Diseño de buques de bajo ruido

Las firmas acústicas son de vital importancia en el ámbito naval. Los requisitos específicos dependen del tipo de buque y del uso operativo previsto, y se refieren tanto al ruido radiado submarino permisible como a los niveles de ruido interior a bordo de los buques. Al definir los presupuestos de ruido para todas las unidades del buque, las fuentes de ruido individuales y los componentes, se garantiza que el diseño general siga siendo acústicamente discreto, lo que dificulta la detección del buque. 

Una parte significativa de las vibraciones y ruidos no deseados se origina en la sala de máquinas. El desacoplamiento de la maquinaria, como grupos electrógenos, motores diésel marinos, motores eléctricos, cajas de cambios y bombas, es una medida clave para reducir el ruido radiado bajo el agua. Evita que las vibraciones y el ruido se transmitan directamente desde la maquinaria al casco del barco a través de los cimientos, evitando así la propagación de ondas sonoras en el agua o dentro del buque. 

Ilustración de un submarino visto de perfil, representado en color azul claro sobre fondo azul. El submarino tiene forma alargada y se aprecian algunos detalles, como la torre y las aletas de popa.

Ejemplo de esquema de components

El diagrama muestra las vías de transmisión de las vibraciones y los ruidos en una cadena cinemática mecánica. Las fuentes principales son el motor y la transmisión, que están conectados a la estructura a través de cojinetes y acoplamientos. Las vibraciones se transmiten a los cimientos y a la estructura del barco a través de los niveles de cojinetes superior e inferior, así como del bastidor intermedio. Desde allí pueden propagarse a las zonas adyacentes y, finalmente, irradiarse como ruido submarino o ruido aéreo en las cabinas. La ilustración muestra la conexión entre los componentes mecánicos y los elementos estructurales, que es relevante para el análisis acústico y dinámico.

Diagrama con varios recuadros horizontales unidos por líneas. En la parte superior hay cinco recuadros uno al lado del otro, debajo hay una fila vertical de siete recuadros. Una línea azul va desde el recuadro superior izquierdo hasta el centro de la fila inferior.
Un diagrama con una línea discontinua descendente que muestra varios pequeños picos y caídas. En la parte superior hay un cuadro de texto con la inscripción «Función de transferencia de sonido del acoplamiento de la caja de cambios». A la izquierda está el eje vertical y abajo el eje horizontal, ambos sin etiquetas.
Un gráfico con una línea negra dentada que va de la parte superior izquierda a la parte inferior derecha y muestra varios picos y caídas. En la parte superior hay un cuadro de texto azul claro con la inscripción «Structure-Borne Noise Levels Gearbox» (Niveles de ruido transmitido por la estructura de la caja de cambios). A la izquierda está el eje vertical y abajo el eje horizontal, ambos sin etiquetas.
Diagrama con una línea azul descendente que va de la parte superior izquierda a la parte inferior derecha y muestra varias pequeñas oscilaciones al final. Encima aparece el texto «Sound Transfer Function Engine Coupling» (Función de transferencia de sonido Acoplamiento del motor).
Diagrama con una línea negra irregular sobre fondo blanco. A la izquierda, un eje vertical; abajo, un eje horizontal. Arriba, un campo de texto con la inscripción «Structure-Borne Noise Levels Engine» (Niveles de ruido transmitido por estructuras).
Diagrama con una línea azul discontinua que inicialmente es plana y luego muestra un aumento con un pico a la derecha. En la parte superior se lee «Dynamic Transfer Stiffness Upper Mounts» (Rigidez de transferencia dinámica de los soportes superiores).
Diagrama con una línea azul discontinua que comienza plana y muestra varias ondas ascendentes. En la parte superior se lee «Dynamic Transfer Stiffness Lower Mounts» (Rigidez de transferencia dinámica de los soportes inferiores).
Una ilustración técnica muestra varios componentes interconectados en una disposición horizontal. A la izquierda hay una barra o eje alargado conectado a un elemento más pequeño. A continuación hay un bloque rectangular con un símbolo de engranaje. A la derecha hay un componente alargado más grande con varias líneas paralelas y pequeños círculos, que se encuentra sobre un raíl o plataforma. Alrededor de los componentes hay líneas azules curvas.
Vista explosionada de un componente mecánico con varias piezas individuales, entre ellas componentes cilíndricos y esféricos, dispuestos en línea. Las piezas están unidas por líneas finas con puntos de etiquetado.
Diagrama con una línea gris que va en diagonal desde la parte superior izquierda hacia abajo y luego continúa en horizontal. A la izquierda, un eje vertical; abajo, un eje horizontal. Arriba, un campo de texto con la inscripción «Reference Foundation Impedance» (Impedancia de referencia de la base).
Gráfico en forma de diagrama circular con varias flechas curvas dispuestas alrededor de un elemento central. En el centro hay texto, rodeado de otros campos de texto a lo largo de las flechas. A la derecha hay un área rectangular con texto adicional.
Diagrama con varias líneas de colores que van de izquierda a derecha. Algunas líneas son horizontales, otras ascienden ligeramente. A la izquierda hay un eje vertical y abajo hay un eje horizontal. Arriba hay un campo de texto con la inscripción «Rigid Body Modes» (Modos de cuerpo rígido).
Diagrama con tres líneas: una línea discontinua negra, una línea discontinua roja y una línea punteada negra, todas ellas con una ligera pendiente de izquierda a derecha. A la izquierda, un eje vertical; abajo, un eje horizontal. Arriba, un campo de texto con la inscripción «Límites».

Cómo contribuye la vibroacústica al enfoque holístico de VULKAN

Cuatro pequeños símbolos técnicos alineados, cada uno compuesto por líneas negras y detalles en azul. Las formas parecen representaciones estilizadas de componentes mecánicos o estructurales.

La selección de elementos elásticos, como acoplamientos y soportes resilientes, para aislar maquinaria ruidosa y con intensas vibraciones debe garantizar que se cumplan los niveles límite requeridos en posiciones definidas, es decir, en los cimientos o en (la parte inferior del) bastidor intermedio, sin comprometer otros criterios de rendimiento del sistema. Un análisis exhaustivo requiere tener en cuenta todas las fuentes de ruido relevantes, las propiedades dinámicas dependientes de la frecuencia de los elementos elásticos, así como la interacción entre los componentes a la hora de predecir las vibraciones y el comportamiento del ruido transmitido por la estructura. 

Es igualmente importante tener en cuenta la impedancia de los cimientos y, cuando proceda, las propiedades dinámicas del bastidor intermedio, ya que influyen significativamente en la respuesta vibroacústica global del sistema. Los cálculos necesarios se realizan utilizando la herramienta VULKAN Acoustic Toolbox (VAT) en combinación con simulaciones numéricas avanzadas basadas en el método de elementos finitos. Las variables de entrada más importantes se presentan en la página anterior. Un factor decisivo para el éxito del proyecto es una colaboración estrecha y orientada a la búsqueda de soluciones con los especialistas en acústica del cliente en cada etapa del proceso de diseño.

Medición acústica interna

Dibujo técnico simplificado de un conjunto de máquinas. En el centro, un elemento cilíndrico azul; a la izquierda y a la derecha, componentes grises que parecen soportes o cojinetes.
Banco de pruebas acústicas para acoplamientos
Dibujo técnico simplificado de un conjunto de máquinas. En el centro hay un elemento cilíndrico azul, a la izquierda y a la derecha hay componentes grises que parecen soportes o cojinetes.
Banco de pruebas acústicas para soportes

Las características de ruido estructural de nuestros acoplamientos de caucho altamente flexibles se determinan utilizando un banco de pruebas diseñado a medida en el Centro de Pruebas de VULKAN. Empleando un sistema de doble agitador, podemos medir tanto la pérdida de transmisión como la pérdida de inserción en direcciones axiales, radiales y torsionales, con excitaciones de fuerza dinámica que alcanzan hasta 16 kN. 

Die Körperschalleigenschaften unserer hochflexiblen Gummikupplungen werden auf einem speziell entwickelten Prüfstand im VULKAN Test Center ermittelt. Mit einem Doppel-Schwingungsgenerator können wir sowohl die Übertragungsverluste als auch die Einfügungsverluste in axialer, radialer und torsionaler Richtung bei dynamischen Kraftaufbringungen bis zu 16 kN messen.