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Gaseous fueling of an adapted commercial automotive spark-ignition engine: simplified thermodynamic modeling and experimental study running on hydrogen, methane, carbon monoxide and their mixtures
(Elsevier, 2023) Urroz Unzueta, José Carlos; Diéguez Elizondo, Pedro; Arzamendi Manterola, Gurutze; Arana Burgui, Miguel; Gandía Pascual, Luis; Ingeniería; Ingeniaritza; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
In the present work, methane, carbon monoxide, hydrogen and the binary mixtures 20 % CH4–80 % H2, 80 % CH4–20 % H2, 25 % CO–75 % H2 (by volume) were considered as fuels of a naturally aspirated port-fuel injection four-cylinder Volkswagen 1.4 L spark-ignition (SI) engine. The interest in these fuels lies in the fact that they can be obtained from renewable resources such as the fermentation or gasification of residual biomasses as well as the electrolysis of water with electricity of renewable origin in the case of hydrogen. In addition, they can be used upon relatively easy modifications of the engines, including the retrofitting of existing internal combustion engines. It has been found that the engine gives similar performance regardless the gaseous fuel nature if the air–fuel equivalence ratio (λ) is the same. Maximum brake torque and mean effective pressure values within 45–89 N⋅m and 4.0–8.0 bar, respectively, have been obtained at values of λ between 1 and 2 at full load, engine speed of 2000 rpm and optimum spark-advance. In contrast, the nature of the gaseous fuel had great influence upon the range of λ values at which a fuel (either pure or blend) could be used. Methane and methane-rich mixtures with hydrogen or carbon monoxide allowed operating the engine at close to stoichiometric conditions (i.e. 1 < λ < 1.5) yielding the highest brake torque and mean effective pressure values. On the contrary, hydrogen and hydrogen-rich mixtures with methane or carbon monoxide could be employed only in the very fuel-lean region (i.e. 1.5 < λ < 2). The behavior of carbon monoxide was intermediate between that of methane and hydrogen. The present study extends and complements previous works in which the aforementioned fuels were compared only under stoichiometric conditions in air (λ = 1). In addition, a simple zero-dimensional thermodynamic combustion model has been developed that allows describing qualitatively the trends set by the several fuels. Although the model is useful to understand the influence of the fuels properties on the engine performance, its predictive capability is limited by the simplifications made.
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Sistema basado en tecnología 5G de monitorización psicoacústica del paisaje sonoro en smart cities con offloading computacional dinámico en el Edge
(Sociedade Portuguesa de Acústica, 2020) Segura García, Jaume; Felici Castell, Santiago; Álvarez Calero, José M.; Wang, Qi; López Ballester, Jesús; Fayos, Rafael; Pérez Solano, Juan J.; Arana Burgui, Miguel; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2
En las tecnologías de próxima generación, el control de las molestias por ruido ambiental en una Smart City debería ser lo más eficiente posible. Los sistemas IoT sobre tecnologías 5G ofrecen una gran oportunidad para hacer offloading del cómputo en los nodos sensores, ya que proporciona una serie de nuevos conceptos para el cómputo dinámico que las tecnologías anteriores no ofrecían. En este artículo, se ha implementado un sistema IoT completo basado en tecnología 5G para la monitorización psicoacústica utilizando diferentes opciones para descargar el cómputo a diferentes partes del sistema. Esta descarga se ha realizado mediante el desarrollo de diferentes splittings funcionales de los algoritmos de cálculo de las métricas psicoacústicas. Por último, se muestra una comparación del rendimiento entre los diferentes splittings funcionales y su aplicación con un análisis detallado.
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Visualización de diferencias entre señales envolventes en formato ambisónico
(Sociedad Española de Acústica, 2022) Eguinoa Cabrito, Rubén; Sagasti, Amaia; San Martín Murugarren, Ricardo; Pietrzak, Agnieszka Paula; Arana Burgui, Miguel; Ciencias; Zientziak
Ambisonics es un formato de sonido de esfera completa en el que, en contraste con otros formatos envolventes, los canales no distribuyen la señal que alimenta a cada altavoz. Por ello, cuando se desea cuantificar diferencias entre diferentes codificaciones para evaluar la calidad de diferentes micrófonos ambisónicos, por ejemplo, la comparación directa de los niveles de cada canal no proporciona resultados fácilmente interpretables. En esta comunicación se presenta una aplicación en Matlab que facilita la comparación en tiempo real de señales en formato ambisónico hasta de séptimo orden. Las diferencias en cuanto a distribución espacial de energía sonora se visualizan en una proyección azimutal modificada que preserva las proporciones de las áreas. Para ello, se decodifica cada señal a una malla de altavoces virtuales espaciados uniformemente. Un cálculo posterior de los valores eficaces en cada punto permite representar la distribución de energía de cada señal y evaluar así su imagen espacial. Se muestran, a modo de ejemplo de uso, representaciones de diferentes órdenes de codificación para una misma escena sonora y del efecto sobre señales de primer orden de diferentes técnicas paramétricas de upmixing.
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Diversos errores y dificultades en la enseñanza-aprendizaje de la acústica física y algunas propuestas de mejora
(Sociedade Portuguesa de Acústica, 2024) Arana Burgui, Miguel; San Martín Murugarren, Ricardo; Eguinoa Cabrito, Rubén; Ciencias; Zientziak; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2
Tras más de dos décadas de enseñanza de la acústica en primeros cursos universitarios, hemos observado algunas de las principales dificultades que los alumnos muestran en la comprensión del fenómeno acústico, en sus diferentes campos. Las podemos agrupar en tres categorías. En primer lugar, la dificultad de entender el modelo físico al que se aplican las ecuaciones, medio continuo frente a medio discreto, modificando drásticamente el concepto de ‘partícula’ que siempre han utilizado en la mecánica del punto material. En segundo lugar, la dificultad de diseñar e implementar prácticas experimentales que ayuden a ‘visualizar’ y ‘medir’ las magnitudes acústicas involucradas. Finalmente, la asimilación del cambio de la herramienta matemática que se suele utilizar (notación compleja frente a real), a la cual no se le suele dedicar apenas una justificación clara en los libros de texto. En este trabajo se discuten estos aspectos. Mostraremos los principales errores conceptuales detectados en las pruebas de evaluación y se proponen varias sugerencias que, creemos, pueden ayudar a los docentes de esta materia para intentar mitigar las deficiencias detectadas y mejorar el proceso de aprendizaje de la acústica en nuestros grados universitarios.
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Sound scene recreator: herramienta para investigar la percepción de paisajes sonoros
(Sociedade Portuguesa de Acústica, 2020) Eguinoa Cabrito, Rubén; San Martín Murugarren, Ricardo; Arana Burgui, Miguel; Ciencias; Zientziak
Uno de los objetivos al analizar un paisaje sonoro es identificar sus componentes y su influencia en nuestra percepción del mismo. En esta comunicación se presenta una herramienta de software dedicada que facilita esta tarea. La herramienta permite controlar tanto el proceso de presentación de estímulos como la recopilación de datos y su exportación para el posterior análisis e interpretación. La aplicación presenta una escena sonora previamente sintetizada. A partir de las fuentes individuales y mediante un controlador MIDI que las posiciona espacialmente, el sujeto recrea el paisaje original. La herramienta permite alternar ambas escenas, además de recoger datos de localización de las fuentes utilizadas y otros juicios de tipo semántico. Su aplicación más evidente es la realización de ensayos relativos a la percepción de paisajes sonoros, discriminación en localización de fuentes, evaluación de algoritmos de renderización de audio espacial, o análisis de los procesos de atención selectiva.
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Simulación acústica de un evento singular en un entorno abierto: el Tribunal de las Aguas de la Huerta de Valencia
(Sociedade Portuguesa de Acústica, 2020) Díaz, Elena; Pastor Aparicio, Adolfo; Fraile, Rubén; López Ballester, Jesús; Fayos, Rafael; San Martín Murugarren, Ricardo; Galindo, Miguel; Segura García, Jaume; Cerdá, Salvador; Arana Burgui, Miguel; Cibrián, Rosa; Giménez, Alicia; Ciencias; Zientziak
El Tribunal de las Aguas de la Huerta de Valencia, declarado Patrimonio Cultural Inmaterial de la Humanidad en 2009 por la UNESCO, es la más antigua institución de justicia existente en Europa. Cada jueves, bajo la gótica Puerta de los Apóstoles de la Catedral de Valencia, se juzgan oralmente los pleitos entre los agricultores de las ocho acequias de la huerta valenciana. Dada la importancia de este evento y con el fin último de promocionar y preservar el Patrimonio Cultural Valenciano, el objetivo de este estudio es realizar la simulación acústica del entorno del Tribunal de las Aguas, utilizando para ello las herramientas proporcionadas por la acústica en recintos. A falta de una normativa especifica sobre este tipo de paisaje sonoro, se ha establecido una metodología de actuación basada en la norma UNE-EN ISO 3382-1.
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Aprendizaje basado en casos en la enseñanza de la Acústica Arquitectónica: acondicionamiento acústico del gimnasio de una escuela para utilizarlo como sala de conferencias
(Sociedade Portuguesa de Acústica, 2024) San Martín Murugarren, Ricardo; Arana Burgui, Miguel; Eguinoa Cabrito, Rubén; Ciencias; Zientziak; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2
El Aprendizaje Basado en Casos (Case-Based Learning, CBL) es una de las metodologías activas de aprendizaje cooperativo más empleadas, sobre todo en escuelas de negocios o estudios de derecho, pero también en últimos cursos de ingeniería. Consiste en crear situaciones similares a las que los estudiantes se enfrentarán en su vida profesional al finalizar sus estudios. Esta comunicación presenta una experiencia desarrollada en la asignatura Acústica Arquitectónica del Grado en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación de la Universidad Pública de Navarra. El caso diseñado recrea una de las actividades profesionales a las que se enfrenta habitualmente un ingeniero acústico: el acondicionamiento de un recinto por deficiencia acústica, reforma o cambio de uso. Se describen aspectos curriculares, planificación, materiales disponibles, método de evaluación y resultados obtenidos, junto con la valoración tanto del profesorado como del alumnado.
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Acoustic and psychoacoustic levels from an internal combustion engine fueled by hydrogen vs. gasoline
(Elsevier, 2022) Arana Burgui, Miguel; San Martín Murugarren, Ricardo; Urroz Unzueta, José Carlos; Diéguez Elizondo, Pedro; Gandía Pascual, Luis; Zientziak; Ingeniaritza; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2; Ciencias; Ingeniería; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Whereas noise generated by road traffic is an important factor in urban pollution, little attention has been paid to this issue in the field of hydrogen-fueled vehicles. The objective of this study is to analyze the influence of the type of fuel (gasoline or hydrogen) on the sound levels produced by a vehicle with an internal combustion engine. A Volkswagen Polo 1.4 vehicle adapted for its bi-fuel hydrogen-gasoline operation has been used. Tests were carried out with the vehicle when stationary to eliminate rolling and aerodynamic noise. Acoustics and psychoacoustics levels were measured both inside and outside the vehicle. A slight increase in the noise level has only been found outside when using hydrogen as fuel, compared to gasoline. The increase is statistically significant, can be quantified between 1.1 and 1.7 dBA and is mainly due to an intensification of the 500 Hz band. Loudness is also higher outside the vehicle (between 2 and 4 sones) when the fuel is hydrogen. Differences in sharpness and roughness values are lower than the just-noticeable difference (JND) values of the parameters. Higher noise levels produced by hydrogen can be attributed to its higher reactivity compared to gasoline.
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Comparativa entre legislaciones sobre ruido en puestos de trabajo: estudio de la influencia del punto de medida
(Sociedad Chilena de Acústica, 2024) Arana Burgui, Miguel; San Martín Murugarren, Ricardo; Eguinoa Cabrito, Rubén; Ciencias; Zientziak; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2
Conocer la legislación que regula los procedimientos que garantizan la protección de los trabajadores contra el ruido en puestos de trabajo es primordial. Otro punto a considerar es realizar una correcta y precisa medición de ruido no solo para una correcta evaluación de la norma sino también para poder aplicar las medidas adecuadas de reducción del ruido. En el presente trabajo, se realiza una breve comparativa entre las legislaciones sobre ruido laboral tanto en América como en Europa. También se lleva a cabo un estudio experimental con la finalidad de cuantificar la influencia que puede tener en los resultados la posición del punto de medida, posición que no queda claramente definida en la mayoría de las legislaciones. Tal estudio se realiza en laboratorio (en cámara semianecoica y con cabeza binaural) con diferentes ruidos industriales y en condiciones bien controladas experimentalmente. Se constata una notable variabilidad de los resultados, especialmente en los niveles de pico.
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Paradojas en la penalización por tonalidad e impulsividad en los métodos y procedimientos de evaluación para los índices acústicos
(Sociedad Chilena de Acústica, 2024) Arana Burgui, Miguel; San Martín Murugarren, Ricardo; Eguinoa Cabrito, Rubén; Ciencias; Zientziak; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2
Algunas características del ruido generan molestia añadida a los propios niveles sonoros. Ello involucra penalizaciones en la medida del índice acústico involucrado. Las tres principales características que se contemplan son las componentes impulsivas, la tonalidad del ruido y las componentes de baja frecuencia. En el presente trabajo se discuten y analizan las dos primeras, especialmente la tonalidad. Se producen algunas curiosas ‘paradojas’ en las penalizaciones, penalizando con notables diferencias ruidos que, aparentemente, no debieran ser distinguibles. Se presentan en este trabajo algunas de ellas, cuantificando las diferencias en su penalización. Asimismo, se comparan diferentes legislaciones de países como España, Reino Unido, Alemania, Francia, Colombia o Chile. En general, las legislaciones tienden a simplificar los procedimientos para facilitar su aplicación por parte de servicios de inspección no especializados. Sin embargo, estas simplificaciones pueden llevar a situaciones paradójicas, como penalizar ruidos que, en teoría, no deberían ser molestos o distinguibles. Finalmente, se sugiere que, dada la capacidad actual de las herramientas tecnológicas, se podrían realizar análisis más precisos sin aumentar significativamente la complejidad de la medición, evitando así incongruencias en las evaluaciones.