PROFIT del Ministerio de Ciencia y Tecnología
Ref: FIT-020300-2002-24
Durada: 2002-2003

8- “MACIM: Modelos de Aeroacústica Computacional para la reducción del Impacto Medioambiental del ruido aerodinámico generado por vehículos”
Projecte P4 del Ministerio de Ciencia y Tecnología
Ref: DPI2000-0431-P4-03
Durada: 2001-2004

9- “AEROSIVE: Predicció del soroll interior degut a la càrrega aerodinàmica en vehicles: aeronaus i trens d’alta velocitat”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Ref: RDITCRD04-0074
Durada: 2004

10- “Material acústic metàl·lic”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Ref: RDITCRD05-1-0010
Durada: 2005

11- “Desenvolupament de nous materials acústics”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Ref: RDITCINN05-1-0023
Duración: 2005

12- “SAERVE: Avaluació i millora de la predicció computacional del soroll aerodinàmic radiat per aeronaus i trens d’alta velocitat”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Ref: RDITCRD05-1-0010
Durada: 2005

13- “FOTACU: Desenvolupament de la tècnica de fotografia acústica”
Projecte CIDEM de la Generalitat de Catalunya
Ref: RDITSIN06-1-0211
Durada: 2006-2007

LLISTAT DE PROJECTES DE RECERCA DE SUBVENCIÓ PRIVADA

1- “Cabin noise reconstruction at the mid-high frequency range”
Empresa: Ferrari Auto (Itàlia)
Durada: 1998

2- “META X: Anàlisi vibroacústic avançat en ferrocarrils. Aplicació del mètode GTDT”
Empresa: Alstom Transporte (França)
Durada: 2001-2004

3- “ORNVS-ATPA: OROS NVGate Solution-Advanced Transfer Path Análisis”
Empresa: OROS (França)
Durada:2003-2005

4- “Acoustic Blockage Detection Project”
Empresa: ENI Tecnologie (Itàlia)
Durada:2003-2004

5- “META W: Anàlisi vibroacústic avançat en ferrocarrils. Noves tecnologies i mètodes de càlcul. Fase I”
Empresa: Alstom Transport (França)
Durada: 2004-2005

6- “META W: Anàlisi vibroacústic avançat en ferrocarrils. Noves tecnologies i mètodes de càlcul. Fase II”
Empresa: Alstom Transport (França)
Durada: 2006

7- “EVS: Equipments Vibration Specification”: disseny i desenvolupament d’una eina que especifiqui els nivells màxims de soroll i vibracions pels equips ferroviaris que s’instal·len al tren.”
Empresa: Alstom
Durada: 2010 – 2012

8- “VITRASO: Diagnosis i predicció de vies de transmissió del soroll a edificacions.”
Empresa: Fomento de Construcciones y Contratas
Durada: 2010 – 2011

9- Projecte “Invent d’Anàlisis Modal Operacional (OMA)”: determinació dels modes propis dels aerogeneradors de forma automatitzada a partir de mesures amb els aerogeneradors en operació. Realització d’un software específic segons necesitats del client.
Empresa: Ecotecnia Energías Renovables
Durada: 2011-2012

10-Proyecto SOME-ECO (Sound Meteorological Environmental Correlation).
Durada: 2012-actual

La fotografia acústica és una tècnica de localització de fonts de soroll que pot ser aplicada de manera ràpida i eficaç en qualsevol tipus d’entorn (fins i tot els reverberants). El seu nom es deu al fet que permet visualitzar directament la posició i la potència de les fonts de soroll presents a l’àrea d’estudi que estiguem considerant. La reconstrucció de la imatge es basa en la informació obtinguda, en el domini temporal, d’un gran nombre de funcions de correlació mesurades per mitjà d’una xarxa de micròfons.
ICR ha participat en el desenvolupament de codis i mètodes per tal d’implementar la metodologia en grans xarxes de micròfons, alhora que n’ha estès l’ús al camp de les vibracions, per tal de localitzar focus de soroll i vibracions d’origen desconegut mitjançant xarxes d’acceleròmetres.