Vibro-acoustic characterization of railway wheelsapplication to sandwich-type constrained layer damping solutions

Resumen

Los continuos avances del ferrocarril lo han convertido hoy en día en uno de los medios de transporte más eficientes en términos energéticos. Sin embargo, debido a su expansión, las exigencias medioambientales también se han hecho más rigurosas, en especial aquellas referentes al ruido emitido por el mismo. En esta línea, diversos autores han llevado a cabo un estudio exhaustivo tanto de la predicción del ruido generado por el ferrocarril como del diseño de soluciones para su reducción. Entre las diferentes fuentes de ruido, la rueda representa un componente importante y su análisis específico ha suscitado el interés de muchos investigadores. Así, se ha llegado a la conclusión de que aumentar el amortiguamiento de la rueda es un método efectivo para reducir el ruido generado por la misma. En este sentido, el concepto de rueda amortiguada es equivalente a rueda insonorizada. Esta tesis se ha centrado en desarrollar una metodología para la caracterización acústica de ruedas ferroviarias, tanto con soluciones amortiguadoras como sin ellas. Ésta podrá servir como herramienta flexible y de bajo coste computacional que acompañe a las empresas en las etapas de diseño de ruedas de ferrocarril silenciosas. Por otro lado, entre las soluciones disponibles hoy en día, los amortiguadores multicapa tipo sándwich presentan unas posibilidades de diseño superiores al resto de soluciones, pudiéndose adaptar para solventar problemas de ruido de diversas características. Sin embargo, aún cuando se sabe que se usan en la actualidad en ruedas de ferrocarriles, se echa en falta un estudio exhaustivo de los mismos. Este es el vacío que pretende llenar esta tesis, realizando un análisis completo de este tipo de solución, desde el entendimiento de su mecanismo de reducción de ruido, su modelización y la influencia de sus parámetros, hasta la predicción teórica de su eficiencia. Como conclusión, esta tesis presenta unas metodologías para (1) la evaluación de ruedas de ferrocarril sin insonorizar, (2) la comparación numérica de sistemas insonorizadores, (3) el modelado y diseño de soluciones basadas en amortiguadores multicapa tipo sándwich y (4) la predicción teórica de la efectividad de las mismas al ser instaladas en una rueda de ferrocarril.