Una modelización más precisa podría hacer más silenciosos los ferrocarriles
Aunque la iniciativa de la Unión Europea Shift2Rail pretende aumentar el tráfico ferroviario, contribuyendo así a sus objetivos medioambientales, su correspondiente plan de acción plurianual reconoce que el ruido y las vibraciones del ferrocarril siguen siendo un reto importante. Diversas iniciativas de evaluación del ruido han dado lugar a CNOSSOS, la norma europea del sector, pero siguen faltando métodos para medir con precisión generadores específicos de ruido, como la aceleración de los trenes o la rugosidad de las ruedas. El equipo del proyecto TRANSIT, financiado con fondos europeos, ha diseñado herramientas de simulación y reducción del ruido para ayudar a resolver el problema. «Nuestras innovaciones nos acercan al objetivo final de la certificación virtual. Poder predecir con exactitud el ruido de un vehículo concreto en un supuesto de paso complejo, basándose únicamente en predicciones de modelización, ahorrará a las empresas ferroviarias tiempo y costosas mediciones manuales», explica la coordinadora del proyecto, Inés López Arteaga, de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, entidad anfitriona del proyecto.
Modelos basados en pruebas de laboratorio y sobre el terreno
Se realizaron mediciones en bancos de pruebas de laboratorio para caracterizar los niveles de ruido de una serie de componentes ferroviarios, desde la climatización hasta los sistemas de tracción. Esto ayudó al modelo de TRANSIT a aislar y medir la contribución de los componentes ferroviarios individuales responsables del ruido de paso. Por ejemplo, el ruido de rodadura está causado por las vibraciones de las ruedas y los raíles y viene determinado por la rugosidad combinada de ruedas y raíles. Para identificar la contribución relativa individual, además de conocer el ruido que hace cada componente, también hay que conocer la rugosidad de cada uno. «Aunque tuviera ruedas silenciosas, cuanto más rugosas sean, más ruido hará el raíl por la interacción con las ruedas», señala Arteaga. «La rugosidad combinada puede obtenerse a partir de mediciones de la vibración de los raíles, pero separar la rugosidad de la rueda y de los raíles depende de que se mida al menos una de ellas». La solución de TRANSIT consistió en fijar un umbral de rugosidad, basado en múltiples pasadas, para la rueda o el raíl, según cuál fuera más bajo. A continuación, se realizaron mediciones de la aceleración vertical en la cabeza de vía sobre ruedas individuales, bojes o trenes completos. «Nuestro método permite estimar la rugosidad de las ruedas y raíles sin medir directamente la rugosidad de los raíles. El objetivo final es medir por separado la contribución de la rueda y la vía al ruido de rodadura», añade Arteaga. Aislar la contribución de las ruedas y las vías al ruido de paso ayudará a los operadores a cumplir las normativas del sector, como las especificaciones técnicas de interoperabilidad y la Directiva sobre ruido ambiental, a la vez que se reduce el tiempo necesario para cerrar las vías mientras se realizan mediciones manuales.
Pruebas sobre el terreno de las innovaciones
Se realizaron diversas mediciones sobre el terreno para validar las predicciones de los modelos. Por ejemplo, una forma de reducir el consumo energético de los trenes es reducir su peso. Sin embargo, esto suele aumentar los niveles de ruido interior, sobre todo a bajas frecuencias. Para reducir el ruido del sistema de aire acondicionado, el equipo de TRANSIT desarrolló una tecnología de absorción acústica. Se diseñó una matriz de resonadores basada en discos finos adheridos a membranas con una pequeña cavidad detrás. Según sus modelos, esto debería haber reducido significativamente los niveles de ruido, pero cuando se probó el prototipo no fue así. «Ahora estamos trabajando en un nuevo diseño que nos proporcione la rigidez de membrana necesaria para alcanzar el rendimiento previsto por el modelo», afirma Arteaga. Para seguir validando la modelización del proyecto, el equipo trabaja ya en la aplicación de sus métodos de caracterización acústica en bancos de pruebas a más fuentes, al tiempo que sigue desarrollando métodos para predecir la direccionalidad de las fuentes de ruido.
Palabras clave
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