Modelización acústica del interior de un Tren de Alta Velocidad

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado, titulado ‘Modelización Acústica del Interior de un Tren de Alta Velocidad’, tiene como objetivo el análisis acústico a bajas frecuencias del habitáculo de un coche de un tren de alta velocidad. La temática ha sido elegida debido a la creciente presencia de trenes de alta velocidad en nuestro entorno, en los cuales el Control Acústico o de Ruidos es un aspecto muy importante para el confort del medio de transporte. Dentro de los ruidos por los que se ve afectado el tren, los de baja frecuencia son los más difíciles de tratar y controlar, y es por ello que van a constituir la línea de trabajo de este proyecto. La estructura de lo que se va a tratar en este proyecto es la siguiente: En primer lugar, se analizará el contexto en que se encuadra este proyecto y las razones que han llevado a su realización. Posteriormente, se explicarán los fundamentos teóricos que hay detrás de los análisis que se van a realizar. Más adelante se pasará al análisis del caso práctico que se ha elegido para ilustrar el proyecto: el habitáculo de un coche del tren Serie 120 de Renfe, construido por CAF [1, 2, 3]. Se realizarán tanto análisis modales como de respuesta forzada. Dicho ejemplo servirá de base para asentar las conclusiones y proponer la aplicación que se les puede dar a éstas, así como las líneas de investigación para las cuales este proyecto puede ser un punto de partida.

Modelización acústica del interior de un tren de alta velocidad.

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado titulado 'Modelización Acústica del Interior de un Tren de Alta Velocidad' tiene como tarea la realización de diversos análisis acústicos de un habitáculo de un coche ferroviario. El principal objetivo va a ser ofrecer una guía detallada a modo de manual de usuario para llevar a cabo dichos análisis sin necesitar información adicional. Las herramientas de ayuda a utilizar van a ser un programa CAD de diseño como Solid Edge ST6 o Catia V5 y un software de elementos finitos como Ansys.

Aerogenerador de eje vertical

Este proyecto nace de la necesidad de tener energía eléctrica en cada hogar, debido al aumento de nuevos aparatos eléctricos, del aumento del coste de la energía por parte de las compañías eléctricas y de la inminente desaparición de los materiales fósiles como el petróleo o el carbón para la generación de electricidad. Para ello se crea este proyecto, para que comunidades de vecinos o viviendas aisladas, tengan la posibilidad de autoabastecerse de energía eléctrica. A pesar de un primer desembolso de dinero para su implantación, tras su implantación se verá reducida la factura de la luz. Este proyecto se compone de dos grandes subgrupos, la parte mecánica y la parte eléctrica o electrónica. De estas dos, nos hemos centrado en la parte mecánica. Que se descompone en varios subconjuntos que son; la base del aerogenerador, la jaula completa y el posicionamiento o la parte superior del aerogenerador. Cada subconjunto se divide en mas subconjunto y finalmente en cada componente. Para ello se ha realizado un pequeño estudio aerodinámico de las zonas ideales de colocación del aerogenerador, altura mínima de colocación para una optima generación. Por otra parte, para la elección del numero de alabes del rotor se ha tomado en cuenta un estudio realizado en un túnel de viento realizado por Ben F. Blackwell, Robert E. Sheldahl y Louis V. Feliz. En la que se llega a la conclusión que mas alabes no aumenta la eficiencia del aerogenerador. Por lo que se optó por un aerogenerador de dos alabes. Puesto que la eficiencia era pequeña debido a que cuando el aire golpea en un rotor desnudo, disminuye la velocidad de giro de éste por que el aire golpea en sus partes cóncavas y convexas generando fuerzas en sentidos opuestos. Por lo que se desarrollo un estator para la canalización del flujo del aire a los alabes del rotor. Este estator es de aberturas regulables según el caudal de aire que se disponga, también funciona como mecanismo de seguridad en caso de velocidades muy grandes de viento, para evitar que el rotor se embale y genere daños dentro de este. Este mecanismo de posicionamiento de los alabes del estator se regulan mediante un PLC que tiene varios sensores por el aerogenerador para abrir o cerrar el estator cuando haga falta. Debido a que el estator es semiautomático, se han previsto una serie de medidas de prevención de riesgos para evitar daños físicos. También es necesario que se coloque una barandilla que limite el espacio del aerogenerador o por el contrario delimitar el acceso de las azoteas a personal autorizado. El posicionamiento de los alabes del estator se controlan desde la parte superior del aerogenerador, mediante un motor step, un reductor y un disco del cual salen vástagos con garfios en el extremo que se unen al alabe móvil. La fijación entre vástago y garfio se realiza mediante un pasador. El motor step es quien proporciona un torque pequeño que al pasar por el reductor aumenta hasta darnos el par necesario para mover el conjunto de los alabes del estator con rachas de viento hasta . El motor step va fijado mediante una brida metálica al soporte de reductor para evitar que se mueva. El reductor se fija a la pieza mediante la cual pivota el disco de posicionamiento. La pieza de pivote se le han realizado una serie de rebajes disminuir el peso, por lo que para su conformado se realizará mediante inyección de plástico al igual que el garfio y el disco de posicionamiento. El aerogenerador esta sujeto mediante seis pilares inferiores y un pilar central que se encarga de sustentar el rotor. Estos pilares reparten el peso del aerogenerador y a su vez sostienen la pletina exterior que esconde los elementos que hay debajo como; la multiplicadora, el alternador, el cardan y el PLC. La pletina tendrá una abertura por la que el operario tendrá acceso a sus partes. La pletina exterior estará formada por varias láminas de acero unidas por cordones de soldadura. La pletina estará sujeta mediante tornillería a los pilares. El montaje de los subconjuntos se realizarán en el sitio donde se vaya a colocar el aerogenerador a excepción del reductor que es posible su montaje en taller. Previamente se tendrán que colocar barras roscadas en el suelo de la azotea para la posterior colocación y amarre de los pilares. En ese instante se colocará la multiplicadora y el alternador. La jaula junto con los alabes se montará encima de los pilares y a su vez se colocará el rotor. Posteriormente se colocará la tapa y el mecanismo de posicionamiento de los alabes y la cúpula. Una vez fijado el rotor se colocará el cardan que unirá rotor y multiplicadora. Se colocará el acople entre alternador y la multiplicadora. Se finalizara con el cierre de la pletina. Se colocarán los aparatos electrónicos que harán que el aerogenerador se comporte como un aparato semiautomático. En un compartimento dentro del edificio se colocarán baterías que acumularán la energía generada. En este habitáculo se colocará un aparato donde se visualice la potencia que se esta generando así como la velocidad de rotación y la velocidad del viento. Junto a este aparato un pulsador de parada de emergencia. Alrededor del aerogenerador se colocarán señales que indiquen los peligros que se pueden dar así como, las precauciones a tener en cuenta. Las medidas vendrán escritas en un documento junto con los mantenimientos que se han de dar. En la puerta de acceso a la azotea y en la ventana de acceso a los interiores del aerogenerador habrá un resumen del documento anteriormente descrito.