El nivel sonoro dentro de la cabina

de un tractor se mantiene más o

menos estable entre los 30 y los 43

km/h. A partir de esta velocidad se

produce el efecto 'zumbido', por lo

que los fabricantes buscan sistemas

de aislamiento para minimizar el

ruido que llega a los oídos del

conductor.

ni PROF. MIGUEL CERVANTESDr. Ing. Agrónomo

h

1 avance que se ha produ-cido en el diseño y confi-guración de los tractores agrícolas desde sus co-

mienzos ha venido acompañadode un aumento de la velocidad ala que éstos pueden desplazarsepor caminos y carreteras y, con-secuentemente, de los ruidos yvibraciones que este aumento pro-duce.

Aunque en algunos paísesexiste una limitación en la veloci-dad a la que pueden circular lostractores por las vías públicas, mu-chos de los tractores de más de100 CV se ofrecen actualmentecon transmisiones capaces de su-perar los 50 km/h. Es muy proba-ble que esta tendencia se man-tenga o aumente a corto y medioplazo.

Independientemente del tipoo marca de rueda y de tractor, elnivel sonoro dentro de la cabina

Niveles de presión •(Pa)

100

10

• Presión sonora(c18)

140

---- , '-'- . 120

ZI%Pl

0.1

0.01

0.001

0.000 1

000001

80

• 60

40

20

oFuente: Brüel & Kjaer

NIVELES DE PRESIÓN SONORA

CtS

o

1 -7-1- 01 .01 '111-

EFECTO DE LOS NEUMÁTICOS-SOBRE ELRUIDO EN LA CABINA DEL TRACTOR

86

del conductor se mantiene más omenos estable entre los 30 y los43 km/h de velocidad de avance.A partir de esta velocidad se pro-duce el efecto 'zumbido' dentrode la cabina, llegando a producir-se un máximo de presión sonoraen torno a los 47 km/h para des-cender ligeramente hasta que lavelocidad alcanza los 55 km/h.

El conductor de un tractor mo-derno, con un puesto de conduc-ción ergonómico, pasa muchas ho-ras en la cabina, por lo que todoslos fabricantes buscan sistemasde aislamiento para minimizar elruido que llega a los oídos del con-ductor, ya que el ruido provoca lapérdida progresiva de la capacidadauditiva, que va acompañada deotras patologías, como alteracio-nes del equilibrio, zumbidos en eloído, vértigos, mareos, disminu-ción de la capacidad de concentra-ción, dificultades para entender ycomunicarse y finalmente aisla-

miento social. En resumen, la ex-posición continuada al ruido y lasvibraciones en el puesto de traba-jo es la causa de muchas enferme-dades profesionales.

I

La medida del ruido ysu efecto sobre laspersonas

Las pequeñas variaciones deperiódicas de la presión atmosfé-rica que inducen en el aire lasfuentes sonoras, al hacer vibrar eltímpano del oído llegan al cerebro,dando lugar a lo que conocemoscomo sonido y ruido. Se define co-mo ruido cualquier sonido desa-gradable o no deseado.

Al ser el sonido una magnitudfísica y fisiológica, es difícil medir-lo con un instrumento físico. Lamembrana del tímpano tiene ca-pacidad para medir vibraciones confrecuencias entre 20 y 15 000 her-

DICIEMBRE 2009 agro recni(u

cios, a la vez que variaciones de lapresión atmosférica entre 20 mPay 100 Pa (la presión atmósfericanormal es de 100 000 Pa), lo queha obligado a utilizar para su me-dida lo que se denomina una es-cala logarítmica, que es represen-tativa de la percepción auditiva.

En la figura adjunta se puedeobservar la equivalencia entre lapresión sonora media en Pasca-les, y la presión sonora en dB. ElO de la escala se sitúa en el nivelde audición. Al tratarse ce una es-cala logarítmica una diferencia só-lo 3 se corresponde con 2 vecesmás de presión sonora, lo cual hayque tomarlo en consideracióncuando se comparan los valoresde nivel sonoro correspondientesa las diferentes cabinas de los trac-tores en el mercado. Para ajustarla medida del sonido realizada conel instrumento que se utiliza paramedirlo (sonómetro) a la per-cepción del oído, se utilizan losque se conocen como el filtrode ponderación tipo A, queajusta la presión sonora en fun-ción de la frecuencia, del mis-mo modo de lo hace el oídohumano. La medida así reali-zada se expresa en dB(A).

Si bien es cierto que porencima de 85-90 dB(A) se pro-ducen alteraciones en el oído,que pueden llegar a la progre-siva pérdida de audición, en elintervalo de 65 a 85 dB(A) seproducen efectos que afectanal sistema nervioso vegetativo, co-mo aumento de la presión sanguí-nea y del ritmo cardiaco, así comoun aumento de la tensión muscu-lar.

Esto explica la estricta norma-tiva establecida en el nivel de rui-do del puesto de conducción delos tractores, y la preocupación delos fabricantes por reducirlo muypor debajo de los niveles permiti-dos. Para conseguirlo se comien-za reduciendo el nivel sonoro emi-tido por los motores y las transmi-siones, se introducen aislamien-tos en las cabinas, y no se puedeolvidar el efecto de los neumáti-cos

I El ruido en el interiorde la cabina

Si analizamos físicamente elfenómeno del ruido y las vibracio-nes en el interior de la cabina delconductor de los tractores y de lasmáquinas agrícolas autopropulsa-das, observamos que éstos pro-ceden de distintas fuentes, talescomo los neumáticos, el motor, latransmisión, el sistema hidráulico,etc., y que la cabina, no siemprelos amortigua sino que llega a ac-tuar como 'caja de resonancia' quelos aumenta.

Así, cuando las garras de losneumáticos impactan contra elsuelo producen un ruido que setransmite por la cubierta, pasa ala llanta, sigue por el disco y el ejede la rueda y finalmente llega a lacabina a través de las fijacionesde ésta con el cuerpo del tractor.

Aunque la Unión Europea es-tablece un nivel máximo de ruidoen el interior de las cabinas de 86dB, la mayoría de los fabricantesofrecen en el mercado tractorescon un nivel de ruidos muy infe-rior. En los últimos 15 años se hareducido sensiblemente el nivelde ruido en las cabinas, llegándo-se a alcanzar valores por debajode 73 dB en tractores con moto-res de cuatro cilindros y de 71 dBen los de seis cilindros.

Si nos centramos en los neu-máticos como fuente de ruido y vi-braciones, una forma de reducirlosería hacer que la frecuencia conla que los tacos de las ruedas im-

pactan sobre el suelo sea muy di-ferente (mayor o menor) de la fre-cuencia natural de la cabina, quees aproximadamente de 110 Hz.

Esto se conseguiría variandola distribución de tacos sobre ban-da exterior de la cubierta, o ban-da de rodadura. Cuanto mayor seala velocidad de desplazamiento deltractor por la carretera, mayor se-rá el número de veces que los ta-cos chocan contra el suelo y portanto, mayor será la frecuencia delos golpes que éstos producen.

Si la frecuencia del choque delos neumáticos en el suelo estápróxima a la frecuencia natural devibración de la cabina, esta entra-rá en resonancia y se aumentaráel nivel de ruido y vibraciones ensu interior. Cuanto más alejada es-té la frecuencia de impacto de lostacos de la frecuencia natural dela cabina, menor será el ruido en

el interior de la misma.Pero los tacos no impac-

tan sobre el suelo de un so-lo golpe, sino que lo hacende forma progresiva desde elinterior hacia el exterior de lacircunferencia de rodadura,lo que contribuye a que estaenergía se vaya disipandoprogresivamente a través deun amplio rango de frecuen-cias.

Thomas Williams, de laempresa fabricante de neu-máticos General Tire Inc, deOhio (USA), tiene patentado

un sistema mediante el cual se re-duce el ruido producido por el im-pacto de los tacos sobre la calzadavariando la distancia entre las ga-rras del neumático de forma conti-nua según una secuencia previa-mente determinada (EP0542493).Esta innovación, que se introdujoinicialmente en el diseño de losneumáticos de automóviles y ca-miones tiene también su aplicaciónen los neumáticos agrícolas y fo-restales.

La experiencia demuestra quelas ruedas motrices con un núme-ro de tacos inferior a 38 resultanincómodas en labores de trans-porte por carretera, se comportan

87agrOtecnicw DICIEMBRE 2009

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INCREMENTO DE LA PRESIÓN SONORACUANDO SE SUPERAN LO 40 km/h CON

EL TRACTOR EQUIPADO CONNEUMÁTICOS CONVENCIONALES

bien en suelos duros y pedrego-sos y tienen menor vida útil.

Sin embargo las ruedas conmás de 48 tacos por cubierta tie-nen mayor eficiencia de tracciónen suelos blandos y húmedos pe-ro no son adecuadas para tracto-res cuya velocidad máxima sea in-ferior a 30 km/h, ya que el efectode resonancia se produciría ahoraa velocidades de avance menores.

Otra forma de reducir el ruidoy las vibraciones producidas porlos neumáticos sería actuando so-bre el propio cuerpo del neumáti-co para que este haga de amorti-guador, impida la transmisión o fa-cilite la absorción de determina-das frecuencias.

I

Análisis de frecuenciasen el interior de lacabina

Si realizamos un análisis en to-da la banda de frecuencias de los

INCREMENTO DE LA PRESIÓN SONORACUANDO SE SUPERAN LOS 40 km/h CON

UN NEUMÁTICO SST (EN AZUL) ENCOMPARACIÓN CON LOS NEUMÁTICOS

CONVENCIONALES

ruidos y vibraciones que se pro-ducen en el interior de la cabinadel conductor de un tractor, obser-varemos que hay diferentes valo-res de intensidad sonora en cadauna de las frecuencias del espec-tro analizado.

En algunas de estas frecuen-cias, el nivel sonoro es bastantemás alto que en las otras; esto su-pone una molestia para el conduc-tor, una pérdida de productividady un mayor riesgo de accidente ode enfermedad profesional. Hayalgunas frecuencias que depen-den de la velocidad de avance deltractor y otras que son indepen-dientes de ésta.

En el caso de un tractor de do-ble tracción, circulando a una ve-locidad de 50 km/h y a un régimende giro del motor de 2200 revolu-ciones por minuto, el espectro defrecuencias nos muestra que lospicos en el eje trasero se produ-cen en el entorno de los 112 Hz,los producidos por el eje delante-ro sobre los 125 Hz y los produci-dos por el motor en los 110 Hz.Recordemos que la frecuencia na-tural de resonancia de la cabinaestá alrededor de los 110 Hz.

Si medimos estos datos en elexterior de la cabina, el espectrode frecuencias es muy similar alque hemos obtenido en el interior,pero en este caso los valores so-noros son lógicamente bastantemayores.

El objetivo de las diferentes in-novaciones tecnológicas tanto enneumáticos como en cabinas esconseguir eliminar o reducir al má-ximo estos picos de intensidad so-nora y obtener un espectro de fre-cuencias e intensidades más pla-no y amortiguado.

Los sistemas de amortiguaciónque incorporan las cabinas de lostractores modernos apenas tieneninfluencia en la reducción de las fre-cuencias que causan el efecto de'caja de resonancia' de la cabina,que se produce durante las opera-ciones de transporte por carreteraa gran velocidad, de aquí la necesi-dad de trabajar sobre los neumáti-cos para reducir el nivel sonoro.

I

Rigidez y capacidad deamortiguación de losneumáticos

El ruido y las vibraciones enel puesto del conductor de lostractores y máquinas agrícolasdependen en gran medida de lascaracterísticas físicas de los neu-máticos con los que están equi-pados. Entre las especificacio-nes técnicas de los neumáticos,dos de ellas son probablementelas que mas influyen en el con-fort de la conducción, estas sonla rigidez del material y la capa-cidad de amortiguación de la car-casa.

En la próxima edición de la fe-ria internacional de maquinariaagrícola Agritechnica CGS, propie-taria de las marcas de neumáticosCGS y Mitas, presentará en nue-vo diseño de carcasa con una rigi-dez variable, capaz de amortiguar,fundamentalmente, las vibracio-nes de alta frecuencia así comolas de baja frecuencia, consiguien-do reducir el ruido en el interior dela cabina entre 3 y 6 decibelios,cuando se circula por carretera avelocidades superiores a los 40km/h.

Este nuevo neumático se de-nominará SST (silent speed tyre)que significa neumático silencio-so de alta velocidad. Ha sido de-sarrollado tras varios años de in-vestigación en el sector de auto-moción y estará disponible a par-tir de noviembre, inicialmente endos medidas: 600/65R38 y650/65R38.

Posteriormente, este diseñose ampliará a otros tamaños deruedas traseras, ya que los neu-máticos delanteros tienen poca in-fluencia en el ruido en el interiorde la cabina.

Ensayos de campo han de-mostrado que los neumáticosSST de CGS mejoran la resisten-cia a la rodadura manteniendo lascaracterísticas de tracción, capa-cidad de carga, tamaño de lahuella y durabilidad de los neu-máticos disponibles comercial-mente.•

agrotecnicaDICIEMBRE 2009