LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Disponer de un software con el fin de calcular el aislamiento acústico de paredes múltiples y constructivamente complejas (presencia de rigidificadores, etc.) resulta indispensable para cualquier acústico. Sin embargo, la mayoría de software existentes utilizan simplificaciones excesivas y poco útiles para hacer previsiones de ruido precisas.

En ICR, hemos desarrollado un software de cálculo del aislamiento acústico para intentar mitigar este problema. Este, combina de métodos teóricos y medidas en laboratorio para ajustar las previsiones el máximo posible a la realidad. El resultado ha sido un software que sólo tiene en cuenta sistemas complejos de paredes múltiples, sino que considera el acoplamiento entre locales a bajas frecuencias y los de las vías indirectas de transmisión del ruido. Sus principales aplicaciones incluyen: la insonorización de locales, el acondicionamiento acústico y el cálculo de aislamientos e insonorización acústicas.

En ICR hemos participado en la definición y caracterización de materiales reciclados para ser utilizados en la construcción de barreras acústicas. La utilización de materiales reciclados ha permitido una considerable disminución de costes de producción a la vez que contribuye al reciclaje y preservación del medio ambiente.

Las necesidades de la acústica industrial en sectores como el del gas o el petróleo requieren cada vez más de técnicas de monitorización del estado de sus instalaciones. Ténicas que de ayudan a identificar obstrucciones en el proceso de producción. En este sentido, las técnicas de análisis de ruido y vibraciones representan una alternativa de futuro ya que, son útiles para detectar la presencia de bloqueos en el interior de conductos. Estos métodos capturan el comportamiento dinámico de la acústica interior del tubo y posibilitan determinar el porcentaje de sección de tubo obstruida, producidas por la deposición de impurezas.

En ICR, conjuntamente con la petrolera italiana ENI, estamos llevando a cabo un proyecto de investigación para poner a punto sistemas que permitan obtener información sobre la obturación de conductas a partir del control de vibracionesen sus superficies.

Una correcta comprensión del fenómeno de vibración de placas, así como su simulación computacional y analítica, son fundamentales para enfrentar cualquier problema de origen vibroacústico. La utilización de métodos computacionales resulta de gran ayuda y a menudo son la única alternativa posible en el caso de estructuras geométricamente complejas. Sin embargo, resulta muy conveniente disponer de métodos analíticos. Esto debido a que, permiten una rápida evaluación de la dependencia de los niveles de vibración de la estructura en función de sus parámetros básicos. De igual forma, en la práctica muchas estructuras se pueden aproximar; al menos en una primera fase, como combinaciones de placas y vigas sencillas, y los métodos analíticos sirven de gran utilidad.

En ICR hemos investigado tanto en el ámbito computacional; desarrollando métodos de elementos finitos que utilizan funciones de forma de clase C0 para abordar problemas de flexión de placas delgadas. Como en el ámbito analítico, desarrollando métodos que consideran conjuntos de placas con diferentes tipos de uniones y condiciones de contorno. Recientemente hemos avanzado en la aplicación del método GTDT a problemas de placas, ya que éste permite simular los efectos de bloquear diferentes grados de libertad en determinados puntos de estos.

En ICR estamos desarrollando una metodología con el fin de prever la influencia de la excitación aerodinámica en el ruido interior de los trenes de alta velocidad. La metodología consta de diversas fases:

Primera fase: Ralización de simulaciones CFD muy poco difusivas del flujo de aire en torno a tren. Tiene la finalidad de capturar las fluctuaciones de presión en su superficie.

Segunda fase: Las presiones se introducen en un modelo mecánico de elementos finitos que caracteriza el techo del tren (o otras superficies de interés como el parabrisas o las ventanas) y a partir de su vibración se obtiene la potencia acústica.

Finalmente esta potencia acústica se introduce en un modelo computacional acústico del tren que contiene el resto de fuentes de ruido del tren (rodadura, equipos auxiliares, motores, etc.) de manera que podemos determinar la importancia de la excitación aerodinámica fachada en el resto de fuentes. Con respecto a la excitación debida a la presión de bloqueo de la capa límite turbulenta se utilizan modelos estándar y se sigue un procedimiento análogo.

En los últimos decenios, los éxitos en la lucha contra el ruido de origen vibroacústico en vehículos han sido notables. Como consecuencia, el ruido de origen aeroacústico (i.e., ruido generado por flujos de aire no estacionarios y/o turbulentos y por su interacción con superficies sólidas) ha ocurrido cada vez más importante y en muchos casos el nuevo adversario a vencer. Si combinamos eso con el hecho de que los vehículos terrestres circulan cada vez a velocidades mayores (trenes de alta velocidad) se hace bien patente la necesidad de disponer de herramientas de análisis y previsión en aeroacústica. En este sentido ICR ha realizado una fuerte apuesta por la aeroacústica computacional (CAA).

ICR ha contribuido notablemente a desarrollar códigos de elementos finitos de fluidodinámica computacional (CFD) y de aeroacústica computacional. El uso de las denominadas analogías acústicas con el fin de calcular el ruido aerodinámico generado por flujos subsónicos, exigen la realización de una simulación CFD para obtener los términos que actúan como fuente acústica, y una posterior resolución de la ecuación de ondas inhomogénea para obtener el campo acústico buscado. La simulación CFD presenta numerosas dificultades, especialmente en el caso de fluidos turbulentos, y actualmente se está investigando la relación de los modelos turbulentos de LAS (Large Eddy Simulation) con los métodos matemáticos de estabilización utilizados en la resolución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes. La simulación acústica también presenta dificultades, especialmente con respecto a la aparición del denominado error de polución en la resolución numérica de la ecuación de Helmholtz.

La teoría del problema inverso se basa en una interpretación bayesiana del cálculo de probabilidades. Esta, fue en gran parte desarrollada por geofísicos con el objetivo de modelizar el interior de la Tierra a partir de los datos recogidos en la superficie. Su aplicación a diversos casos industriales nos ha permitido resolver satisfactoriamente dos problemas: uno de cariz científico y el otro de cariz práctico.

✳️ Primer problema: hace referencia a conocer la contribución de las diferentes fuentes de ruido al nivel total comedido en un determinado punto o localización, con el objetivo de disminuir el ruido.

✅ Solución: La inversión de modelos nos permite obtener las potencias acústicas de las diferentes fuentes de ruido de una fábrica a partir de medidas del campo acústico que generan.

✳️ Segundo problema: hace referencia a poder realizar estas medidas sin interferir en el funcionamiento de la fábrica y en un lapso razonable de tiempo.

✅ Solución: La inversión de modelos hace factible estas cuestiones al ser una técnica no intrusiva y de rápida aplicación.

En el caso del sector de la automoción, y en un proyecto de investigación contratado por Ferrari Auto, consiguimos poner a punto una metodología basada en la teoría del problema inverso. Esta, nos permitió determinar el ruido en el interior del habitáculo en el rango de media y alta frecuencia. El método redujo de 30 a 2-3 días el proceso de obtención de las potencias acústicas de las superficies del habitáculo.

La teoría incluye el uso de diversas técnicas de optimización y esmerados análisis de estabilidad y validez de las soluciones mediante técnicas como el resampling.

En ICR , hemos desarrollado el método GTDT (Transferencias Globales y Transferencias Directas) de análisis de vías de transmisión. Este método establece las relaciones de conectividad entre los diferentes subsistemas de una red que representa un determinado modelo físico a analizar.

La clave de este método radica en el hecho de que permite pasar de un sistema físico acoplado, donde la vibración de cada subsistema se ve afectada por los demás subsistemas, a un sistema desacoplado. En este último, se calcula la contribución de cada subsistema al ruido total, mientras los demás subsistemas están matemáticamente bloqueados.

De esta manera, se puede prever cuál es la contribución individualizada de cada superficie al ruido total. Además, permite conocer cuál es el orden en que hay que tratarlas para conseguir el nivel de ruido acústico deseado. Asimismo, este mismo tratamiento se puede llevar a cabo si se quiere reducir el nivel de vibraciones de un subsistema en particular.

Actualmente, la investigación dentro del ámbito del método GTDT tiene vertientes tanto teóricas como experimentales orientadas a optimizar los métodos de medida, mejorar los sistemas de resolución de las ecuaciones mediante tratamientos de regularización y resampling, abordar el caso de redes no lineales y aplicar el método a casuísticas muy diversas.

LISTADO DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE FINANCIACIÓN PRIVADA

La fotografía acústica es una técnica de localización de fuentes de ruido acústico que puede ser aplicada de manera rápida y eficaz en cualquier tipo de entorno (incluso los reverberantes). Su nombre se debe al hecho de que permite visualizar directamente la posición y la potencia de las fuentes de ruido presentes en el área de estudio que estemos considerando. La reconstrucción de la imagen se basa en la información obtenida, en el dominio temporal, de un grande número de funciones de correlación comedidas por medio de una red de micrófonos.

En ICR hemos participado en el desarrollo de códigos y métodos para implementar la metodología en grandes redes de micrófonos , a la vez que ha extendido el uso en el campo de las vibraciones, con el fin de localizar foco de ruido y vibraciones de origen desconocido mediante redes de acelerómetros.