Introduction to Computer-Assisted Assessment

Según la norma ISO 2631 [2] la severidad de las vibraciones percibidas por los ocupantes del vehículo se determina según su magnitud (amplitud), frecuencia, duración y dirección. Cada parte del cuerpo humano tiene su propia frecuencia propia de vibración, por lo que se ve afectado de un modo u otro según la frecuencia de la vibración a que se ve sometido, y evidentemente la percepción es peor cuanto mayor la amplitud de dicha vibración.

Fricción de la suspensión VIBRACIONES EXTERNAS SUPERFICIE CARRETERA Vibración masas suspendidas Vibración masas no suspendidas Rugosidad (harshness) Reducir la sensibilidad a las interferencias de la superficie. Amortiguar la vibración.

Rigidez y amortiguamiento de los tacos de goma de la suspensión

Rigidez y amortiguamiento de la soportación motor

Equilibrio de elementos en rotación en motor y transmisión Aislar o amortiguar

las vibraciones Vibración del

paquete motor

Equilibrado adecuado de los neumáticos Reducir el nivel de vibración de los elementos rotativos Desequilibrio de elementos en rotación VIBRACION ELEMENTOS INTERNOS DEL VEHÍCULO Sintonizar adecuadamente las resonancias de los elementos Resonancias internas

Resonancias de los elementos internos (motor, transmisión,

depósito combustible…)

En el estudio aquí presentado la duración de la vibración tiene menos importancia, puesto que la duración depende del uso del vehículo. En realidad se tiene más en cuenta la magnitud de dicha vibración, analizada de forma diferente según el tipo de ensayo. Pero esto se desarrolla de forma más extensa en los puntos sucesivos.

La vibración se mide en forma de aceleración en las direcciones de los ejes x, y y z del vehículo y afectan al cuerpo humano. La figura siguiente (figura 4.6) muestra los ejes de referencia para el cuerpo humano.

Fig. 4.6. Ejes de referencia para el cuerpo humano

En relación a lo expuesto hasta ahora existe una norma ISO, la cual hace referencia a las vibraciones y como responde el cuerpo humano ante ellas. Dicha norma es la ISO 2631, y en ella no solo se explica el rango de frecuencias más sensibles para el cuerpo humano sino que también se especifica la duración, y la dirección (según x, y, z) de las vibraciones que podrán llegar a ser molestas o dañinas para el cuerpo humano.

En dicha norma se define la forma de calcular el tiempo de exposición a vibraciones según su amplitud y frecuencia, dependiendo de la dirección de las mismas. Se definen los límites de exposición para fatiga, confort y seguridad, siendo estos tabulados y graficados para su consulta rápida, siendo la figura 4.3 un ejemplo de estas gráficas.

La descripción general efectuada en la norma que se comenta, tiene gran utilidad para el análisis de las vibraciones en términos de fatiga y seguridad, pero el objetivo de este proyecto es el de definir el nivel de confort de un vehículo. Para decir si el nivel de confort es bueno o no hay que establecer un valor “frontera” o “objetivo” basado en experiencia anterior, estudios de mercado o comparativas con vehículos comparativos. Por esta razón es difícil establecer o tabular el nivel de confort que han de alcanzar todos los vehículos, puesto que

dependiendo del segmento, gama, tamaño o incluso precio la percepción del confort que ha de tener un vehículo puede variar.

4.4.1. Efectos

Como ya se ha explicado anteriormente una parte importante del presente estudio trata de analizar el efecto de las vibraciones que se originan en el vehículo, ya sea procedentes del mismo o inducidas por la carretera. Para poder evaluar el efecto que tienen sobre los ocupantes es útil imaginarse el cuerpo humano como una serie de subsistemas [3] (figura 4.7), cada uno de ellos teniendo una frecuencia propia (un rango de frecuencias), por lo que evidentemente cada parte del cuerpo es más sensible a vibraciones dentro del rango de su frecuencia propia.

Fig. 4.7. Frecuencias propias de partes del cuerpo

Una de las partes del cuerpo (o subsistema) con una mayor importancia en lo que a vibración se refiere es la región abdominal, con una resonancia entre 4 y 8 Hz. Este tipo de vibración si es demasiado notable para los ocupantes del vehículo puede originar malestar general producido por el excesivo movimiento de la zona del estomago, es lo que comúnmente se conoce como mareo. Evidentemente un vehículo que no sea capaz de amortiguar esta vibración en suficiente medida resulta claramente menos confortable para los ocupantes. También se hacen molestos movimientos de muy baja frecuencia (entorno a 1 Hz) por ser causa de mareo.

Otra parte muy importante es la región que comprende la cabeza-cuello, con una resonancia entorno a 20-30 Hz. Este tipo de vibración de forma continua puede llegar a causar lesiones en el cuello, pero no es el caso de un vehículo. En este caso el efecto más notable es dolor de cabeza o en la zona del cuello, pero sin llegar a derivar en lesiones.

Obviamente por tratarse de un vehículo que se conduce con las manos en el volante también la resonancia de este subsistema se ha de tener muy en cuenta, analizando la vibración en el volante. La resonancia de la mano se encuentra situada entre 30-40 Hz, de forma que es en esta zona donde se intenta amortiguar más la vibración del sistema de la dirección.

Fig. 4.8. Posición conducción. Contacto con suelo, asiento y volante.

En general, cuando se habla del nivel de confort en marcha de un vehículo se engloban, además de las vibraciones periódicas o aleatorias que son las que provocan los efectos descritos anteriormente, las de tipo transitorio, que son provocadas por irregularidades puntuales ajenas al vehículo pero que han de ser amortiguadas por la suspensión del mismo. Este tipo de irregularidades provocan aceleraciones muy grandes durante un corto espacio de tiempo. El objetivo es que al pasar por cualquier tipo de bache o similar el impacto sea el mínimo (magnitud) y que sea eliminado lo antes posible (amortiguamiento).