Metodología de ensayo en laboratorio para la medición del ruido de rodadura de neumáticos

Abstract

La interacción neumático/carretera es la principal fuente de emisión de ruido causado por el tráfico rodado cuando se circula a velocidades de más de 30 km/h y de menos de 120 km/h, a partir de la cual, el ruido aerodinámico empieza a predominar. Varios métodos tales como el Coast-By, el Close-Proximity, el Statistical Pass-By o el Controlled Pass-By se han utilizado durante las últimas décadas para medir la emisión de ruido. Sin embargo, desde que se publicó el Reglamento (CE) No 1222/2009 del Parlamento Europeo y del Consejo de 25 de noviembre de 2009 sobre el etiquetado de los neumáticos en relación con la eficiencia en términos de consumo de carburante y otros parámetros esenciales, solo el método descrito en el Reglamento 117 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE) Disposiciones uniformes relativas a la homologación de neumáticos por lo que se refiere a las emisiones de ruido de rodadura, a la adherencia en superficie mojada y/o a la resistencia a la rodadura, puede ser usado con la finalidad de obtener valores aceptados de emisión sonora para el ruido de rodadura. Todos estos métodos convencionales tienen varias desventajas y limitaciones tales como la falta de repetibilidad, la influencia de factores ambientales o los diferentes resultados que pueden ser obtenidos dependiendo de la pista de ensayo o del vehículo con el cual se lleven a cabo los ensayos. Hace falta, por tanto, una metodología de ensayo que sea capaz de eliminar o reducir todas las desventajas enumeradas anteriormente y mediante la cual la medida del ruido de rodadura sea más rápida, fiable y económica. La presente Tesis Doctoral desarrolla un nuevo método de ensayo para la obtención del nivel de potencia sonora que emite un neumático en banco de ensayos tipo Drum basándose en la norma internacional ISO 3744. Este nuevo enfoque combina la experiencia del método ISO con el procedimiento experimental desarrollado en las instalaciones de ensayo de neumáticos del Laboratorio de Vehículos de la Universidad Miguel Hernández de Elche. La novedad radica en que ninguno de los grupos de investigación que ha ensayado el ruido de rodadura de neumáticos usando tambores lo ha hecho por medio de un método de ingeniería específico estandarizado para determinar el nivel de potencia acústica. Por el contrario, todas las pruebas anteriores han considerado únicamente la presión sonora que es una magnitud que depende de factores tales como el medio en el que viajan las ondas sonoras, la atenuación o la distancia de la fuente sonora por lo que mediante la medición de la presión sonora no es posible cuantificar la potencia del sonido de la fuente a menos que todos y cada uno de los factores anteriormente mencionados estén estrictamente controlados y definidos, hecho que no sucede totalmente en la metodología descrita en el Reglamento 117. Esta nueva metodología para realizar los ensayos en laboratorio tipo Drum, incluye la localización de los micrófonos, la obtención de los factores de corrección por ruido de fondo y por entorno acústico de ensayo y el procedimiento operativo para la medición de la presión sonora y la obtención de la potencia sonora que emite el neumático. El nuevo método ha sido validado mediante la comparación con los resultados obtenidos en numerosos ensayos en pista realizados siguiendo el método Coast-By descrito en el Reglamento 117 y utilizando el modelo de propagación sonora descrito en la norma ISO 9613, mediante el cual ha sido posible obtener el nivel de presión sonora que se obtendría en el ensayo en pista a partir del nivel de potencia sonora obtenido en el laboratorio de ensayo. Los resultados obtenidos en la presente Tesis Doctoral permiten concluir que se ha logrado el objetivo principal de la investigación, obteniendo un método de ensayo en laboratorio válido para evaluar el ruido de rodadura en ensayo de homologación de neumáticos.

Tyre/road interaction is the main source of noise emission caused by road traffic when cruising at speeds over 30 km/h and less than 120 km/h, from which aerodynamic noise begins to predominate. Several methods such as the Coast-By, the Close-Proximity, the Statistical Pass-By or the Controlled Pass-By have been used over recent decades to measure noise emission. However, since Regulation (EC) No 1222/2009 on the labelling of tyres was published, only the method described in UNECE Regulation 117 concerning the approval of tyres with regard to rolling sound emissions, can be used in order to obtain tyre/road noise emission approved values. All these conventional methods have several disadvantages and limitations such as the lack of repeatibility, the influence of environmental factors or the different results that can be obtained depending on the test track or the vehicle upon which the tests are carried out. The lack of a new methodology that eliminates or reduces all the disadvantages listed before and by which tyre/road noise measurement is done on a faster, more reliable and cheaper way, is obvious. This Doctoral Thesis has developed a new test method for obtaining sound power level emitted by a tyre in a Drum facility based on the international standard ISO 3744. This new approach combines the expertise of the ISO method with the experimental procedure developed in the tyre test facilities of the Vehicle Laboratory at Universidad Miguel Hernández de Elche. The innovation is that none of the research groups that have tested the tyre rolling noise using drums have done it by a specific engineering standardized method for determining the sound power level. On the contrary, all previous tests have considered only sound pressure, which is a magnitude that depends on factors such as the medium in which sound waves travel, the attenuation or the distance from the sound source so by measuring the sound pressure is not possible to quantify the sound power of the source unless each and every one of the above mentioned factors are strictly controlled and defined, a fact not entirely true on the methodology described in Regulation 117. This new methodology for tests in Drum facilities includes the location of microphones, obtaining correction factors for both background noise and acoustic environment and the operational method for measuring sound pressure and obtaining the sound power emitted by the tyre. The new method has been validated by comparison with the results of several track tests carried out according to the Coast-By method described in Regulation 117 and using the sound propagation model described in ISO 9613 standard, which allows to get the sound pressure level to be measured at the test track from the sound power level obtained in drum facilities. The results obtained in this Doctoral Thesis can conclude that the main goal of the research has been achieved, obtaining a valid test method for measuring tyre-rolling sound emission for approval of tyres.