Dive into the World of Zero Tests, Zero Prototypes, Zero Downtime

Cómo tomar la vía más rápida para recuperar la empresa del sector ferroviario

La pandemia debida al COVID-19 ha hecho cambiar nuestros planes y estrategias, tal y como estaban planteadas para 2020. Lee esta entrada para ver cómo los prototipos virtuales, pueden ayudar a "volver a la pista" y comenzar la recuperación del sector.

Thursday, October 1, 2020
By Massimiliano Calloni
El sector Ferrocarril vuelve

El COVID-19 ha interrumpido casi todas las economías del mundo y muy posiblemente haya cambiado nuestra vida cotidiana indefinidamente. Aunque la industria ferroviaria también está afectada, es claro que: las personas y los bienes esenciales deben trasladarse de un lugar a otro.

Uno de los objetivos funadamentales es ofrecer un viaje cómodo y agradable, también sigue siendo esencial que los trenes, tanto para pasajeros como para mercancías, mantengan el ruido al mínimo para no perturbar el ambiente. Entonces, ¿cuáles son los diferenciadores cruciales para los operadores ferroviarios? Es claro que son tanto el Ruido interior como el exterior.

¿Imaginas que te entregan una hoja de ruta para eliminar ambos, en un solo entorno, en el menor tiempo posible y con la menor cantidad de recursos posibles?

Las causas del ruido interior a bordo.

La propagación del sonido ocurre cuando las vibraciones de la fuente de ruido introducen energía en el sistema al receptor, pasando a través de la estructura, las subestructuras y el aire. Esto describe la ruta de transmisión. Por lo general, definimos un receptor como una ubicación específica dentro o fuera de la fuente. Por ejemplo, dependiendo de la frecuencia de la fuente, algo tan simple como un asiento podría absorber el ruido, mientras que las rutas complejas contenidas en estructuras, como paredes y espacios abiertos, pueden difractar, hacer eco o perpetuar el ruido.

Numerosas fuentes de ruido en el tren

Las fuentes predominantes de ruido interior de un tren incluyen sistemas HVAC y bombas, ruido de rodadura resultante de las imperfecciones de la interfaz rueda y riel, y excitación aerodinámica "inducida por flujo". Todos estos desafíos hacen de la ingeniería acústica un punto principal para los diseñadores e ingenieros de ferrocarriles. Ahora la pregunta es: ¿cómo pueden los fabricantes de trenes asegurarse de que sus vagones sean lo suficientemente silenciosos para una comodidad de los pasajeros?

El silencio lo dice todo: Consiguelo a través de la creación de los prototipos virtuales

Los equipos de diseño están utilizando con éxito la creación de prototipos virtuales para reducir y refinar el ruido a bordo. Los diseñadores utilizan soluciones predictivas para prever, analizar y gestionar los problemas de ruido radiado en las ruedas y los rieles, así como la propagación tanto dentro como fuera del tren, para alcanzar objetivos desafiantes en puntos estratégicos del vagón del tren.

A través de la creación de prototipos virtuales, los ingenieros pueden utilizar técnicas como el análisis estadístico de energía (SEA) para predecir el ruido interior en ubicaciones críticas dentro de la cabina, teniendo en cuenta la contribución de todas las fuentes y rutas de ruido en el sistema. Las fuentes de ruido a bordo combinadas en un modelo de sistema, incluidas variantes estructurales como paneles extruidos o estructuras compuestas, se pueden evaluar en un solo modelo para alcanzar los objetivos de ruido interior especificados por los operadores ferroviarios.

El análisis híbrido FE-SEA es un verdadero avance cuando se trata de tecnologías de modelado acústico y es probable que establezca el estándar para la acústica computacional industrial de grandes estructuras para el futuro. La integración innovadora de los métodos FE y SEA dentro de un modelo permite al usuario resolver problemas que no se pueden abordar aplicando los métodos SEA o FE por separado.

Ulf Orrenius, Senior Acoustics and Vibration Specialist, Bombardier Transportation

ESI VA One permite a los ingenieros utilizar estas herramientas para evaluar los niveles de sonido en la ubicación de un receptor y luego determinar cómo las características dentro de un espacio acústico (alfombras, cortinas, etc.) absorben el sonido. Los ingenieros pueden usar esta información para optimizar las características del espacio acústico para limitar el ruido, lo que genera un espacio silencioso y comodidad de los pasajeros.

Navega por el ruido de paso, mientras cumple con las regulaciones

Los mismos rieles que transportan pasajeros durante el día también transportan mercancías, con frecuencia de noche. Ahora la preocupación no es solo la comodidad a bordo, sino también la comodidad de las personas que viven y trabajan cerca de estas vías. Debido a esto y al aumento de la densidad del tráfico, el transporte ferroviario está cada vez más regulado por los estatutos locales. Estos estatutos limitan específicamente el ruido de paso del material rodante ferroviario cerca de las poblaciones (hogares y negocios). Naturalmente, el cumplimiento de estas normas se convierte en un problema importante para los operadores ferroviarios, ya que su trabajo no puede realizarse si los niveles de ruido del material rodante superan las directrices legislativas.

Experimento para evaluar el ruido de paso a varias velocidades

Surge un problema aún más complejo para los trenes de mercancías. Un camión cisterna para líquidos completamente cargado se comporta de manera diferente a un camión cisterna vacío en su viaje de regreso. Además, cuando los diseñadores intentan predecir el ruido exterior del material rodante, su principal preocupación es el tamaño del modelo predictivo, que está directamente relacionado con el tamaño real del material rodante. Los diseñadores pueden trabajar con modelos extremadamente grandes, pero eso no es todo. A medida que el tren se mueve, su velocidad varía. Esto obliga a los ingenieros a tener en cuenta los modelos enormes, que por sí solos pueden llevar varias horas o incluso días, y además a distintas velocidades. Por otro lado, el ruido exterior requiere que los ingenieros utilicen herramientas deterministas para calcular los intervalos de tiempo, lo que da como resultado cálculos grandes y repetidos, costosos tanto en infraestructura como en tiempo.

VA One proporciona una capacidad de simulación completa para predecir el ruido de paso en las primeras etapas del proceso de diseño para evitar costosas modificaciones en una etapa posterior. Esto es posible utilizando la nueva herramienta “Rail Modeler” desarrollada por ESI como parte de un proyecto de tres años apoyado por la Agencia de Tecnología de la República Checa (TACR).

Calcula fuentes de ruido complejas que surgen de la interacción entre ruedas y rieles y utiliza cálculos optimizados de elementos de contorno para predecir el ruido en los intervalos necesarios para la predicción detallada del ruido exterior. Con el Rail Modeler, los diseñadores pueden realizar análisis de ruido exterior para investigar los efectos, tanto de la carga del material rodante como de las diferentes velocidades de los trenes. Esto proporciona diseños de material rodante que cumplen con los umbrales de ruido exterior, lo que garantiza que los operadores ferroviarios puedan alcanzar con confianza los objetivos de ROI.

A un click de diseñar los trenes más silenciosos

Estás a unos pocos clicks de encontrar la solución, pero ¿qué son unos pocos clicks comparado con otra alternativa? La creación de prototipos virtuales no solo brinda todas las herramientas que necesitas para minimizar el ruido interior y exterior de los vagones de ferrocarril, sino que también brinda el poder hacerlo en la menor cantidad de tiempo y con la menor cantidad de recursos posible, todo mientras cumple con las regulaciones locales

Para más información: Eliminate Interior and Exterior Noise Issues Before Production with a Single Comprehensive Tool

Lee más en: Designing the Quietest Railway with Exterior Acoustics Simulation

Massimiliano Calloni

Vibro-Acoustic Product Marketing Manager

Massimiliano Calloni is the Vibro-Acoustic Product Marketing Manager for ESI Group. Dott. Ing. Massimiliano Calloni has a M.Sc. in Aerospace Engineering, which he obtained from Politecnico di Milano, Italy. Massimiliano has more than 20 years’ experience in Noise & Vibration and worked at AgustaWestland Helicopters for six years as a consultant for both test and simulation. He continues to hone his skills in business development at ESI Group in the role of VA Product Marketing Manager. He support activities in Europe and Asia with emphasis on Italy, India, China, Korea and Japan.