Ruído

Introdução Num passado recente, o ruído produzido pelos pneus constituía alguma preocupação pelo incómodo que a sua percepção conferia no interior do veículo ao condutor e passageiros. Contudo, actualmente o ruído produzido pelos pneus determina o ruído ambiente produzido pelo tráfego e, face ao volume deste, passou a ser também uma preocupação de natureza ambiental. O ruído produzido por um veículo automóvel tem as seguintes origens:

Na Figura 46 apresenta-se uma análise dos contributos destes três componentes, para diferentes velocidades do veículo, em Km/hora; a curva que representa o nível de ruído total é a soma logarítmica das três componentes referidas. 

Figura 46 – Contribuição das várias fontes de origem de ruído de um veículo automóvel

Fonte: Paul R. Donavan, “Vehicle Exterior Noise,” Handbook of Noise and Vibration Control, Editor, Malcolm Crocker, John Wiley and Sons

Pode observar-se que o contributo do ruído produzido pelos pneus para o nível de ruído total representa a maior percentagem. Por este motivo, os construtores de pneus têm tomado medidas para melhorar as características dos seus pneus, de forma a minimizar o ruído resultante do seu contacto com o pavimento. Já se encontra em vigor legislação comunitária relativamente ao nível de ruído produzido pelos pneus no tráfego rodoviário: é o “Regulamento N.º 117 da Comissão Económica das Nações Unidas para a Europa (UNECE) — Prescrições uniformes relativas à homologação de pneus no que diz respeito ao ruído de rolamento e à aderência em pavimento molhado e/ou à resistência ao rolamento”, de 22 de Junho de 2011. O actual regulamento é o resultado de sucessivas directivas, regulamentos e aditamentos, que praticamente se iniciaram em 1992, com a publicação da Directiva 92/97/CEE, do Conselho, de 10 de Novembro. A pretensão em reduzir o ruído proveniente do contacto dos pneumáticos com o pavimento veio mais tarde a ser alargada à resistência ao rolamento e à aderência ao pavimento molhado. Alguma da documentação produzida na comunidade europeia foi transposta em Decretos-Lei pelos governos de Portugal. Não ficam abrangidos pelo Regulamento N.º 117 os seguintes pneus:

O Regulamento 117, para efeito de emissões sonoras pneu-estrada, classifica os pneus nas seguintes classes:

 

Quadro 21 − Pneus da Classe C1 Fase 1 (Nov. 2012 a Nov. 2014)
Largura nominal da secção, em mm	Valor limite expresso em dB(A)
≤145	72
>145 e ≤165	73
>165 e ≤185	74
>185 e ≤215	75
>215	76

Notas.

 

Quadro 22 − Pneus da Classe C1 Fase 2 (Nov. 2016 a Nov. 2018)
Largura nominal da secção, em mm	Valor limite expresso em dB(A)
≤185	70
>185 e ≤245	71
>245 e ≤275	72
>275	74

Nota: Os limites acima devem ser aumentados em 1 dB(A) no caso dos pneus para neve, pneus para cargas extraordinárias, pneus reforçados ou qualquer combinação destas classificações.  

Quadro 23 − Pneus da Classe C2 Fase 1 (Nov. 2012 a Nov. 2014)
Categoria de utilização	Valor limite expresso em dB(A)
Normal	75
Neve ou M+S	77
Especial	78

  

Quadro 24 − Pneus da Classe C2 Fase 2 (Nov. 2012 a Nov. 2014)
Categoria de utilização	Valor limite expresso em dB(A)
Normal	72
Neve ou M+S	73
Especial	74

Nota: No caso de pneus de tracção, os limites acima devem ser aumentados em 1 dB(A) para as categorias de utilização normal e especial, e em 2 dB(A) para a categoria de utilização neve.   

Quadro 25 − Pneus da Classe C3 Fase 1 (Nov. 2012 a Nov. 2016)
Categoria de utilização	Valor limite expresso em dB(A)
Normal	76
Neve ou M+S	78
Especial	79

 

Quadro 26 − Pneus da Classe C3 Fase 2 (Nov. 2016 a Nov. 2020)
Categoria de utilização	Valor limite expresso em dB(A)
Normal	73
Neve ou M+S	74
Especial	75

Nota: No caso de pneus de tracção, os limites acima devem ser aumentados em 2 dB(A). Mecanismos da geração de ruído Os mecanismos que dão origem à geração de ruído são extremamente complicados. Mas é o piso do pneu e, sobretudo o seu desenho, que mais contribuem para o nível de ruído. Um criterioso desenho do piso permite reduzir os níveis de ruído gerados no contacto pneu-pavimento em várias gamas de frequência do espectro de ruído, muito especialmente nas frequências compreendidas entre 600-1200 hertz, que é a faixa de frequências mais crítica (Figura 47).

Figura 47 – Níveis de ruído em função das frequências

Fonte: The Multi-Coincidence Peak around 1000 Hz in Tyre/Road Noise Spectra,Ulf Sandberg, Chalmers University of Technology, Department of Applied Acoustics, SE-41296 Gothenburg, Sweden and the Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI), SE-58195 Linkoping, Sweden.

Na Figura 48 apresenta-se, de forma esquemática, um pneu em contacto com um pavimento e assinalam-se os principais tipos de mecanismos (Quadro 27), que mais contribuem para o nível de ruído originado no contacto do pneu com o pavimento e indicam-se também as respectivas gamas de frequência. 

Figura 48 – Principais mecanismos que originam o ruído do pneu

 

Quadro 27 – Principais Tipos de Mecanismos Geradores de Ruído
Mecanismo		Gama de frequências, Hz
Mecanismos vibracionais de impacto	Impacto do piso no pavimento	300 – 1500
	Impacto da textura do pavimento	88 – 1250
Mecanismos vibracionais de adesão do pneu ao pavimento	Agarrar	> 1000
	Derrapar	1000 – 2000
Mecanismos aerodinâmicos que envolvem deslocação de ar	Turbulência de ar	300
	Bombagem de ar	> 1000
	Ressonância das ranhuras	900 – 2000
	Ressonância de Helmoltz	1000 – 2500
Mecanismos de amplificação ou de redução do ruído	Efeito de Horn	600 -2000
	Ressonância da carcaça e das cintas	600 – 1300
	Ressonância da cavidade tórica	200 – 250

Os estudos que têm sido levados a cabo em diversos laboratórios especializados relativamente aos pneus, demonstraram o efeito dos vários factores variáveis intervenientes no processo, nomeadamente:

 O efeito da carga por pneu no nível de ruído é muito reduzido e varia, em pequena extensão, com o tipo de superfície do pavimento.

A influência da pressão de ar dos pneus no nível de ruído é também muito reduzida. Contudo, pressões baixas associadas a cargas por pneu mais elevadas, conduzem a um ligeiro aumento do nível de ruído.

É difícil determinar a influência das dimensões dos pneus no nível de ruído produzido. Com efeito, é impossível variar um dos parâmetros dimensionais sem que os outros permaneçam constantes.

O efeito do diâmetro do pneu no nível de ruído é de difícil análise, uma vez que o aumento do diâmetro do pneu implica a alteração de muitos outros parâmetros dimensionais. Os ensaios efectuados mostram, contudo, uma grande dispersão de resultados e grande dificuldade na sua interpretação.

Neste caso, quando se aumenta a largura de um pneu, mantendo o diâmetro da jante e o diâmetro exterior constante, estamos a alterar a relação nominal de aspecto. Contudo, observa-se que o aumento da largura do pneu aumenta a área de contacto com o pavimento e aumenta o nível de ruído (Quadro 28).

 

Quadro 28 – Influência da largura do pneu no nível de ruído
Largura do pneu, mm	Nível de ruído, dB
< 145	72,1
155 – 165	72,8
175 – 185	73,5
195 – 225	75,0
≥235	75,4

Pode observar-se no Quadro 28 que para um aumento de 10 mm na largura do pneu corresponde um aumento do nível de ruído que varia entre 0.4 e 1,5 dB.

O desenho do piso do pneu, também designado por escultura, é uma das variáveis que mais influencia o nível do ruído gerado no contacto pneu-pavimento.

O piso do pneu é obtido em molde formado por segmentos ou módulos (muito frequentemente em número de oito ou nove, dependendo da dimensão do pneu), distribuídos na circunferência do pneu. Cada segmento ou módulo é, por sua vez, constituído por sequências, em número variável e dependente do desenho, de vários passos ou pitches (pitch, no singular).

A redução do nível de ruído gerado no contacto pneu-pavimento é conseguida conferindo a esses passos ou pitches comprimentos aleatoriamente diferentes, de forma a eliminar o efeito das vibrações harmónicas, que estão na origem do ruído produzido (Figura 49).

Figura 49 – Desenho de piso, com 5 passos diferentes

Alguns fabricantes introduzem não somente alterações no passo, mas em pneus com escultura simétrica, introduzem um desfasamento longitudinal entre as duas metades do piso do pneu (note-se que estamos a utilizar um tipo de escultura simétrico), como se mostra na Figura 50.

Figura 50 – Desfasamento longitudinal dos passos da escultura

(Compare os passos do lado esquerdo com os do lado direito)

A prática tem demonstrado que o nível de ruído produzido pelos pneus são atenuados pela inserção no desenho do piso de (ver Figura 51):

Figura 51 – Pormenores na concepção do desenho do piso que contribuem para um menor nível de ruído no rolamento

Por outro lado, a existência no desenho do piso de ranhuras obliquas e circunferenciais (por referência à direcção do movimento) e de lamelas multidireccionais, além de reduzirem o nível de ruído gerado no contacto pneu-pavimento, permitem a ventilação e arrefecimento do piso e a drenagem de água quando em piso molhado. Já a introdução de várias ranhuras transversais (por referência à direcção do movimento), aumenta o nível de ruído em cerca de 15 dBA. Por esta razão, e sobretudo nos pneus de concepção mais moderna, pode observar-se a inexistência de ranhuras transversais, sobretudo na parte central do piso (Figura 52).

 

Figura 52 – Esculturas de piso concebidas para proporcionar baixo nível de ruído (esculturas simétricas e assimétricas)

Uma minimização do nível de ruído gerado pelos pneus no contacto pneu-pavimento pode também ser obtida por actuação na qualidade das borrachas utilizadas optimizando, por exemplo, a sua composição: os compostos de borracha que possuem sílica incorporada possuem melhores características acústicas. Esta optimização, em combinação com alterações na concepção do pneu (por exemplo, um aumento da espessura de borracha nas zonas das cintas), proporcionam níveis de ruído mais reduzidos.

Existe também a nível comunitário legislação aplicável à qualidade dos pavimentos já em vigor nalguns países.

Contudo, a nossa preocupação deve ser centrada numa minimização do nível de ruído gerado pelos pneus, já que, no que respeita aos pavimentos, será bem mais problemática a possibilidade da sua regularização, o que iria reduzir o nível de atrito e, em consequência, as condições de segurança, especialmente em condições de molhado.

O nível de ruído gerado no contacto pneu-pavimento depende também, como pode ser observado na Figura 48, do tipo de pavimento (asfalto denso, asfalto poroso, asfalto modificado com borracha, betão, betão modificado com borracha, etc.), e depende também da maior ou menor regularidade da sua superfície.

Regulamentação da União Europeia relativa a homologação, segurança, ruído de rolamento, aderência em pavimento molhado e resistência ao rolamento de pneus

Indicam-se a seguir os principais regulamentos aplicáveis a pneus:

Encontra as normas ou projectos de norma ISO relativas a ruído originado pelos veículos e pelo pavimento neste Anexo: http://ctborracha.com/wp-content/uploads/2014/10/Anexo-1.pdf.