Métricas de calidad sonora aplicadas a productos industriales y de consumo

En un mercado cada vez mas globalizado y accesible, donde el numero de productos concebidos para cumplir una misma funcionalidad aumenta constantemente, los fabricantes deben realizar un mayor esfuerzo a la hora de disenar sus productos. Gracias a las nuevas tecnologias y a los sistemas de informacion actuales, el consumidor es capaz de realizar un analisis mas exhaustivo entre la oferta existente y, por tanto, aumentar sus exigencias en cuanto a calidad de producto se refiere. El presente trabajo estudia la aplicacion de metricas de calidad sonora en productos industriales y de consumo, haciendo uso de las tecnicas y parametros mas habituales para describir su comportamiento y establecer una correlacion con la percepcion subjetiva del usuario. Se trata de un problema con una carga experimental importante y una gran componente estadistica de cuyos analisis pueden derivarse nuevas metricas de valoracion. La tesis se centra en tres puntos de vista distintos de la calidad de un producto - funcional, perceptual y seguridad - estudiandolos siempre por metodos acusticos. Desarrollo Teorico El trabajo esta dividido en tres lineas de investigacion independientes, utilizandose cada una de ellas sobre una aplicacion concreta del mercado. En el primer caso - calidad funcional de producto - se estudia el comportamiento acustico y vibratorio de dispositivos electromecanicos con objeto de detectar fallas y controlar la salida al mercado de productos defectuosos. El analisis se lleva a cabo sobre motorreductores empleado para el movimiento de espejos retrovisores en vehiculos. Actualmente existen multitud de metodos capaces de realizar el diagnostico de maquinaria a partir de las vibraciones que estas generan. En la mayoria de los casos, hacen uso de diferentes indicadores de condicion. En este trabajo, ademas de emplear las tecnicas tradicionales, se valida el uso de parametros psicoacusticos como herramienta para la deteccion de fallas en maquinaria. Pese a que estas metricas fueron originalmente definidas para ser aplicadas a senales de presion, durante este trabajo se analiza su posible uso en vibraciones. En primer lugar, se estudio la configuracion de medida. Posteriormente, se analiza una poblacion de muestras estadisticamente representativa con objeto de obtener el comportamiento acustico. Al mismo tiempo, se realiza una catalogacion de los patrones de ruido en funcion del tipo de defecto, empleando para ello un analisis subjetivo de las muestras. Con objeto de adaptar el sistema de medida a una linea de produccion automatizada, se analizaron diferentes soluciones para garantizar el contacto entre el transductor y la muestra. Finalmente, distintos indicadores de condicion y parametros psicoacusticos fueron calculados a partir de senales de vibracion. Se realizo una comparacion entre metodos para establecer el mas apropiado para el control de calidad. Respecto a la segunda linea de investigacion – calidad perceptual de producto – se lleva a cabo un analisis que podria identificarse de forma mas clara con el concepto tradicional de calidad sonora de un producto. Este tipo de estudios tratan de establecer una correlacion entre diferentes parametros acusticos obtenidos de forma objetiva y la percepcion subjetiva del usuario en relacion a una cualidad del producto. En este caso, el analisis se centra en dos aplicaciones independientes. Por un lado, se estudia la calidad sonora de espejos retrovisores electricos en vehiculos. En primer lugar, se analizo el sonido emitido por diferentes muestras, determinando su comportamiento acustico y evaluandolas por medio de parametros objetivos. Seguidamente, a partir de ensayos auditivos realizados en diferentes laboratorios, se obtuvo la agradabilidad sonora del producto. Para ello, se emplearon dos metodos de ensayo: comparacion de parejas y procedimiento de ranking. A partir de la correlacion entre los resultados objetivos y la percepcion subjetiva del usuario se establecio el nivel de presion sonora, la sonoridad y la rugosidad, como los parametros que mejor describian la calidad sonora del producto. Por otro lado, se analizo la molestia ocasionada para el peaton por diferentes sistemas de advertencia incorporados a vehiculos electricos. En este caso, la percepcion sonora del consumidor se determino mediante el metodo de diferencias semanticas. Por ultimo, en la tercera linea de investigacion se analiza la calidad de producto en terminos de seguridad para el consumidor. Esta linea esta relacionada con uno de los pilares fundamentales de la psicoacustica, el enmascaramiento; y tiene su origen en la problematica existente actualmente en relacion a los vehiculos electricos y el bajo ruido que estos generan. El estudio se centra en el termino detectabilidad y analiza el tiempo de reaccion del peaton ante la presencia de un vehiculo. La investigacion se divide en dos partes fundamentales. En primer lugar, se analiza la mejora en la detectabilidad del vehiculo electrico de cuatro ruedas al emplear un sistema acustico de alerta. El trabajo se realiza para una velocidad del vehiculo cercana a 30 km/h. Del mismo modo, se estudia el comportamiento para diferentes condiciones de ruido de fondo, poniendo de manifiesto el papel del entorno urbano en la detectabilidad del vehiculo. En segundo lugar, se estudio el comportamiento acustico de motocicletas electricas, analizando el nivel de ruido generado por diferentes modelos. Asimismo, se establecio el tiempo de reaccion necesario para detectar la aproximacion del vehiculo por parte del peaton. Conclusiones En relacion a la primera linea de investigacion, los resultados indicaron una correlacion entre algunos indicadores. Asimismo, se obtuvo un porcentaje de deteccion elevado para ambos metodos, destacando un menor numero de falsos positivos al emplear parametros psicoacusticos. Por otro lado, la combinacion de ambas tecnicas de analisis dio como resultado una mejora en el diagnostico, obteniendo un porcentaje de exito superior al 90%. En la segunda linea de investigacion, en relacion al trabajo sobre espejos retrovisores electricos, a partir de la correlacion entre los resultados objetivos y la percepcion subjetiva del usuario se establecio el nivel de presion sonora, la sonoridad y la rugosidad, como los parametros que mejor describian la calidad sonora del producto. Respecto a la molestia ocasionada para el peaton por diferentes sistemas de advertencia incorporados a vehiculos electricos, los resultados indicaron un mayor desagrado para el sonido generado por los vehiculos electricos en comparacion con los sistemas de propulsion tradicionales. Sin embargo, no se observo una relacion clara entre la valoracion subjetiva de las muestras y el contenido espectral de las mismas. Por ultimo, en la tercera linea de investigacion, los resultados indicaron un tiempo de reaccion claramente superior para vehiculos electricos de cuatro ruedas en comparacion con los de combustion interna. Este comportamiento supuso un incremento del riesgo para el peaton. El uso de sonidos de advertencia mejoro notablemente la detectabilidad del vehiculo, especialmente aquellos formados por un numero reducido de componentes tonales. Asimismo, para ambientes urbanos silenciosos, los sonidos de advertencia no resultaron indispensables. En relacion al ruido generado por motocicletas, se obtuvo un comportamiento similar al obtenido para vehiculos de cuatro ruedas. El sonido emitido por motocicletas electricas fue notablemente menor, lo que supone un incremento del riesgo para el peaton.