¿Por qué ese ruido tan molesto al abrir las ventanillas traseras en carretera?

 |  @davidvillarreal  | 

¿A quién no le ha pasado? Abres una ventanilla trasera y un molesto ruido, que muchos asocian con el sonido generado por el rotor de un helicóptero, inunda el habitáculo. La ventanilla no vibra, ni tampoco las cortinillas o algún panel suelto de las plazas traseras, en ocasiones incluso el ruido desaparece o se atenúa al abrir las dos ventanillas traseras, o alguna delantera. Entonces, ¿a qué se debe ese molesto ruido?

La explicación a este fenómeno la tenemos en los descubrimientos de Hermann von Helmholtz, que ya a mediados del siglo XIX realizó innumerables aportaciones a la ciencia, en este caso en el campo de la física, el sonido y las sensaciones que genera en las personas.

Pero eso no es todo. El mismo fenómeno que genera ese ruido indeseable, que todos detestamos, al abrir una ventanilla trasera en carretera, también ha servido para que los ingenieros desarrollen sistemas de escape más eficientes y mejorar sus cualidades acústicas.

La resonancia de Helmholtz

Al abrir una ventanilla estaremos facilitando que el aire que “corta” nuestro coche, busque una salida rápida ante esa presión accediendo al habitáculo.

No entraremos en una compleja explicación técnica. Pero supongamos que tenemos una cavidad concreta, en este caso el habitáculo del coche; con dos presiones, la del aire en el exterior – que aumenta disminuye con la velocidad – y la del habitáculo; y un cuello de botella, la superficie abierta de la ventanilla, por la que el aire fuerza su entrada en el habitáculo.

En los últimos años la industria ha mejorado mucho al respecto con la implantación de túneles de viento en sus centros de I+D, y el resultado lo tenemos en el trabajo aerodinámico que presentan los modelos más recientes. Ya os hablamos anteriormente del diseño Kammback y esa vía de escape tan útil para facilitar el flujo del aire que supone un diseño en forma de gota de agua interrumpido por una caída completamente vertical, el diseño del Prius.

El aire entra, pero también sale, por un mismo orificio – la apertura de la ventanilla – produciendo un vórtice cuyo sonido es ese dichoso ruido que tanto nos molesta.

Si todo el aire que fuerza su entrada en el habitáculo no tuviera una vía de escape, hipotéticamente, este acabaría inflándose como un globo. Pero huelga decir que no existe ningún caso documentado en el que haya sucedido tal cosa (risas). Por contra, en la misma proporción que el aire fuerza su entrada en el habitáculo, también intenta regresar al exterior, generándose un vórtice que produce ese incómodo ruido que aumenta con la velocidad y que generalmente nos obliga a recurrir a uno de los mayores inventos de la industria del automóvil, del que estaremos especialmente agradecidos en estas fechas, en verano, el climatizador.

Al abrir una ventanilla en marcha estaríamos convirtiendo a nuestro coche en un resonador Helmholtz, un artilugio ideado en el siglo XIX por este físico alemán que como veremos más adelante tiene diferentes aplicaciones en la industria del automóvil. Y no solo eso, en esencia, diferentes instrumentos como la ocarina o el djembe, se basan en la dinámica de fluidos para reproducir diferentes notas y sonidos.

En definitiva, no es que nuestro coche tenga un defecto, puesto que lo habitual en un coche bien diseñado aerodinámicamente es que se produzca este fenómeno al abrir una ventanilla trasera.

Del ruido indeseable a la mejora del rendimiento y el efecto Kadenacy

El aprovechamiento del efecto Kadenacy en los sistemas de escape de los monoplazas ha hecho correr ríos de tinta en la Fórmula 1 en los últimos años.

Pero aún hay más. En ocasiones, la calidad de un coche no solo se mide por el ruido que es capaz de atenuar, sino también por las notas y el sonido que es capaz de generar su motor y su sistema de escape. La instalación de resonadores en las cámaras de los sistemas de escape de algunos deportivos ha sido clave para lograr el sonido tan característico de muchos automóviles y motocicletas.

Y eso no es ni la punta del iceberg. Jugar con los resonadores en el sistema de escape de un motor de combustión no solo puede afectar su sonoridad, sino también mejorar el rendimiento de la mecánica aprovechando los descubrimientos posteriores de un francés cuyo apellido os sonará, conocido sobre todo por haber enunciado y patentado el efecto Kadenacy sobre las ondas de presión.

Ese efecto Kadenacy ha permitido que muchos fabricantes, también equipos de competición y escuderías de Fórmula 1, diseñen sistemas de escape con cavidades en las que se generan diferentes presiones, como las que se producen en el cilindro, para facilitar el trabajo de este en admisión y escape y mejorar la salida de los gases de escape, logrando como consecuencia de ello un mejor rendimiento del motor.

Sin ser, ni mucho menos, la mejor explicación técnica, en Wikipedia se enuncian brevemente los conceptos en los que se basan los fenómenos de Helmholtz y Kadenacy.

En Diariomotor: Kammback y por qué son tan “feos” algunos híbridos

Lee a continuación: El cuarto fantasma. El Rolls – Royce Phantom IV “Real” de la colección Torre Loizaga

  • IGC

    Interesante artículo!

  • fubu

    Y porque si sacas el brazo por dicha ventana el ruido desaparece?

    • Joel

      Al sacar el brazo, tipo anunció BMW, creas una zona de alta presión, donde impacta el aire (te empuja hacia atrás) y otra de baja presión que succiona la parte de atrás de la mano. Esto hace que tu propio brace canalice parte del aire hacia el interior liberando la presión de manera “controlada” y parte de la aire abandone el habitáculo de igual forma por detrás. También se pueden experimentar efectos de sustentación jugando con las posiciones de la mano. En fin la fluido dinámica es compleja y caprichosa.

      • Rubén

        Eres un artista. ¿Físico?

  • Alberto Piqueras Ramos

    Esto mismo lo comprobé el sábado pasado, cuando mi esposa abrió la ventanilla, a 140 kph, para saludar a unos amigos que nos adelantábamos en la carretera, además casi le arranca el viento los lentes.

    Saludos.

  • Yhran

    Me gustaría indicar que parte del post es erróneo, me explico:

    Es el aire circundante al vehículo el que se encuentra a una menor presión y no al contrario:

    Cuando el aire aumenta su velocidad disminuye su presión (ejemplo más claro el de sustentación de los aviones) y es el aire del interior del vehículo el que es forzado a salir por la ventanilla (otro ejemplo, un fumador en el interior del vehículo abre la ventanilla y es el humo el que es absorbido por la ventanilla).

    De ésta manera, al forzar la salida del aire del interior del vehículo, éste se queda con un vacío que automáticamente se vuelve a llenar por el aire del exterior, y de nuevo, la baja presión del exterior vuelve a succionar el aire del interior. Se crea una resonancia de bajas presiones.

    El ejemplo más claro de ésto es la vibración al soplar una botella sobre su cuello: se crea un sonido de vibración más o menos audible. Al haber, en el interior del coche, mucho más aire que dentro de una botella, hay una mayor masa, lo que implica una menor frecuencia de resonancia, es decir, ese sonido de la botella pasa a ser prácticamente una vibración pulsatoria.

  • Shinobu

    Grave error. Es una locura poner que aumenta la presión con la velocidad! Al Contrario! Disminuye la presión! Bernoulli!