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Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Conocer la información modal del campo completo de una estructura permite detectar la localización y magnitud de daño en materiales compuestos. Estos datos pueden ser captados usando cámaras estereoscópicas de alta velocidad usando un sistema de correlación de imágenes digitales (DIC). Este sistema permite medir un elevado número de grados de libertad de manera simultánea de forma óptica sin afectar al sistema.\par La información modal recabada es de interés para el desarrollo de indicadores de daño que sean capaces de identificar el daño por delaminación en un panel compuesto tipo panal de abeja usando el sistema anteriormente nombrado.\par Sin embargo, la información obtenida no está exenta de ruido experimental y es mediante la aplicación de metodologías de suavizado, que se reconstruyen datos faltantes y se reduce el ruido experimental. El objetivo de este trabajo de título consiste en desarrollar, implementar y comparar distintas metodologías de reducción de ruido experimental.\par La información modal utilizada consiste en muestras de paneles de geometría plana tipo sándwich con núcleos del tipo panal de abeja, las cuales fueron excitadas en rangos cercanos a sus frecuencias naturales, captadas por el sistema DIC y se identificaron algunos modos de vibración. Las metodologías de reducción de ruido fueron aplicadas a esta información, luego se utilizó un indicador de daño basado en la curvatura y finalmente se compararon los resultados utilizando el algoritmo \textit{Intersection Over Union}.\par El primer método consistió en realizar un suavizado robusto de datos con valores faltantes, el segundo método consistió en realizar un suavizado de datos utilizando procesos Gaussiano y el tercer método consistió en suavizar los datos de desplazamiento utilizando un modelo basado en elementos finitos. Luego de la implementación de cada metodología, se calcularon las curvaturas de los modos utilizando 2 métodos, el primero basado en diferencias finitas y el segundo basado en point least-square (PLS), finalmente se hizo uso de \textit{Gapped Smoothing Method} (GSM) para construir los indicadores de daño.\par Se concluyó que la metodología de suavizado robusto de datos con valores faltantes presenta los mejores resultados, asociando el cálculo de la curvatura al método PLS, ya que mostró ser sensibles al daño, en comparación al método diferencias finitas que mostró ser sensible al ruido. Los resultados fueron abalados por comparación utilizando el algoritmo \textit{Intersection Over Union}.\par / CONICYT

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniera Civil Eléctrica / La Tomografía de Ruido Ambiente (ANT) consiste en una técnica de busca modelar áreas y estructuras cuya novedad es que utiliza el ruido ambiente como herramienta. Este tipo de señal suele ser eliminada en técnicas como la Tomografía Sísmica (TS), la cual es la más ampliamente utilizada, especialmente en el área de la minería para la exploración de yacimientos. A diferencia de ANT, ésta hace uso señales de alta energía como terremotos y explosiones artificiales, por lo tanto, dentro de su procesamiento elimina este ruido. En zonas con baja actividad sísmica no es posible utilizar TS, por lo que es necesario desarrollar técnicas alternativas. ANT es una de las opciones que cumple, además de ser amigable con el medio ambiente. Una de las problemáticas tanto de ANT es que no cuenta con un ground-truth. Dado esto, no se puede saber con certeza qué tan cercano es el modelo estimado a la realidad. Para intentar resolver esto, actualmente sismólogos contrastran los resultados provenientes de ST o usan información de previo conocimiento del área, pero no es suficiente. Era necesario el desarrollo de una plataforma sintética, que fuera lo más cercano a la realidad posible. Sobre ésta se implementa la técnica de tomografía de ruido, con el objetivo de identificar las variables que influyen en la estimación, tales como la posición de estaciones, la frecuencia de la fuente, velocidad del medio, entre otras. También esta plataforma debe cuenta con un ground-truth para determinar los errores de estimación. En el presente trabajo, ésta plataforma fue implementada en lenguaje Python. Cada etapa de la metodología y fue probada sobre tres escenarios sintéticos con diferentes caracteríasticas de estructura. Se estudiaron las variables de interés y se realizó un análisis sobre cada etapa. También se logró entregar una visualización clara y apropiada de los resultados. Este trabajo sirvió para crear una base de conocimiento sobre esta nueva técnica para que pueda continuar siendo desarrollada y mejorada. Diversas mejoras potenciales fueron identificadas y se entregaron diversas soluciones para su posterior implementación en futuras campañas para el mejor provecho de los recursos existentes. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Proyecto CORFO 14IDL4-300327 EXPLORACIÓN MINERA POR TOMOGRAFÍA SÍSMICA

Doctor en Ingeniería Eléctrica / In this work a set of robust tools for noise reduction and feature detection in radar and ladar environment data for outdoor robotic applications have been developed. One of these tools is a new noise reduction technique for radar data which combines the well known spectral noise subtraction with the standard constant false alarm rate (CFAR) detectors and binary integration. The resulting method exhibited a relatively low time complexity compared to other state-of-the art noise reduction techniques, the Wiener filter and Wavelet denoising, while retaining a higher Signal-to-Noise ratio. The method was tested with real data from a local park captured with a scanning radar mounted on a robot platform and with SAR data available from NASA/JPL UAVSAR missions. The second component of this framework is the extension of the standard CFAR detectors used in radar data to be used with 3D ladar point cloud data. More generally, these extensions can be used with any kind of 3D point cloud data which comply with the stochastic CFAR assumptions. The extended CFAR detectors are capable of processing a 2D projected version of the 3D data or they can work directly on the 3D point cloud. The main modifications to the original methods include making the CFAR window size parameter an adaptive one and adding the capability to work with sparse data, in contrast to dense data which is what the original methods expect. The extended CFAR detectors show a more robust performance than other methods when the point cloud data contains high noise and clutter rates. The output of these detector applied to ladar 3D data could then be used for algorithms requiring high accuracy in the detection, for instance, the Iterative Closest Point (ICP) registration method. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el Programa de Becas para estudios de Doctorado año 2010 de CONOCYT

Tesis para optar al grado de Magíster en Administración (MBA) / Pablo Opitz [Parte I], Matías Orellana [Parte II] Autores no autorizan el acceso a texto completo de su documento / El presente proyecto tiene como finalidad el apoyar a un equipo de 4 jóvenes recién egresados de ingeniería acústica, en la creación de una nueva empresa para la prestación de servicios relacionados a su profesión. Zonacústica será una empresa de ingeniería y consultoría que aprovechará los conocimientos y habilidades del equipo de ingenieros acústicos recién egresados. Los servicios contemplados en el presente trabajo serán el core de negocio de la empresa y por ello se excluye del proyectos los servicios adicionales que podrían prestar los ingenieros. El mercado abordado es bastante específico y ha tenido una creciente alza, por un lado se encuentran las nuevas tendencias a llevar vidas más saludables, como también nuevas normas que rigidizan el control de fuentes emisoras de ruido. Esto último ha llevado a que los temas acústicos y de control de ruidos, en espacios abiertos y cerrados, hayan tomado tal relevancia que generan a una creciente demanda por los servicios considerados el siguiente trabajo. En paralelo se plantea un nuevo modelo de operación, en que todo trabajador “core”, o sea que esté en función de proveer soluciones de negocio, tendrá una participación en acciones de la sociedad. Con esto se busca que la empresa pueda operar a bajos costos, y traspasarlo en parte a precio a los clientes. Esto se puede ver, ya que cada consultor no tendrá jefaturas, implicando una estructura más plana, que será ágil y omitirá costos de operación. A su vez se generará un sentimiento real de compromiso hacia la compañía, que debiese traspasarse en aumento en la cantidad de proyectos y su calidad, factor que nos distinguirá sobre otras compañías. Como una ventaja destacable a desarrollar en el proyecto, es que se incluye una alianza estratégica con Christian Gerard, quien es socio fundador de una de las consultoras más importantes del rubro y experto en temas de acústicas, Control Acústico. Esta alianza consiste en que de esa consultora se nos derivará todos los proyectos que la empresa no pueda o quieran tomar, esto será a cambio de un porcentaje de los ingresos y en el tiempo participación en la compañía. En la actualidad los integrantes de esta sociedad ya han realizado algunos trabajos, pero de manera particular. Financieramente el proyecto es rentable y genera crecimiento en el tiempo, esto se explica a la relativa baja inversión inicial de $13.309.990, los cuales serán provistos en partes iguales por los 5 socios fundadores. Esta inversión se asignará principalmente para compra de equipamientos para ofrecer los servicios, sonómetros, software de modelación sonométrica, computadores y una camioneta. Dado que estamos en el rubro de consultoría y el conocimiento y experiencia tienen alto valor, los costos fijos son relativamente bajos, pudiendo alcanzar el punto de equilibrio vendiendo 102 hh en el mes, equivalentes a 6 - 7 proyectos estándar. El proyecto presenta estado resultados bastante convenientes, un VAN a 5 años de 111 millones de pesos con una TIR de 93,83%. Por lo tanto la recomendación es ejecutar el proyecto. También es importante considerar que este proyecto dará trabajo a 5 personas, de los cuales 4 son ing. acústicos, carrera reconocida por la baja empleabilidad y por lo mismo, para el equipo de este proyecto se hace más atractivo aún. Finalmente el proyecto desarrollará para servir de fuente laboral a los socios ingenieros acústicos, ya que actualmente la remuneración en promedio de la carrera es baja y por ello a través de esta empresa se les podrán alcanzar salarios más elevados y a su vez obtener las utilidades generadas. Es por esto que el proyecto no está abierto a nuevos inversionistas.

Si se equipara la geo-referenciación descubierta de los establecimientos educacionales con su cercanía a las vías urbanas, que son fuentes emisoras de sonidos de dB por sobre lo recomendado, se obtiene que el ruido se transforma en otro factor que incide en la percepción auditiva de los estudiantes. Problemas como la pérdida de concentración, lenta adquisición del lenguaje o efectos somáticos como la frustración y el aumento en la presión sanguínea, son algunas de las consecuencias que conlleva la exposición al ruido en los sujetos. Para invertir esta situación, se actuará sobre la adaptabilidad. En donde esta se ve conjugada por un factor de personalización en el objeto o sistema a diseñar y en la capacidad del ver al usuario, su contexto y la fuente de ruido como parámetros insertos en un Sistema Complejo, y que consiguientemente pueden ser relacionados para alcanzar formas emergentes. Se disminuirá la intensidad de ruido, medida en dB, que existe en una sala de clases. Esto para mejorar la calidad acústica del aula y permitir a los alumnos de ese contexto un mejoramiento en su de aprendizaje. Se generarán instrumentos y un método que permita la captura, análisis e ingreso de datos en un software generativo y se realizará mediante el diseño generativo una definición reglada de parámetros y componentes, que permita el desarrollo de una solución acústica con forma emergente. Así se podrá explorar la Personalización Masiva como método de fabricación, para así generar una solución dedicada al contexto.

Ingeniero Civil Electricista / Actualmente la industria se esfuerza por disminuir la tasa de enfermedades laborales, con especial énfasis en el caso de la silicosis. Para ello el principal elemento de control es la máscara de protección respiratoria. Sin embargo ésta, introduce otro problema: bloquea la salida clara de la voz e impide la comunicación. Además, como el ambiente está dominado por altos niveles ruido, los trabajadores optan por no usarla a la hora de transmitir los mensajes, perdiendo toda protección. En este contexto nace la idea de resolver esta disyuntiva: proteger y simultáneamente permitir la comunicación. El objetivo de este trabajo es desarrollar un nuevo dispositivo para máscaras respiratorias, que permita comunicarse por voz sin la necesidad de quitársela. Estando además acoplado a los sistemas de radios portátiles, permite la comunicación sin tener que hacer uso del botón push-to-talk , liberando al operario de tener que ocupar sus manos al comunicarse. Se propone una solución en forma de un detector de comandos de voz que active/desactive el canal. Para ello, se analiza la necesidad de mejorar la calidad del audio ante efectos como la respiración del operario y ruidos externos. El trabajo se divide en cuatro etapas: cancelación de ruido, para disminuir los niveles de ruido externo que enmascaran la voz; filtrado de señales, para disminuir el paso de sonidos molestos que no estén en el rango de la voz; reconocimiento de voz, para crear un detector de comandos y finalmente, la activación del canal, con el propósito de abrir el canal de la radio con la voz remplazando al botón push-to-talk . Los resultados indican que es posible reducir hasta en 20 dB los niveles de ruido externo manteniendo los de la voz, bajo ruido ambiental de hasta 100 dB. El filtrado elimina considerablemente las frecuencias de audio no deseadas, pudiéndose aplicar en diferentes rangos volviendo el sistema adaptable. El detector de comandos en ambientes con bajos niveles de ruido funciona correctamente. Sin embargo, para aquellos en los cuales las condiciones de ruido son muy adversas los resultados no son tan positivos. La activación del canal de comunicación logra el objetivo final y ante un correcto reconocimiento abre la comunicación entre las radios. Dado que el sistema de activación entrega la suficiente independencia como para ser integrado a cualquier dispositivo, se propone controlar otros sistemas de interés a través comandos de voz dictados desde la máscara. De todos modos, como punto de partida, debe considerar la mejora del sistema de reconocimiento por uno mas robusto que no falle ante condiciones de ruido extremo.

[EN] The work presented here focuses on the study of the acoustic behavior of rigid structure granular materials derived from natural products. Lightening materials are employed in construction. Severals products are extracted directly from quarry, being processed in industrial treatment plants to obtain the required properties. These materials do not contribute to environmental pollution from the point of view of the product nature. Products as arlite and vermiculite are available in the market with different particle sizes. These materials have very interesting properties: they exhibit high porosity, withstand high temperatures, have advantages from an economic point of view and their density is low. These lightweight materials are used in applications as loose material for various purposes: gardening, filling landfills or thermal insulation, among other examples. However, porous granular products obtained from expanded clay aggregates or vermiculite in cement mortar open a wide field of possibilities: acoustic screens to reduce acoustic impact in public or residential areas, absorbent material seen or hidden for walls and ceilings, etc. The potential of these granular materials in construction is interesting as they allow formation of prefabricated panels with multiple aesthetic geometries obtained under formwork molds. In this thesis the use of such composites is proposed in order to increase the sound attenuation in industrial noise control devices, such as silencers used in energy production plants, combustion engines, ventilation systems and air conditioning. To do this, the evaluation of properties as well as acoustic and non-acoustic parameters is carried out of various particle sizes obtained with arlite and vermiculite and the acoustic absorption coefficient is also obtained. The high temperature resistance of the granular material enables their use in severals industrial applications, including those discussed above in the field of industrial noise control devices. The feasibility of the solutions examined and proposed in this PhD thesis as sound-absorbing material to use inside silencers is an aspect to consider and its application in this sector is studied. It is interesting to obtain a granular product with sufficient consistency. As it is shown in the work , the amount of cement used in the preparation of the mortar sets the grain size of the final product and is decisive for a lightweight strength material in practical applications. The influence of the dosing of raw materials in the preparation of the mixture is analyzed. This effect is very important in vermiculite. After an exhaustive process, five granular compounds (2 from arlite and 3 from vermiculite) with different grain size are analized and acoustically studied. Sound absorption coefficient and flow resistivity are experimentally measured. Other non-acoustic parameters such as porosity, tortuosity and pore size distribution were experimentally determined. The implementation of these parameters in a theoretical model to predict acoustic performance has allowed the quantification of the sound absorption quickly and accurately without using the impedance tube. Of the various approaches available in the literature, Horoshenkov and Swift model for acoustical prediction in granular materials is selected due to its accuracy and the reduced number of parameters involved, as well as the possibility of obtaining these parameters with the available experimental equipment of the research team within which this PhD thesis is framed. The potencial and viability of these developed granular products for noise control in industrial applications (mufflers used in power production plants, engines, ventilation systems, etc.) is analyzed in the test bench available at the Department. / [ES] La memoria aquí presentada se centra en el estudio del comportamiento acústico de materiales granulares de estructura rígida obtenidos a partir de productos naturales. En el sector de la edificación se dispone de materiales con baja densidad que se emplean asiduamente en la construcción. Entre ellos, los productos que son extraídos directamente de cantera, procesados en planta de tratamiento industrial para obtener las propiedades adecuadas, no suponen una carga medioambiental desde el punto de vista de la naturaleza del material. Productos como la arlita y la vermiculita se encuentran disponibles en el mercado con distintas granulometrías. Estos materiales tienen propiedades muy interesantes: presentan alta porosidad, soportan altas temperaturas, son ventajosos desde un punto de vista económico y disponen de baja densidad. Estos materiales ligeros se utilizan en diversas aplicaciones como material suelto para diversos fines: jardinería, relleno de terraplenes o aislante térmico, entre otros ejemplos. Sin embargo, la obtención de productos granulares porosos mediante la utilización de agregados de arlita o vermiculita en la preparación del mortero de cemento abre un gran campo de posibilidades: pantallas acústicas para reducción del impacto acústico en zonas públicas o residenciales, material absorbente de aporte visto u oculto en paredes y techos, etc. El potencial que ofrecen estos materiales granulares en la construcción es muy importante ya que permiten la conformación de paneles prefabricados con múltiples geometrías estéticas obtenidas en base a unos moldes de encofrado. En la presente Tesis Doctoral se plantea además la utilización de este tipo de materiales compuestos con vistas a aumentar la atenuación sonora en dispositivos de control de ruido industriales, tales como los silenciadores utilizados en plantas de producción de energía, motores de combustión, sistemas de ventilación y aire acondicionado. Para ello, se lleva a cabo la obtención de propiedades y parámetros acústicos y no acústicos de diversas granulometrías con arlita y vermiculita y se evalúan las posibilidades acústicas de estos productos porosos mediante el análisis detallado del coeficiente de absorción. La alta resistencia a la temperatura del material granular obtenido posibilita su uso en un amplio abanico de aplicaciones industriales, entre las que se incluyen las comentadas anteriormente en el ámbito de los dispositivos de control de ruido industriales. La viabilidad de las soluciones estudiadas y propuestas en esta Tesis Doctoral como material fonoabsorbente a utilizar en el interior de silenciadores es un aspecto a tener en cuenta y se estudia su aplicación en este sector. Resulta significativo destacar que es importante obtener un producto granular con suficiente consistencia. Como se muestra en el trabajo realizado, la cantidad de cemento empleada en la preparación del mortero configura el tamaño de grano del producto final y es determinante para obtener un material ligero y con resistencia adecuada para aplicaciones prácticas. Se analiza la influencia de la dosificación de las materias primas en la preparación de la mezcla, estudiando su efecto en mayor detalle sobre la vermiculita ya que es muy sensible a pequeños cambios en las dosificaciones. Por su parte, la arlita, tiene un comportamiento totalmente distinto, resultando un material muy resistente en comparación con la vermiculita. Tras un proceso exhaustivo, se han seleccionado 5 compuestos granulares (2 de arlita y 3 de vermiculita) con distinto tamaño de grano para ser analizados y estudiados en detalle desde un punto de vista acústico en diversas campañas de mediciones experimentales. Dada su relevancia, se ha determinado el coeficiente de absorción acústica y la resistividad al flujo. Otros parámetros no acústicos, como la porosidad, la tortuosidad y la distribución de tamaño de poro se han determinado de modo experimental. La / [CA] La memòria ací presentada es centra en l'estudi del comportament acústic de materials granulars d'estructura rígida obtinguts a partir de productes naturals. En el sector de l'edificació es disposa de materials amb baixa densitat que s'empren assíduament en la construcció. Entre ells, els productes que són extrets directament de pedrera, processats en planta de tractament industrial per a obtindre les propietats adequades, no suposen una càrrega mediambiental des del punt de vista de la naturalesa del material. Productes com l'arlita i la vermiculita es troben disponibles en el mercat amb distintes granulometries. Estos materials tenen propietats molt interessants: presenten alta porositat, suporten altes temperatures, són avantatjosos des d'un punt de vista econòmic i disposen de baixa densitat. Estos materials lleugers s'utilitzen en diverses aplicacions com a material solt per a diversos fins: jardineria, farcit de terraplens o aïllant tèrmic, entre altres exemples. No obstant això, l'obtenció de productes granulars porosos per mitjà de la utilització d'agregats d'arlita o vermiculita en la preparació del morter de ciment obri un gran camp de possibilitats: pantalles acústiques per a reducció de l'impacte acústic en zones públiques o residencials, material absorbent d'aportació vist o ocult en parets i sostres, etc. El potencial que oferixen estos materials granulars en la construcció és molt important ja que permeten la conformació de panells prefabricats amb múltiples geometries estètiques obtingudes basant-se en uns motles d'encofrat. En la present Tesi Doctoral es planteja a més la utilització d'este tipus de materials compostos amb vista a augmentar l'atenuació sonora en dispositius de control de soroll industrials, com ara els silenciadors utilitzats en plantes de producció d'energia, motors de combustió, sistemes de ventilació i aire condicionat. Per a això, es du a terme l'obtenció de propietats i paràmetres acústics i no acústics de diverses granulometries amb arlita i vermiculita i s'avaluen les possibilitats acústiques d'estos productes porosos per mitjà de l'anàlisi detallat del coeficient d'absorció. L'alta resistència a la temperatura del material granular obtingut possibilita el seu ús en un ampli camp d'aplicacions industrials, entre les que s'inclouen les comentades anteriorment en l'àmbit dels dispositius de control de soroll industrials. La viabilitat de les solucions estudiades i propostes en esta Tesi Doctoral com a material fonoabsorbent a utilitzar en l'interior de silenciadors és un aspecte a tindre en compte i s'estudia la seua aplicació en este sector. Resulta significatiu destacar que és important obtindre un producte granular amb suficient consistència. Com es mostra en el treball realitzat, la quantitat de ciment empleada en la preparació del morter configura la grandària de gra del producte final i és determinant per a obtindre un material lleuger i amb resistència adequada per a aplicacions pràctiques. S'analitza la influència de la dosificació de les matèries primeres en la preparació de la mescla, estudiant el seu efecte en major detall sobre la vermiculita ja que és molt sensible a xicotets canvis en les dosificacions. Per la seua banda, l'arlita, té un comportament totalment distint, resultant un material molt resistent en comparació amb la vermiculita. Després d'un procés exhaustiu, s'han seleccionat 5 compostos granulars (2 d'arlita i 3 de vermiculita) amb distinta grandària de gra per a ser analitzats i estudiats en detall des d'un punt de vista acústic en diverses campanyes de mesuraments experimentals. Donada la relevancia, s'ha determinat el coeficient d'absorció acústica i la resistivitat al flux. Altres paràmetres no acústics, com la porositat, la tortuositat i la distribució de grandària de porus s'han determinat de manera experimental. La implementació d'estos paràmetres en un model teòric de comportament / Esquerdo Lloret, TV. (2015). DESARROLLO DE MODELOS DE COMPORTAMIENTO ACÚSTICO Y CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DE MATERIALES ELABORADOS CON ALIGERANTES PARA LA CONSTRUCCIÓN. APLICACIÓN A SISTEMAS DE CONTROL DE RUIDO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59463

La tesis tiene por objeto de estudio la protección jurídica de los hombres de mar frente a los riesgos derivados de la exposición al ruido. Para poner en evidencia que los niveles de ruido a bordo, en algunos espacios de trabajo, son altos, se cuantifican los niveles de los focos de ruido en el buque, su composición espectral y la forma de evaluarlos de forma aproximada mediante formulas semiempiricas. Posteriormente se analizan los niveles globales detectados en algunos tipos característicos de buques mercantes y las reducciones de intensidad que se alcanzan aplicando las técnicas habituales de insonorización. Tras examinar los efectos generales de la exposición al ruido y los particulares que tiene desde el punto de vista de la salud laboral, se termina incardinando la protección jurídica de los hombres de mar dentro del bloque normativo protector general.

[ES] El ruido de rodadura es un fenómeno producido debido a la interacción entre la rueda y el carril e inducido por las pequeñas irregularidades existentes en la superficie de ambos. Dichas irregularidades, conocidas como "rugosidad", provocan que se genere una vibración tanto en la rueda como el carril cuando el tren circula a una cierta velocidad, lo que consecuentemente lleva a la aparición de radiación acústica. Esto conforma una de las fuentes de molestias más relevantes y principal origen de la contaminación acústica producida por los trenes al circular por regiones urbanas densamente pobladas. Así, el objetivo de esta Tesis es el desarrollo de una metodología integral para la obtención de diseños de rueda viables mediante el uso de Algoritmos Genéticos (AG) con la finalidad de minimizar el ruido de rodadura asociado. Al desarrollar los mencionados algoritmos de optimización, el Método de Elementos Finitos (MEF) se combina con la parametrización geométrica de las diferentes tipologías de diseño de rueda analizadas, descritas en función de aquellos parámetros más relevantes para la presente investigación. Se hace uso de modelos linealizados en el dominio de la frecuencia, capaces de resolver la dinámica completa del sistema a partir de las correspondientes mallas de la sección transversal. La obtención de la potencia acústica radiada se lleva a cabo mediante el empleo de una formulación semi-analítica para el cálculo de la eficiencia acústica de la rueda y al uso de un Modelo de Fuentes Equivalentes (MFE) en el carril. El desarrollo teórico, además, es validado con el software comercial de referencia en el campo de investigación, TWINS, en el cual se basa. A lo largo de los procedimientos de optimización, se realiza un análisis de fatiga en cada diseño de rueda considerado con el fin de asegurar su viabilidad estructural, lo que actúa como una restricción de "pena de muerte" en el algoritmo. Además, se desarrolla un procedimiento de identificación modal que permite caracterizar los modos de vibración y clasificarlos según su número de diámetros y circunferencias nodales. Seguidamente, se exploran dos formulaciones diferentes de la función objetivo: una centrada en reducir directamente el ruido radiado, llamada LA;W -min; i otra centrada en disminuir el ruido de rodadura maximizando la media de las frecuencias naturales de los modos de vibración, conocida como NF-max. En la metodología LA;W -min, se minimiza la suma en energía del nivel de potencia acústica expresado en dB(A). Para el caso de NF-max, se desplazan las frecuencias naturales a regiones de frecuencia donde la amplitud de rugosidad es menor. Se consideran diversas aproximaciones: la inclusión de esquemas de perforación y la modificación de la forma de su sección transversal. Además, también se ha estudiado la influencia en el ruido de la variación de las propiedades geométricas del carril y viscoelásticas de la vía. Como resultado de esta Tesis se han conseguido diversos modelos más silenciosos de rueda ferroviaria, con reducciones en el ruido de rodadura de hasta 5 dB(A). Cuando se considera el sistema ferroviario completo,se siguen consiguiendo mejoras en la potencia acústica radiada con los diseños de rueda resultantes. Además, se analizan las correlaciones entre la maximización de las frecuencias naturales y la atenuación del nivel de potencia acústica, estableciendo NF-max como una metodología adecuada para los casos en que se priorice la eficiencia computacional. La sensibilidad del problema a los espacios de diseño seleccionados y la adecuación del uso de AG se estudian también con la obtención de Superficies de Respuesta. Adicionalmente, se han establecido relaciones entre la variación de los parámetros geométricos y la disminución en la radiación acústica asociada, así como se ha propuesto la reubicación de los modos de vibración a lo largo del espectro en frecuencia com / [CA] El soroll de rodament és un fenomen causat per la interacció entre la roda i el carril i induït per les xicotetes irregularitats presents a les seues superfícies. Aquestes irregularitats, conegudes amb el nom de "rugositat", provoquen que es genere una vibració tant a la roda com al carril en circular el tren a una certa velocitat, el que conseqüentment du a l'aparició de radiació acústica. Açò conforma una de les fonts de molèsties més rellevants i el principal origen de la contaminació acústica generada pels trens al seu pas per regions urbanes densament poblades. Així, l'objectiu d'aquesta Tesi és el desenvolupament d'una metodologia integral per a l'obtenció de dissenys de roda viables mitjançant l'ús d'Algoritmes Genètics (AG) amb la inalitat de minimitzar el soroll de rodament associat. Al desenvolupar els esmentats algoritmes d'optimització, el Mètode d'Elements Finits (MEF) es combina amb la parametrització geomètrica de les diferents tipologies de disseny de roda analitzades, descrites en funció d'aquells paràmetres més rellevants per a aquesta investigació. Es fa ús de models linealitzats en el domini de la freqüència, capaços de resoldre la dinàmica completa del sistema a partir les corresponents malles de secció transversal. La obtenció de la potència acústica radiada es du a terme mitjançant la utilització d'una formulació semi-analítica per al càlcul de l'eficiència acústica de la roda i l'ús d'un Model de Fonts Equivalents (MFE) amb el carril. El desenvolupament teòric s'ha validat amb el software comercial de referència al camp d'investigació, TWINS, en el qual es basa. Al llarg dels procediments d'optimització, es realitza una anàlisi de fatiga a cada disseny de roda considerat amb la finalitat d'assegurar la seua viabilitat estructural. S'ha desenvolupat un procediment d'identificació modal que permet caracteritzar els modes de vibració i classificar-los d'acord al seu número de diàmetres i circumferències nodals. També, s'exploren dos formulacions diferents de la funció objectiu: una centrada en reduir directament el soroll radiat, anomenada LA;W -min; i altra centrada en disminuir el soroll de rodament maximitzant la mitja de les freqüències naturals dels modes de vibració, coneguda com NF-max. D'aquesta manera, en la metodologia LA;W -min, es minimitza la suma en energia del nivell de potència acústica expressat en dB(A). Per al cas de NF-max, es desplacen les freqüències naturals a regions de freqüència on l'amplitud de rugositat és menor. Es consideren diverses aproximacions: la inclusió d'esquemes de perforació i la modificació de la forma de la seua secció transversal, establint el radi com un valor fixe en un cas i utilitzant-lo com un paràmetre d'optimització més en l'altre. A més a més, s'ha estudiat la influència en el soroll de la variació de les propietats geomètriques del carril i viscoelàstiques de la via. Com a resultat d'aquesta Tesi s'han aconseguit diversos models de roda ferroviària més silenciosos, amb reduccions en el soroll de rodament de fins a 5 dB(A). Quan es considera el sistema ferroviari complet amb tots els seus components, es segueixen aconseguint millores en la potencia acústica radiada amb els dissenys de roda resultants. A més a més, 'analitzen les correlacions entre la maximització de les freqüències naturals i l'atenuació del nivell de potencia acústica, establint NF-max com una metodologia adequada pels casos en que es prioritza l'eficiència computacional. La sensibilitat del problema als espais de disseny escollits i l'adequació de l'ús de AG s'estudia també mitjançant l'obtenció de Superfícies de Resposta (SRs) per als paràmetres geomètrics utilitzats. Addicionalment, s'han establert relacions entre la variació dels paràmetres geomètrics i la disminució en la radiació acústica associada, així com s'ha proposat la reubicació dels modes de vibració al voltant de / [EN] Rolling noise phenomenon is produced due to the wheel/track interaction and induced by the small unevenness present in their surfaces. Such unevenness, known as "roughness", causes that vibrations arise in both the wheel and track when the train passes by with a certain speed, that consequently leads to the appearance of acoustic radiation. This kind of noise is one of the most relevant sources of annoyance and the principal focus of the railway acoustic pollution produced by trains operating through highly populated urban regions. Thus, the main goal of the present Thesis is the development of a comprehensive methodology to achieve suitable railway wheel designs through the use of Genetic Algorithms (GAs) with the aim of minimizing the associated rolling noise. When developing the aforementioned optimization algorithms, the Finite Element Method (FEM) is combined with the geometric parametrization of the different wheel design typologies analysed, described as a function of those parameters most relevant for the current research. In order to describe the dynamic behaviour of each component involved in the wheel/track interaction, use is made of linearised models in the frequency domain capable of solving the whole coupled dynamic response from the corresponding cross-section meshes. Subsequent derivation of the radiated sound power from the dynamic information is carried out by applying a semi-analytical formulation that allows for the wheel acoustic efficiency computation, on one hand, and by making use of an Equivalent Sources Model (ESM) in the track, on the other hand. Besides, such theoretical development is validated with the reference commercial software in the field, TWINS, on which it is based. Throughout the optimization procedures, a fatigue analysis is performed on every wheel design considered to assure structural feasibility, that acts as a "death penalty" constraint in the algorithm. Furthermore, a modal identification procedure is developed, which allows to characterize modeshapes and to classify them according to their number of nodal diameters and circumferences. Then, two different formulations of the objective function are explored: one focused on directly reducing radiated noise, named LA;W-min; and another centred on decreasing rolling noise by maximizing the average natural frequency of the modeshapes, called NF-max. Hence, in the LA;W -min methodology, the sum in energy of the wheel Sound poWer Level (SWL) expressed in dB(A) is minimized. For the NF-max case, natural frequencies are shifted to frequency regions where the roughness amplitude content is lower. Different approaches are considered: the inclusion of perforation schemes in the wheel and the variation of its cross-sectional shape, setting the radius as a constant value in one case and using it as an optimization parameter in another. Moreover, the influence on the noise of changing the rail geometric and track viscoelastic properties is also studied. As a result of the present Thesis, several quieter models of railway wheels have been achieved, with rolling noise reductions of up to 5 dB(A). When the whole railway system with all the components is considered, improvements in the radiated sound power remain achieved with the resulting wheel designs. Besides, correlations between maximization of natural frequencies and SWL mitigation are analysed, establishing the NF-max as a suitable methodology for cases when computational efficiency is prioritized. The sensitivity of the problem to selected design domains and the suitability of the use of GAs are also studied with the obtention of Response Surfaces (RSs) for the geometric parameters used. Additionally, correlations are established between the variation of the geometric parameters and the decrease in the associated acoustic radiation, while the shifting of the modeshapes along the frequency domain is proposed as a physical mechanism responsible of the observed sound power decrease. / This thesis has been supported by the Agencia Estatal de Investigación and the European Regional Development Fund (projects TRA2013-45596-C2-1-R and TRA2017-84701-R). / Garcia Andrés, X. (2021). Development of innovative methodologies to reduce railway rolling noise through Genetic Algorithm-based shape optimization techniques [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164194