La intrincada relación entre la percepción humana y las vibraciones abarca un amplio espectro que engloba diversas experiencias sensoriales, como el ruido, las sensaciones físicas y la dureza.
Estas tres descripciones de la sensación de vibración también se funden entre sí. Si la frecuencia de las vibraciones se sitúa entre 0,1 Hz y 20 Hz, pueden ser percibidas por el cuerpo humano e influir en nuestro bienestar. Si las vibraciones son algo más altas en la gama de frecuencias, de aproximadamente 20 Hz a 100 Hz, las vibraciones son tanto perceptibles por el cuerpo como audibles a través del aire y se clasifican como dureza. Dado que las vibraciones perceptibles disminuyen significativamente a partir de aproximadamente 50-100 Hz, los rangos de frecuencia de aproximadamente 100 Hz a 20 kHz se denominan ruido, es decir, sonido aéreo desagradable que oímos.
Sonómetro:
La medición moderna de NVH implica el uso de un sistema de adquisición de datos multicanal equipado con una función de sonómetro. Esta tecnología ayuda a identificar fuentes de ruido específicas dentro del vehículo, como el ruido del motor, el ruido del viento, el ruido de los neumáticos y otras fuentes externas, lo que contribuye a un análisis exhaustivo del ruido en los automóviles.
Evaluación subjetiva:
Además de las mediciones cuantitativas, las valoraciones subjetivas de los conductores y pasajeros desempeñan un papel fundamental en la evaluación del confort general del vehículo. Sus comentarios ayudan a los ingenieros a comprender la percepción humana de los NVH y les orientan en la aplicación de mejoras esenciales, fundamentales en el proceso de análisis del ruido y las vibraciones en automoción.
Pruebas en carretera:
La realización de pruebas de conducción en condiciones reales proporciona información valiosa sobre el comportamiento de un vehículo en diversos entornos. Las pruebas en carretera son fundamentales para evaluar las características generales de NVH del vehículo, lo que permite identificar posibles problemas que pueden no ser evidentes durante las pruebas de laboratorio. Aunque las pruebas de laboratorio y la simulación son pasos importantes, las pruebas reales en carretera son cruciales para el análisis exhaustivo del NVH en los vehículos de automoción.
En general, la medición y el análisis precisos de la NVH son componentes fundamentales del diseño y el desarrollo de vehículos, ya que garantizan la entrega de vehículos cómodos y de alta calidad que cumplen las expectativas de los consumidores más exigentes. El empleo de metodologías eficaces de ensayo de NVH permite a los fabricantes de automóviles lanzar al mercado vehículos superiores y confortables, en línea con los principios básicos del control del ruido y las vibraciones en la industria del automóvil.
Vibraciones en la industria del automóvil
Las vibraciones en el sector del automóvil son un factor crítico que afecta tanto al confort de conducción como a la seguridad. Pueden estar causadas por baches en la carretera o por el propio vehículo. Las vibraciones pueden provocar fatiga y pérdida de concentración y afectar a la seguridad de la conducción.
Las características vibratorias de un vehículo influyen considerablemente en la percepción subjetiva del confort de conducción. Sin embargo, estas características de vibración no sólo son cruciales para el confort, sino también para la salud de los ocupantes. Los ocupantes pueden sufrir problemas de salud, por ejemplo dolor de espalda, debido a las considerables amplitudes de vibración y a la exposición prolongada si no se han realizado suficientes diseños y ensayos para el confort de vibración.
Vibraciones del motor y la cadena cinemática:
El desequilibrio del motor y la transmisión, el encendido de los cilindros en un motor de combustión y las características magnéticas del motor eléctrico pueden provocar vibraciones importantes en todo el vehículo.
Medir y analizar estas vibraciones suele ser una tarea compleja que requiere tanto herramientas de análisis especializadas como saber interpretar los resultados. Estos son algunos de los métodos habituales de medición y análisis:
Los sensores de velocidad se utilizan para medir la velocidad de rotación del motor y otras piezas móviles de la transmisión. Estos datos permiten sacar conclusiones sobre cómo cambian las vibraciones con la velocidad. Las vibraciones propiamente dichas suelen medirse con sensores de aceleración, que se fijan en varios puntos del motor y la transmisión y proporcionan información sobre la amplitud y la frecuencia de las vibraciones. Las señales registradas se analizan en línea como espectro de frecuencias o espectro de órdenes a lo largo de la velocidad y se visualizan. De este modo, los ingenieros y mecánicos pueden determinar las causas de las vibraciones y localizar posibles zonas problemáticas.
Vibraciones del chasis:
Los baches de la carretera provocan vibraciones que son absorbidas por las ruedas y el chasis. La calidad de los amortiguadores, los muelles y la estructura del chasis determina cómo se absorben y amortiguan estas vibraciones. La medición y el análisis de las vibraciones del chasis son esenciales para evaluar el confort de marcha, la maniobrabilidad y el comportamiento dinámico general de un vehículo.
Los acelerómetros triaxiales son sensores de uso común para medir las vibraciones del chasis. Estos sensores detectan las aceleraciones y pueden montarse en varios puntos del chasis. A menudo, el interés de las vibraciones reside en la frecuencia y la amplitud, que se calcula utilizando el espectro FFT promediado. El espectro de frecuencias proporciona información sobre las frecuencias dominantes de las vibraciones, que pueden correlacionarse con componentes específicos del vehículo o con las condiciones de la carretera.
Medición del perfil de la carretera:
¿Cómo afectan las vibraciones al cuerpo humano? El nivel de vibraciones en los vehículos se mide de acuerdo con la norma ISO 2631. Esta norma proporciona información sobre la carga de la vibración en el cuerpo humano como vibraciones de cuerpo entero.
Los sensores de fuerza de las ruedas pueden utilizarse para determinar las fuerzas dinámicas introducidas en el vehículo por la superficie de la carretera.
Vibraciones aerodinámicas:
Las vibraciones aerodinámicas son causadas por la interacción entre las fuerzas aeroelásticas y las propiedades dinámicas estructurales de un vehículo o de un componente del vehículo. Puede tratarse, por ejemplo, de los retrovisores exteriores del vehículo, los alerones o el techo, que son estimulados a vibrar por el flujo de aire. Estos flujos turbulentos son fluctuaciones de presión en el aire y se miden mediante micrófonos de presión acústica. Hay que tener cuidado de que los micrófonos no influyan en las vibraciones o incluso las distorsionen. Los micrófonos de ultraprecisión (UTP) o los micrófonos de superficie de GRAS son ideales para este tipo de mediciones, ya que pueden colocarse estratégicamente en el vehículo y son fáciles de usar.
El micrófono UTP GRAS 48LX-1 tiene una altura de sólo 1 mm y estos micrófonos también están disponibles en matriz lineal UTP de 4 canales (GRAS 48LX-4) y 8 canales (GRAS 48LX-8) para mediciones en capas límite y turbulencias.
