Pass-by en interiores: una solución de interior para resolver un problema de exterior

El tráfico rodado genera uno de los problemas de ruido ambiental más extendidos en todo el mundo. Más allá de una molestia, es un problema de salud pública de primera magnitud. Con el fin de reducir el ruido en el entorno, las administraciones públicas han fijado límites a las emisiones de ruido de pass-by para las distintas categorías de vehículos terrestres. Estos límites son de cumplimiento obligatorio y, además, son un requisito que deben cumplir todos los fabricantes de automóviles dentro del proceso de certificación de sus modelos. Y no solo eso: la normativa es cada vez más exigente.

El reglamento UN/ECE R51.03, introducido en 2014, fijó un calendario para reducir de forma sustancial los valores límite del ruido de pass-by. Por ejemplo, en 2024, el nuevo límite para los turismos (categoría M1) será de 68 dB(A), lo que supone una reducción de 6 dB (un factor de 2) a lo largo de las tres fases de implantación. Incluso los vehículos totalmente eléctricos pueden tener dificultades para cumplir este límite si no se presta atención a las medidas para reducir el ruido de rodadura.

Un reto adicional para los fabricantes de vehículos es el ensayo en carretera a velocidad constante, que se ha añadido a los procedimientos pruebas para reflejar las condiciones de conducción de manera más realista. Por otro lado, la contribución del ruido de rodadura es cada vez más dominante incluso a bajas velocidades, lo cual hace bascular el origen del ruido del motor a los neumáticos. Las Disposiciones suplementarias sobre emisiones sonoras (ASEP) exigen que los fabricantes demuestren que los niveles sonoros de sus vehículos no difieren significativamente de los resultados de los ensayos de pass-by según la norma ISO, en las condiciones típicas de conducción en carretera y en un intervalo de velocidades más amplio. La definición actual de las ASEP requiere cuatro velocidades adicionales para cada marcha, es decir en total 24 medidas adicionales para un coche de 6 velocidades. Es probable que las revisiones de la ASEP que se esperan próximamente endurezcan aún más los requisitos de ensayo.  

A todos estos requisitos de ensayos adicionales hay que sumarle la presión por reducir los plazos de desarrollo. Toda esta problemática exige hacer ensayos de una manera más eficiente. Si no... ¿Cómo van a hacer los fabricantes para desarrollar la próxima generación de vehículos cumpliendo la normativa internacional? Los ensayos de pass-by en interiores son parte de la respuesta.

¿En interiores o en exteriores?

Tradicionalmente, el ruido de pass-by de vehículos se medía en una instalación exterior consistente en un tramo recto de pista y dos micrófonos de medida, situados uno a cada lado de la pista. El vehículo pasaba acelerando entre los micrófonos y se registraba el nivel máximo de presión sonora en los dos micrófonos. 

Ahora bien, las medidas de pass-by de campo plantean una serie de desafíos:

• ¿Son aceptables las condiciones meteorológicas?
• ¿Es lo suficientemente bajo el ruido de fondo? 
• ¿El firme es el adecuado? 
• ¿Qué grado de coherencia guardan entre sí las tandas de ensayos? 
• ¿Cómo se puede minimizar el tiempo de trabajo en la pista de pruebas?

Con todo, aunque un sistema de pass-by de campo no puede controlar la meteorología o el piar de los pájaros, cumple la función de adquirir, procesar, almacenar y elaborar informes con los datos. Evidentemente, sirve para recopilar todos los parámetros necesarios, como el régimen del motor, la velocidad del vehículo y los datos meteorológicos y acústicos. Por eso, para muchos fabricantes, sigue siendo el método preferido para sus procedimientos de conformidad y homologación.

Sin embargo, también hay muy buenas razones por las que los fabricantes de vehículos de carretera se decantan cada vez más por ensayos de pass-by en interiores, como herramienta para cumplir los nuevos límites de ruido.

En 2019 se aprobó el uso de los ensayos de pass-by en interiores como técnica de homologación y conformidad de la producción (Reglamento R51.03, Enmienda 4). Con ello, se convirtieron en una alternativa formal al método de exteriores, tan dependiente de las condiciones meteorológicas. Es mucho más fácil medir en una instalación interior el ruido interior y exterior de un vehículo. Básicamente, se utiliza un dinamómetro de chasis instalado en una cámara semianecoica de grandes dimensiones. Un entorno controlado como este ofrece protección frente a los factores externos. Las medidas son altamente repetibles y pueden realizarse durante todo el año, en cualquier momento. Además, al emplear un vehículo estacionario resulta más sencillo equipar instrumentación adicional para determinar las causas raíz de las emisiones de ruido.

Un ensayo de pass-by en interiores es una simulación en la que se "conduce" un vehículo estacionario sobre un dinamómetro, como si se tratara de una medida de pass-by en exterior convencional. Para medir el ruido que emite el vehículo, se utilizan dos arrays lineales de micrófonos, uno a cada lado del vehículo. Las señales de los micrófonos se procesan conjuntamente con la señal de velocidad del vehículo, para simular un resultado de pass-by directamente comparable con un resultado en exteriores, incluida una corrección del efecto Doppler. La norma define un método para corregir el ruido de rodadura empleando datos de exteriores medidos en una pista de pruebas conforme a la norma ISO. 

Cómo explotar las ventajas de los ensayos de pass-by en interiores

A la hora de determinar la metodología de ensayos de pass-by más idónea intervienen muchos factores. De lo que no hay ninguna duda es de que los resultados obtenidos en interiores pueden correlacionarse con los de exteriores, de modo que cualquier decisión que se haga en relación con el ruido exterior se apoye en información correcta.

Desarrollo y diseño

En lo tocante al desarrollo y el diseño, los fabricantes de vehículos tienen a su disposición amplias posibilidades para investigar y optimizar sus diseños, no solo para cumplir la normativa con unos costes razonables, sino también para abordar los problemas de ruido exterior en una fase más temprana del proceso de diseño. Por ejemplo, existen métodos de cuantificación de fuentes de ruido, como el análisis con arrays de micrófonos o el análisis de contribuciones de trayectorias de transmisión.

Análisis de contribuciones de fuentes

Una de las mayores ventajas del pass-by en interiores es la posibilidad de utilizar el análisis de contribuciones de fuentes de ruido para examinar el efecto contributivo de todas las fuentes potenciales. Este aspecto tiene una gran importancia para los fabricantes de vehículos. En el caso de los vehículos eléctricos, por más que sean más silenciosos, emiten ruidos distintos del ruido de rodadura; a los fabricantes les interesa entender el efecto contributivo de esas fuentes de ruido novedosas o, en todo caso, diferentes.

El análisis de contribuciones de trayectorias de transmisión (SPC) es una técnica para evaluar las contribuciones de diferentes fuentes en un punto de recepción (en este caso, los micrófonos de pass-by). Esta técnica permite identificar las fuentes dominantes en un punto de recepción dado. A partir de ahí, es posible investigar esas fuentes en mayor detalle, utilizando CAE o ensayos de desarrollo. Este método se utiliza a menudo para investigar opciones de diseño, con el fin de cumplir tanto la reglamentación sobre ruido de pass-by como los objetivos de ruido interior.

El ruido de los vehículos está sujeto a restricciones cada vez más exigentes. Al mismo tiempo, se hace indispensable corregir los problemas en una etapa lo más temprana posible dentro del ciclo de diseño. Por todo ello, el pass-by en interiores se perfila como un método cómodo y eficiente para evaluar el ruido exterior y evitar sorpresas. Este tipo de ensayos se están convirtiendo en una herramienta crucial para los ingenieros, durante el diseño y en los procesos de homologación.