Ruido de rodadura de neumáticos

  • 28/06/2019
  • Autor: OPONEO.ES

El ruido de los neumáticos y su confort en general es para muchos conductores un perímetro clave. ¿Por qué es tan importante? En este artículo explicamos de dónde viene el ruido excesivo de los neumáticos y qué neumáticos comprar para viajar cómodamente.

El ruido del tráfico sigue siendo un problema ninguneado. El zumbido de neumáticos a la hora de conducir puede destrozar el placer del viaje.

El ruido del tráfico sigue siendo un problema ninguneado. El zumbido de neumáticos a la hora de conducir puede destrozar el placer del viaje.

Ruido de los neumáticos

El ruido debe entenderse como el nivel de sonido que causa sensaciones auditivas desagradables o incluso molestos en el conductor, sus pasajeros y en el entorno. El sonido son las vibraciones que se dispersan en el aire en forma de ondas sonoras. La fuente de las vibraciones puede ser un cuerpo sólido (en este caso, el neumático), que pone el neumático a vibrar, creando ondas de presión en su alrededor. En principio, cuanto más vibra la fuente, más ruido genera.

En el lapso de velocidad de 50 a 120 km/h, los neumáticos es la fuente principal del ruido generado por el vehículo en movimiento. El ruido puede ser molesto tanto para el conductor, como para el entorno. Resulta fastidioso sobre todo a personas que viven cerca de las carreteras. Decenas de coches pasando hacen que el ruido externo, emitido por los neumáticos de cada uno de ellos se acumula y estas personas están sin parar en un entorno ruidoso. El ruido de tráfico se ha convertido en un gran problema medioambiental, por lo cual su nivel se indica en las etiquetas de neumáticos.

El ruido puede limitarse también usando superficies técnicamente avanzadas, que permiten bajar su ruido hasta en 7-10 dB(A). Desgraciadamente, son unas 2,5 veces más caras que las normales. El ruido suele reducirse limitando la velocidad en autovías y autopistas en cuyo alrededor vive gente.

 

El usuario del coche también puede influir el la reducción del ruido de tráfico. Puede hacerse de dos maneras:

  • Cuidando el funcionamiento correcto del sistema de escape,

  • Usando neumáticos silenciosos (un coche con neumáticos más silenciosos emite hasta tres veces menos ruidos que el mismo vehículo con neumáticos comunes).

En este artículo nos centraremos en este segundo método.

 

¿Cuáles son las fuentes del ruido de los neumáticos?

Cada neumático tiene su propia frecuencia, es decir la en la cual vibra con más fuerza. El problema surge, si tal frecuencia es parecida a la frecuencia causante (resultante, por ejemplo, de la rugosidad de la superficie). En tal caso, el neumático en vez de absorber las vibraciones y el ruido, los intensifica. El problema se vuelve incluso más grave si la frecuencia es parecida a una de las frecuencias propias del coche. Este puede ser el motivo por el cual el mismo modelo de neumáticos es considerado ruidos por unos y silencioso por otros conductores. Para resumir, lo que importa es qué (el coche), sobre qué (rugosidad de la carretera, frecuencia de surcos transversales en la calzada, etc.) y con qué (neumático) conducimos. En muchos casos, el ruido del neumático es resultado de errores, omisiones o decisiones conscientes de los fabricantes (para mejorar otros factores de rendimiento, por ejemplo la adhesividad). En este lugar, merece la pena fijarse en la importancia de la colaboración de fabricantes de neumáticos y de coches con los especialistas en ingeniería vial para el confort del conductor.

El ruido emitido por los neumáticos es especialmente molesto en grandes ciudades.

El ruido emitido por los neumáticos es especialmente molesto en grandes ciudades.

Cuando el coche se mueve, hay una interacción continua entre la rueda y la superficie. El neumático rueda, no para de deformarse y los bloques de su banda de rodadura chocan contra la superficie. Como los fenómenos principales generadores de ruido podemos enumerar:

  • Golpes de los bloques de la banda de rodadura contra la superficie y cuando se alejan de ella, relacionado con las vibraciones, que causan el efecto de zumbido de la banda de rodadura y el ruido retumbante,

  • Compresión de aire en las ranuras de la banda de rodadura, con la que se relacionan dos efectos: resonancia de aire en las ranuras de la banda de rodadura (incluidos los remolinos donde se juntan los canales), vibraciones del aire liberado en la parte trasera del neumático y los remolinos de aire entre la rueda y el arco de la rueda,

  • Vibraciones durante el contacto y la descompresión de los bloques de la banda de rodadura cuando abandonan la superficie de contacto,

  • Presión demasiado baja en el neumático.

 

¿Cómo entender el concepto del confort de un neumático?

El concepto del confort del neumático está estrechamente vinculado al nivel de ruido del neumático. Una de las funciones de neumáticos es absorber golpes y amortizar vibraciones. En breve, el neumático es un elemento cuyo papel es garantizar el confort del viaje. En algunos casos, puede fallar en hacerlo o incluso causar incomodidad: el alboroto de los neumáticos puede quitar el placer de conducción.

Recordemos que el confort es un concepto subjetivo. Cada persona lo percibe a su manera y tiene su propio límite de incomodidad. El ruido excesivo de los neumáticos de verano a algunos no les molesta. En principio, esto depende del nivel de la percepción, pero afectan también los factores culturales, las circunstancias concretas o predisposiciones personales. Otro aspecto del confort del neumático es el confort psicológico del conductor. Se trata de la confianza del conductor en unos neumáticos determinados, en la previsibilidad de su comportamiento.

 

¿Por qué algunos neumáticos son incómodos?

¿De dónde viene el efecto del «zumbido» en los neumáticos? La causa de incomodidad generada por los neumáticos puede ser:

  • La renuncia consciente de l fabricante del confort a favor de otros parámetros,

  • Las características del modelo dado, resultante de su construcción,

  • Calidad baja y fallos de producción.

Esto, en principio, resulta de la forma de la banda de rodadura, de la construcción del neumático y su solidez en la zona del refuerzo. La construcción del neumático debe equilibrar la rigidez y la elasticidad. Algunos modelos, que tienen que cumplir con otros requisitos relacionados con el índice de velocidad  y con la capacidad de carga, pueden tener menores propiedades de amortiguamiento de vibraciones.

 

Índice de ruido de los neumáticos

Cuanto más grande el neumático, mayor su diámetro y anchura, menos cómoda es. Son menos cómodos también los neumáticos con la carcasa reforzada (por eso, no hace falta comprar sin necesidad los neumáticos del índice de capacidad de carga más alto que el dedicado para el coche.

Los neumáticos de perfiles más altos suelen ser bastante estrechos y se consideran los más confortables. Es cierto que pueden ser más silenciosos y amortiguar mejor los baches en la carretera. Sin embargo, son más propensos a inclinaciones y al balanceo, por ejemplo pasando al lado de un camión o en las curvas, lo que suele ser un motivo común de no estar satisfecho con el neumático.

 

Las características que disminuyen el ruido de los neumáticos son también:

  • La banda de rodadura direccional sin espacios cerrados,

  • Bloques de la banda de rodadura con formas variadas y colocados de manera asimétrica e irregular,

  • Ranuras transversales formadas de tal manera que su entrada y salida no coincida con el borde de contacto de la banda de rodadura,

  • Blandura de la mezcla de goma.

Otra pregunta frecuente es la relativa al ruido de neumáticos de verano en comparación con los de invierno. Los silenciosos neumáticos de verano son, este aspecto, solo mínimamente mejores que los modernos, casi igual de silenciosos, neumáticos de invierno.

Los modernos y silenciosos neumáticos de invierno garantizan un alto nivel de confort a pesar de contar con más cortes en la banda de rodadura.

El tipo de superficie afecta el nivel del ruido emitido.

El tipo de superficie afecta el nivel del ruido emitido.

 

Los neumáticos más silenciosos

¿Cuál es el nivel de ruido aceptable?

Cumplir con los requisitos necesarios para obtener la homologación no supone un problema para los fabricantes. Las diferencias registradas durante las pruebas entre diferentes neumático son de 6-8 dB(A). Muchos modelos, sobre todo los neumáticos de verano más silenciosos, están a 4-6 dB(A) por debajo del límite, pero una gran parte se acerca al límite a 2dB(A). Estos límites son determinados por el Reglamento 117 de la Comisión Económica Europea de la Organización de Naciones Unidas, es decir las disposiciones refundidas relativas a la homologación de neumáticos en el aspecto del ruido de la rodadura y la adhesividad en superficies mojadas. El cuadro de decibelios se presenta de manera siguiente:

 

Anchura nominal de la intersección
del neumático

Nivel de ruido permitido dB(A)

<145

72

145 - 165

73

165 - 185

74

185 - 215

75

>215

76

 

Para los neumáticos reforzados (XL), los límites son 1dB(A) más altos.

Pero, con la entrada en vigor de las disposiciones sobre las etiquetas de los neumáticos, se bajaron los límites de ruido y se reorganizaron las clases según la anchura. La nueva clasificación de los neumáticos es la siguiente:

 

Anchura nominal de la intersección del neumático

Nivel de ruido permitido dB(A)

Diferencia con los límites actuales en dB(A)

<185

70

van -2 tot -4

185 - 215

71

-4

215 - 245

71

-5

245 - 275

72

-4

>275

74

-2

 

Para los neumáticos reforzados (XL) y los M+S, los límites son 1dB(A) más altos.

En actualidad, la etiqueta del neumático en la categoría del ruido prevé el mejor resultado para los modelos de 67 dB (una onda). 68 dB también es muy buen resultado (sigue siendo una onda).

 

 ¿Cómo afecta el confort de los neumáticos los demás parámetros?

La incomodidad mecánica resultante de vibraciones está directamente vinculado al ruido. Los neumáticos de perfil bajo, que suelen ser más anchos, generan más ruido, y su perfil bajo y la rigidez más alta de los costados y de todo el neumático hacer aumentar la incomodidad relacionada con los golpes. Si el nivel de vibraciones resulta del proceso de fabricación del neumático, escucharemos el ruido y sentiremos vibraciones al mismo tiempo.

Comparar los neumáticos antes de la compra es muy importante, pero recordemos que cada modelo es un compromiso entre varios paámetros. En cuanto al confort, si un neumático es muy silencioso, esto se ha conseguido a coste de la adhesividad en superficies mojadas y una pero resistencia al aquaplaning. Las pruebas demuestran que no hay una relación clara entre el ruido del neumático y la resistencia a la rodadura. Otro método para diseñar un neumático muy silencioso es usat bloques pequeños en la banda de rodadura. Sin embargo, tal neumático no tiene buena pinta, y el aspecto visual es muy importante para muchas personas.

La influencia del confort y del ruido en la evaluación final del neumático es polémica. A pesar de ser un factor importante para usuarios, no puede competir con los parámetros como la adhesividad de neumáticos o el comportamiento en las curvas. Sin embargo, el confort extremadamente bajo los desacredita por completo en los ojos de ususarios.

 

¿Cómo se estudia el ruido y el confort de los neumáticos?

El estudio del ruido externo de los neumáticos

Existen varios métodos de determinar el nivel de ruido y del confort del neumático. Para evaluar el ruido, suelen usarse métodos parecidos a los usados en el proceso de la homologación del neumático. El método se llama coast-by. Tal medición debe realizarse en una zona de estudio cuadrada, con medidas de 20 por 20 metros, en cuyo centro, a 7,5 m del eje de movimiento del vehículo, se colocan micrófonos. El valor máximo del árido del que está hecha la pista es de 8mm.

Prueba de ruido con el método coast-by.

Desgraciadamente, este tipo de superficie no es el que aparece en todas las carreteras de Europa. Por eso, las pruebas realizadas según este procedimiento no reflejan la imagen entera de la situación. Suele pasar que los fabricantes optimizan sus neumáticos teniendo en cuenta estos parámetros y en otras superficies pueden resultar algo más ruidosos. En práctica, hay carreteras más lisas (sobre todo en ciudades), pero también las hay más rugosas, con el árido de 14-15 mm, típico para autopistas.

Según la metodología, el conductor entra en la zona de prueba a una velocidad determinada, pone el punto muerto y apaga el motor. Se hacen al menos 4 mediciones de 70 a 80 km/h y 4 de 80 a 90 km/h.

Existen también los métodos «driver-by» y «cruise-by». La prueba «driver-by» se caracteriza por el conductor que entra en la zona de prueba a velocidad de 50 km/h en segunda o en tercera marcha y luego acelera. El método «cruise-by» consiste en pasar por la zona de prueba a una velocidad fija.

 

Prueba de ruido en la cabina del vehículo

Pruebas de ruido con un maniquí

La prueba se realiza con el uso de un maniquí situado en el asiento de pasajero, equipado con micrófonos conectados a un dispositivo registrador y un ordenador. La prueba se realiza siguiendo este procedimiento: el coche acelera hasta una velocidad fija determinada (por ejemplo, 80km/h), se ponen en marcha el dispositivo registrador que registra por un tiempo determinado el nivel de ruido. El pase se realiza varias veces.

Pruebas subjetivas de ruido

Las pruebas de confort y del ruido realizados por conductores experimentados son invaluables. Tales pruebas se realizan mediante la comparación con el conjunto de referencia. Suelen realizarse siguiendo el presente procedimiento:

  • Conjunto de referencia

  • Conjunto de prueba nº 1 en comparación con el conjunto de referencia (posiblemente unas rondas)

  • Conjunto de referencia

  • Conjunto de prueba nº 2 en comparación con el conjunto de referencia (posiblemente unas rondas)

  • Conjunto de referencia

  • ...

  • Conjunto de referencia

Los tests de los neumáticos de referencia son entonces mucho más frecuentes que, por ejemplo, en el caso de las pruebas de frenado. Esto elimina la influencia del orden en los resultados finales.

Según los aspectos de confort por evaluar, el conductor usa diferentes pruebas:

  • Para evaluar el amortiguamiento que choques en carreteras desniveladas, se realiza la prueba de cruce por tal carretera a una velocidad estable y bastante alta (por ejemplo, 80 km/h). El conductor i/o los sensores adecuados evalúan la aceleración vertical en el momento de pasar a través de los baches, el tiempo y la eficacia del amortiguamiento y la tendencia de entrar en resonancia.

  • Para evaluar el efecto del paso a través de un obstáculo único se realiza la prueba de pase por un bache singular, un badén o un agujero o un cierre de alcantarilla en una vía preparada a velocidad de 40-50 km/h. El conductor evalúa el volumen de la aceleración vertical y el ruido que acompaña los golpes

  • Para determinar los efectos relacionados con la forma de la banda de rodadura se realizan dos pruebas. El primero tiene como objetivo determinar la influencia de la forma durante la conducción. Consiste en una conducción a velocidad estable de 80-100km/h. El segundo tiene como objetivo evaluar el nivel del zumbido y batimiento a la hora de cambiar la velocidad. Con este fin, acelera el coche de prueba hasta la velocidad superior a 100km/h y luego ralentiza hasta parar. Estas pruebas se realizan en superficies lisas.

  • Para evaluar el ruido de tráfico (ruido general), el conductor cruza a través de un tramo de carretera rugosa a velocidad de 80-100km/h y describe sus sensaciones.

  • Para realizar la evaluación del confort, realiza.

 

Neumáticos ruidosos: chirrido

El zumbido característico de los neumáticos de verano (o de invierno) es solo uno de los tipos de ruido de los neumáticos. Otro ruido frecuente es el chirrido. ¿De dónde viene? La clase de adhesividad en superficies mojadas depende del deslizamiento y de la tracción, que generan el ruido. En lo relativo a los neumáticos de coches, podemos distinguir dos niveles de ruido causados por la tracción de la goma contra la superficie de la carretera:

  • El siseo.

  • El chirrido.

El siseo aparece durante la conducción normal, cuando necesitamos un nivel normal de adhesividad. Aparece en vías rectas, cuando frenamos delicadamente, cuando aceleramos o trazamos unas curvas suaves a una velocidad moderada.

El siseo aparece cuando el nivel de la adhesividad requerido está llegando al límite al que nos puede ofrecer el neumático/la superficie en el momento dado. El chirrido puede aparecer durante el frenado de emergencia, una rápida aceleración o en curvas estrechas a una velocidad alta.

¿De dónde entonces viene el chirrido? El responsable es el fenómeno llamado «stick-slip»: cuando los bloques, rozando la superficie, causan vibraciones que, debido a su alta frecuencia, se escuchan como un chirrido agudo. La tracción más fuerte aparece cuando el neumático está al límite de su adhesividad, por ejemplo durante un arranque brusco, un frenado de emergencia o una entrada en curvas a una velocidad más alta.

 

Mecanismo de aparición del chirrido de neumáticos:

 

  • 1 – el bloque de la banda de rodadura toca la superficie.

  • 2 – bloque se inclina cada vez más para mantener el contacto con el punto en la carretera tocado; mientras tanto se acumula la energía.

  • 3 – el bloque llega al límite de adhesividad y empieza a resbalar, comienza una gradual liberación de energía y se generan vibraciones hasta el momento de abandonar la superficie de contacto..

  • 4 y 5 – el bloque se inclina y a continuación se mueve.

  • 6 – el bloque pierde por completo el contacto con la superficie y se endereza bruscamente, liberando la energía antes acumulada. El bloque, rozando la superficie, genera el ruido. La presente ilustración explica el trabajo del bloque y de la banda de rodadura.

 

¿De qué depende si el neumático chirría?

  • Del coeficiente de adhesividad de la superficie dada.

  • De la velocidad y del método de realizar maniobras.

  • De las características del neumático: la mezcla usada, la escultura de la banda de rodadura, el sistema de bloques y ranuras, el número de láminas.

  • De la profundidad de la banda de rodadura y de la edad del neumático y de los cambios de rigidez de los bloques de la banda de rodadura.

Chirrían más los neumáticos de una adhesividad peor. El ruido puede intensificarse según el tipo de superficie. Hay otros factores que contribuyen al nivel del chirrido, como: Falta de convergencia o elementos de suspensión averiados.

El chirrido de neumáticos no es peligroso. Todo lo contrario, el chirrido es una señal de advertencia que nos informa sobre estar acercándonos al límite de adhesividad de los neumáticos.

 
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