Comencé con el tema de los diagnósticos del ruido, vibración y dureza (NVH) hace 20 años, cuando comencé a incursionar en la reparación de automóviles de colección. Los clientes pronto comenzaron a quejarse del ruido del viento y las vibraciones del chasis en los autos de la década de los ‘60. Habiendo experimentado personalmente en los autos de esa época, sabía que la mayoría de estas quejas no eran reparables porque aún no se había desarrollado una buena tecnología dedicada a la reducción del NVH. Hasta ahora, la reducción del NVH en el compartimiento de pasajeros continúa siendo uno de los principales objetivos de diseño para los ingenieros automotrices.
Gracias a sus esfuerzos, los vehículos ahora tienen estos avances sobre el NVH:
– Aunque los ejes balanceadores del motor no son nada nuevo, continúan eliminando las vibraciones recíprocas del motor. Los soportes hidráulicos con controles electrónicos amortiguan las vibraciones del motor al chasis.
– El avanzado diseño de las llantas radiales y el mecanizado de aleaciones en los rines ahora eliminan la mayoría de los problemas de desviación lateral de las ruedas y las llantas.
– Las ventanas empotradas y el ajuste con precisión de las puertas y paneles de la carrocería han reducido enormemente las quejas por el ruido del viento.
– El control del confort controlado electrónicamente ha reducido muchas quejas relacionadas a la dureza de la suspensión.
– Un mejor aislamiento de la carrocería para la amortiguación del ruido ha reducido los niveles del ruidos del tren motriz y de la carretera hasta el punto que ahora muchos conductores conducen a diario tan silenciosamente como los mejores vehículos de lujo de hace una década.
Por otro lado, cada refinamiento del NVH solo ha servido para aumentar la sensibilidad del conductor en relación al ruido, la vibración y la dureza. En el siguiente texto, le presentaré la terminología básica y algunas de las pruebas técnicas utilizadas en los diagnósticos modernos del NVH.
CUESTIONES SOBRE EL NVH DE LA VIEJA ESCUELA
Durante mis días en las agencias de autos, la mayoría de las quejas sobre el NVH en los vehículos nuevos fueron causadas por fuentes obvias, como partes rectificadas incorrectamente, ensambles mal hechos o componentes rotos (ver Foto 1). El ruido y las vibraciones eran una historia ligeramente diferente, ya que los diagnósticos basados en la experiencia no podían cuantificar con precisión su frecuencia y amplitud. En contraste, la mayoría de las quejas de la dureza involucraban problemas de control del confort, que generalmente eran reclamaciones subjetivas que luego involucraban un juego de amortiguadores para trabajo pesado recién instalados o llantas sobre-infladas.
MATEMÁTICA DEL NVH
Si bien muchos de los problemas del NVH de la vieja escuela siguen siendo diagnosticados por un oído agudo o por una sensación basada en la experiencia, la mayoría de los diagnósticos modernos del NVH requieren datos cuantificables. En contraste con las quejas de la vieja escuela, muchas quejas modernas del ruido/vibración son causadas por ruidos armónicos o resonantes que emanan de algunas partes de la carrocería o del panel interior que vibran o resuenan en respuesta a las variaciones en la superficie de la carretera, la velocidad del motor, la velocidad del vehículo y la velocidad de la rueda.
El diagnóstico de estos complejos problemas de ruido y vibración generalmente requiere un osciloscopio de laboratorio en base a una PC equipada con programas y equipo de diagnóstico NVH que muestre, calcule y compare la información. Pero para analizar los datos del NVH, necesitamos un conocimiento básico de las matemáticas y la terminología que estos utilizan.
Para explicar esto, el ruido y la vibración generalmente se cuantifican en frecuencia y amplitud. La frecuencia se puede expresar como revoluciones por minuto (rpm) o ciclos por minuto (cpm), o como Hertz, que son las revoluciones o ciclos por segundo. La amplitud, por otro lado, indica la severidad relativa del ruido o vibración. Al utilizar las aplicaciones de estos programas, podemos comparar las amplitudes de diferentes ruidos y vibraciones.
Los ruidos y vibraciones relacionados con la velocidad de la rueda y la velocidad del motor son quejas comunes del NVH. Para diagnosticar las vibraciones de la velocidad de la rueda, primero se deben determinar la frecuencia y la velocidad del vehículo, el tamaño de la llanta y la relación del eje. Para diagnosticar las vibraciones del motor, se requiere su frecuencia, las revoluciones del motor y, en algunos casos, se debe determinar el diámetro de la polea de accesorios del motor.
Muchas de las vibraciones ocurren a velocidades específicas de la rueda o del motor (ver Foto 2).
Por ejemplo, para cuantificar el diámetro exacto y la frecuencia de rotación de una llanta, una fórmula matemática básica podría incluir la relación del aspecto, el tamaño de la llanta, el diámetro del rin y una constante matemática para simplificar los cálculos. Para cuantificar la frecuencia de rotación de la llanta en Hertz, el diámetro de la llanta se puede multiplicar por millas por hora y dividir por una constante matemática. Al multiplicar la frecuencia de la velocidad de la rueda en Hertz por la relación de engranaje del eje motriz se obtiene la frecuencia de rotación del eje motriz. Las matemáticas pueden variar con las herramientas, así que siga las instrucciones específicas del fabricante.
Las “órdenes de frecuencia” también forman parte de la terminología del NVH.
– Las vibraciones de la velocidad del cigüeñal del motor (por ejemplo, un balanceador armónico o un convertidor de par fuera de balance) son vibraciones de primer orden.
– Las vibraciones de los accesorios se consideran vibraciones de segundo orden.
– Si la flecha propulsora está operando en ángulos excesivos o desiguales, se considera una vibración de segundo orden (ver Foto 3).
– Una junta CV de velocidad constante desgastada se puede considerar una vibración de tercer orden porque el eje de la flecha funciona fuera de centro y porque el desgaste de la junta CV podría estar causando una vibración torsional durante las vueltas.
El término “ruta de transferencia” indica el camino a lo largo del cual se transfiere un ruido o vibración desde su fuente a un componente resonante. Algunos ejemplos incluyen: Un volante de la dirección que resuena con una vibración que comienza en las ruedas y se desplaza a través del cople de la dirección y de la columna de la dirección hasta el volante; un asiento del conductor que resuena con vibraciones transferidas desde las ruedas a través del chasis; una tapa de la guantera que vibra resonando con las vibraciones del motor viajando a través de los soportes del motor y dentro de la carrocería; y resortes de la suspensión que funcionan como ruta de transferencia para los ruidos que emanan de baleros de las ruedas defectuosos o de juntas CV desgastadas.
HERRAMIENTAS NVH MODERNAS
Durante mucho tiempo, los fabricantes importadores han estado diseñando diferentes tipos de herramientas para detectar la frecuencia y amplitud de ruidos y vibraciones. Entre los técnicos, los micrófonos para el chasis continúan siendo una herramienta popular que identifica rápidamente las fuentes de los chirridos y crujidos que representan la mayoría de las quejas del NVH.
Las aplicaciones de software para osciloscopios de laboratorio basadas en PC continúan siendo las herramientas más versátiles y precisas para diagnosticar algunas quejas complejas del NVH. Los osciloscopios con base en una PC permiten pantallas más grandes y más canales de datos que algunos de los analizadores NVH dedicados más antiguos.
El osciloscopio de laboratorio permite a los técnicos visualizar y comparar varias vibraciones o ruidos en términos de frecuencia y amplitud, lo cual es útil para separar problemas complejos como los ruidos resonantes del compartimiento del pasajero causados por juntas universales CV pegadas o baleros de rueda picados.
EL MERCADO NVH
Las actividades de diagnóstico de NVH a menudo se consideran un “mal necesario” porque no son fuentes de grandes ganancias. Por otro lado, si un taller de importados desarrolla una familiaridad con los problemas del NVH asociados con las plataformas de un solo fabricante, el taller puede diagnosticar las quejas del NVH de una manera más rentable.
Recuerde, algunas de las mejores herramientas del mercado de accesorios se renombran y se proveen a las agencias OEM como equipo requerido. Por lo tanto, si se está especializando en una marca específica, será provechoso mirar las opciones del OEM así como las del mercado alterno antes de elegir el software NVH y el equipo de apoyo.
