La automatización se ha ido estableciendo en diferentes sectores y la industria automotriz siempre ha sido un referente tecnológico. En los últimos años, la precisión, comodidad y seguridad son conceptos hacia los que apuntan las principales innovaciones en el sector de la automoción; tratando de responder a las más altas exigencias de los usuarios. En este creciente proceso de automatización destacan tecnologías como los sensores y actuadores, que resultan indispensables en la seguridad de un automóvil. Averigüemos qué son exactamente los sensores y actuadores, y cuáles son principales tipos que se emplean.
¿Qué es un sensor?
Un sensor es un dispositivo que se encarga de detectar y transformar magnitudes físicas o químicas en señales o pulsos electrónicos. Podemos encontrar centenares de sensores automotrices que van midiendo todo tipo de magnitudes. Algunas de estas pueden ser: temperaturas, flujo de aire que entra en un motor, distancia de un obstáculo, movimiento, etc.
¿Qué es un actuador y qué rol cumple para la automoción?
Los actuadores tienen como función proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. Su trabajo es convertir las señales eléctricas desde la unidad de control en una acción controlada. En resumen, se trata de los elementos finales que permiten modificar las variables a controlar en una instalación automatizada.
Los actuadores son una parte esencial en la electromecánica de vehículos, y en su mayoría se trata de motores eléctricos y motorreductores, o válvulas electromagnéticas que regulan por ejemplo los sistemas de freno y dirección.
En los últimos años los actuadores han evolucionado en todo tipo de diseños, participando en numerosas tecnologías de seguridad y asistencia a la conducción. ¿Cuáles son los principales desarrollos en esta materia?
Sensores y actuadores, ¿qué papel juegan en la seguridad del automóvil?
Acelerador electrónico
Hasta no hace mucho, la transmisión de información del acelerador se realizaba de forma mecánica a través de un cable de acero que conectaba con la mariposa. Hoy los vehículos incorporan un sistema del control del acelerador de tipo electrónico que incorpora un sensor en el pedal. Este elemento capta la posición exacta del pedal en cada momento y la comunica al módulo de control del motor que ordena a un actuador que varíe el nivel de apertura o cierre de la mariposa de admisión.
Sensor de estacionamiento
Los sensores de aparcamiento son dispositivos de asistencia al estacionamiento que se instalan en los parachoques del vehículo, especialmente en los traseros y que tienen la labor de informar de los obstáculos que puedan existir en los ángulos muertos de visión.
Estos sensores de estacionamiento avisan al conductor mediante una señal acústica cuando detectan cualquier obstáculo, aumentando su intensidad para evitar un posible golpe.
Existen distintos tipos de sensores de estacionamiento. Los principales son:
- Sensores de ultrasonido: Sensores que tienen un radio de acción que oscila entre 130 y 160 grados de barrido horizontal y entre 50 y 60 en barrido vertical.
- Sensores de detección electromagnética: Su principio de funcionamiento se basa en la detección de alteraciones del campo electromagnético producida por objetos sólidos siendo más resistentes a un posible golpe.
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Sensores para el freno de estacionamiento electromecánico
El freno de mano electromecánico se acciona a voluntad del conductor con un botón o en situaciones en las que se le podría olvidar al conductor accionarlo. El sistema actúa como un freno inteligente que actúa de forma electrónica y sin cables. El sistema aprovecha los sensores de la red de datos del vehículo para gestionar electrónicamente los elementos del sistema de freno, a los que añade un motor DC o de corriente continua, un reductor, y un husillo para empujar y accionar el émbolo de frenado.
Sensor de cigüeñal
El sensor de cigüeñal o sensor CKP, envía los datos en bruto al ordenador del motor sobre su posición exacta y, debido a que está conectado a los pistones la información sobre su posición ayuda a conocer las posiciones de los distintos componentes críticos del motor, pistones, correas y válvulas.
En su funcionamiento el sensor del cigüeñal utiliza un disco metálico y un detector que cubierto de una bobina magnética. El movimiento del disco sobre la bobina provoca una perturbación en el campo magnético, creando impulsos eléctricos que la unidad de control del motor utiliza para extraer la velocidad y la posición del cigüeñal y sus componentes.
Un mal funcionamiento del cigüeñal afecta principalmente a los tiempos de arranque y al consumo de combustible; aunque afecta al funcionamiento general del motor.
Sensores de temperatura
También conocidos como termistores. Los sensores de temperatura son elementos que suministran una señal eléctrica en función de la temperatura a la que están sometidos. A raíz de la introducción de tecnologías de microsistemas, para la realización de distintas funciones de seguridad pasiva y de confort (posición de los pasajeros para el disparo de los airbag, regulación de la climatización según temperatura corporal, desempañamiento de los cristales, etc) se utilizan sensores de temperatura sin contacto (pirométricos).
Asistente de frenada
El asistente de frenada de emergencia o EBA (Brake Assist System) es uno de los más revolucionarios dispositivos de seguridad de los modelos actuales. Estos sistemas son capaces de activar los frenos del vehículo sin requerir intervención alguna por parte del conductor. ¿Cómo funciona este sistema?
El sistema BAS mide la velocidad con la que se suelta el pedal del acelerador y se acciona el freno. Por otro lado, también recoge datos sobre la presión utilizada en el sistema de frenado para interpretar si se trata de una frenada de emergencia. En su funcionamiento, el sistema incorpora un sensor de velocidad o fuerza situado junto al pedal del freno, una válvula con un actuador o accionamiento que incrementa la presión en el circuito de frenos y unidad de control que gestiona todo el sistema en función de las mediciones realizadas por el sensor.
También han ido surgiendo asistentes de frenada con tecnología de radar para identificar los posibles obstáculos de la carretera y apoyar el frenado del conductor en caso de que se presente una situación de riesgo impredecible.
Sensor MAF
O sensor de flujo de aire. Este elemento mide electrónicamente la cantidad de aire que entra dentro del motor. Esta información es analizada y automatizada para controlar la mezcla aire-combustible del sistema de inyección y el ajuste de encendido.
El sensor MAF se ubica antes del colector de admisión del motor y después del filtro de aire y su señal es interpretada en gramos por segundo de caudal. Al entrar un mayor flujo de aire al motor se aumentan las RPM y por ello aumenta la temperatura. El sistema MAF incorpora un alambre de platino para medir también la temperatura y comunicarla a la unidad de control. De esta forma podemos detectar posibles anomalías en el motor y anticiparnos a una posible avería.
- Sensores y actuadores en el sistema de inyección electrónica
El sistema de inyección electrónica en el automóvil es el encargado de administrar la dosificación de combustible. Entre los actuadores que podemos encontrar para mejorar este apartado tenemos: relé de la bomba de combustible, válvula del canister, válvula IAC (con actuadores que regulan el aire y controlan las revoluciones del motor en ralentí), etc.
CLR en el campo de la electromecánica de vehículos
Como hemos visto en esta pequeña muestra, la tecnología para la mejora de la seguridad a través sensores y actuadores avanza a pasos agigantados. Hace unos años era común que solo los automóviles de alta gama incorporaran estos elementos; sin embargo, la aplicación de dicha tecnología se ha universalizado y ya está presente en cualquier equipo del automóvil.
CLR, proveedor de actuadores para empresas Tier 1 de automoción, posee una amplia experiencia en este campo y ha desarrollado actuadores diversos como: accionamientos para el abatimiento y control electrónico de los espejos retrovisores; actuadores para la modificación de la dureza de sistemas de suspensión variable o actuadores empleados en sistemas que mejoran la eficiencia y reducir el consumo de los motores. Sí, la electromecánica de vehículos nos apasiona.
En la gestión de proyectos de electromecánica en automoción, un rol importante es el que juegan los proveedores de componentes. ¿Cómo podemos abordar la selección de proveedores? ¿Qué criterios condicionan la elección de uno u otro partner de ingeniería?, en CLR tenemos la respuesta y para conocerla te invitamos a descargar nuestro eBook: «Pautas para la selección de proveedores en proyectos de automoción Tier 1″.
Soy Directora del Instituto de Educación Superior tecnológico «Iberoamericano» que promociona la Carrera de Mecatrónica Automotriz.. al respecto debo comentar que la transferencia de tecnología que realiza esta publicación es muy clara y precisa sobre todo para los estudiantes y para los mecánicos automotrices que están incursionando en la Mecatrónica Automotriz.