MODELIZACION VIBROACUSTICA Y DESARROLLO DE DISPOSITIVOS OPTIMIZADOS DE REDUCCION SONORA PARA LA MITIGACION DE LA CONTAMINACION ACUSTICA DEL FERROCARRIL EN AREAS URBANAS

2021

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Martínez Casas José

El objetivo fundamental de este Proyecto es abordar de manera integral los problemas asociados al impacto negativo del ferrocarril en lo referente a contaminación acústica. Dicho impacto, en el entorno urbano, se debe principalmente al ruido de rodadura y los chirridos en curva, que surgen como consecuencia de la interacción dinámica entre el vehículo ferroviario y la vía. Si bien es cierto que estos dos fenómenos han sido estudiados en la literatura, no todos los esfuerzos dedicados a la mitigación sonora de los componentes ferroviarios han dado los beneficios esperados, debido principalmente a dos razones: 1) en multitud de estudios, el planteamiento vibroacústico se ha centrado en un sólo componente ferroviario, rueda o vía, de manera aislada y sin considerar su acoplamiento dinámico. En consecuencia, se consigue reducir la contribución sonora de dicho componente, pero se transfiere energía a los componentes restantes y el efecto mitigador en la radiación total es mucho más reducido e incluso en ocasiones nulo; 2) los dispositivos de reducción sonora, como capas viscoelásticas y absorsores dinámicos, hacen uso de materiales poliméricos tradicionales, proporcionando mejoras únicamente en un rango de frecuencias estrecho, con efecto nulo e incluso negativo en el resto de frecuencias de interés. El presente proyecto pretende dar solución a dichos problemas, y en este sentido, se propone: (a) la formulación de una herramienta vibroacústica integral que contemple conjuntamente la dinámica vibratoria y acústica de todos los componentes ferroviarios importantes, como son la rueda, el carril y la traviesa. Esta herramienta permitirá predecir el campo vibratorio y acústico de todos los componentes generado en los fenómenos de ruido de rodadura y de chirridos en curva, así como la influencia que tienen las propiedades geométricas, elásticas, viscosas e inerciales de la rueda y de la vía; (b) el planteamiento de técnicas y dispositivos de mitigación sonora con vocación de óptimos que actúen sobre la rueda y la vía, como son: optimización geométrica del perfil de rueda y carril, patrón de perforaciones optimizado de la rueda, capas viscoelásticas y absorsores dinámicos de vibraciones en la rueda y en la vía, y placas de asiento con propiedades viscoelásticas optimizadas; (c) el diseño y síntesis de materiales poliméricos avanzados cuyas propiedades elásticas y viscosas garanticen la mitigación sonora de los dispositivos indicados anteriormente en todo el rango de frecuencia de interés; (d) la validación numérica y experimental tanto de la herramienta vibroacústica como de los dispositivos de reducción sonora desarrollados, a partir de los programas comerciales de elementos finitos disponibles por el grupo solicitante, y de las medidas experimentales llevadas a cabo en los laboratorios del equipo y de los centros internacionales colaboradores (Polimi y Chalmers) así como en las infraestructuras de las empresas interesadas (Talgo, Metro de Madrid y Stadler Rail). El conocimiento generado en este Proyecto deberá contribuir a establecer especificaciones y criterios para el diseño de material rodante y de la vía, así como de los dispositivos de mitigación sonora. Dichos criterios y especificaciones tendrán vocación de óptimos en el sentido de que contribuirán a reducir el impacto acústico ambiental y los costes de explotación del sector ferroviario en zonas urbanas, aumentando la sostenibilidad y competitividad de este medio de transporte.