Componentes
Al contrario de lo que podría suponerse, la electrónica está presente desde hace más de cien años en el automóvil. Pero cuando apareció el transistor en 1948, nació el germen de la “revolución del estado sólido”, que se inició en los vehículos en 1960, con los circuitos integrados o “chips”.
La mecatrónica y los dispositivos con nanotecnología juegan un papel decisivo en los autos, principalmente en los modelos de alta gama, con más de cien millones de líneas de código de programación. Hoy en día un automóvil tiene de 30 a 80 microcontroladores, hasta 150 motores eléctricos y 100 kilogramos de cables eléctricos y varios metros de cables de fibra óptica, además de una notable cantidad de sensores de todo tipo, como en la Maserati Gran turismo, que incorpora nada menos que 150 sensores microelectrónicos que “ven” el entorno del automóvil a través de micro cámaras y que se aplican además en la mayoría de las funciones de este súper deportivo. Aunque como hemos señalado la electrónica siempre estuvo asociada al automóvil desde el principio de la era del transporte motorizado, durante muchas décadas sólo estuvo asociada al autorradio. En efecto, la producción en masa de radios a válvulas para autos comenzó a mediados de la década de 1920 en los Estados Unidos, y la “época dorada” de las autorradios se conoció a partir de 1930.
Electrónica... ¿de dónde viene?
La palabra “electrónica” ha nacido en el siglo XX. No se sabe a ciencia cierta quién la utilizó por primera vez. Pudo ser Sir John Ambrose Fleming en 1902, uno de los inventores de los tubos electrónicos.
Pero el primer “ingeniero electrónico” ya existió en el siglo XIX. Está registrado en la edición de 1888 de “Who is Who”, un libro de la época de la reina Victoria. Oficialmente en aquéllos tiempos se llamaba “Kelly's Handbook of Titled, Landed and Official Classes”. Este ingeniero electrónico, de nombre Paul Harris, se encuentra en el “Royal Warrant Holders”, es decir, entre las personas que gozaron de una patente real. Se hacía llamar “Elektron”. ¿Qué hizo? Era responsable del funcionamiento y la limpieza de las lámparas de gas en el palacio real. ¿Y por qué llevaba este título tan bonito? Porque sabía que en griego “elektron” también significaba centellear, brillar y lucir. Lo que es completamente seguro es que la electrónica tuvo su origen en 1883, cuando Thomas Alva Edison (1847-1931) descubrió que una corriente eléctrica débil circulaba en un vacío parcial entre un filamento caliente y un electrodo metálico frío (efecto Edison). En la actualidad, la electrónica es definida como la ciencia que se refiere al estudio y aplicación de los fenómenos de conducción eléctrica a través de los gases, de semiconductores o en el vacío. Más del 35 por ciento del valor de un automóvil de nuestros días corresponde a la electrónica embarcada en el mismo, mientras que en 1980 apenas alcanzaba al 0,5 por ciento y en el 2000 al 17 por ciento. Los especialistas coinciden en afirmar que hacia el 2025 este porcentaje se elevará a más del 70 por ciento. Un micro sensor aplicado a un módulo electrónico de control de la dirección. El control de la dirección eléctrica y del tren de rodaje y de la suspensión también puede ser gestionado por la microelectrónica. La mecatrónica aplicada a los frenos antibloqueo ABS de un automóvil de última generación. Vemos en primer plano a la computadora de control.
Etapas en la evolución
Hasta la aparición del transistor en 1948 todos los equipos electrónicos del automóvil eran a válvulas, también denominadas “tubos” o “lámparas”. Estos equipos consistían fundamentalmente en radio receptores y, en algunos vehículos pesados, sistemas de generación de corriente con alternador y rectificadores secos de selenio. Con el “cristal mágico”, el transistor, desarrollado durante la segunda guerra mundial y presentado por primera vez en Nueva York algunos años después de finalizada, comenzaron las aplicaciones de equipos transistorizados en el auto, primero lentamente y luego de manera más acelerada, hasta llegar a la explosiva situación actual, en lo referente a campos de utilización. Un paso de enorme trascendencia en la evolución de la electrónica fue el sensacional invento en 1959 del circuito integrado (IC, por sus siglas en inglés), realizado por el ingeniero Jack Kilby (1923-2005) que trabajaba en los laboratorios de la empresa Texas Instruments de los Estados Unidos. El primer IC sólo disponía de un transistor y de otros pocos componentes electrónicos. Actualmente el circuito integrado es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegido dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. La cápsula posee conductores metálicos
apropiados (las “patitas” o contactos) para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso. Se forma así el famoso “chip”, palabra inglesa que significa “astilla”. En 1960 ya aparecen los diodos de silicio como rectificadores en el Valiant, el primer automóvil en ser equipado con alternador electrónico de estado sólido, mientras que el sistema de encendido semi-transistorizado aparece por vez primera en automóviles de General Motors en 1962, que se convierte en totalmente electrónico dos años después y de la mano del mismo fabricante. A partir de 1965 comienzan a aplicarse los circuitos integrados, y en 1967 Bosch presenta la primera inyección electrónica de nafta, la D-Jetronic, en el sedán VW 1500. Un fabricante francés, Renault, lanza en 1968 la primera caja de velocidades automática de control electrónico y desde entonces las aplicaciones van creciendo a ritmo acelerado. Ahora prácticamente no hay componente o sistema del automóvil que no posea algún componente o circuito electrónico, incluyendo los microcircuitos que albergan millones de transistores en un chip cuyo tamaño equivale a la punta de un dedo meñique (recuerde al lector que el primer circuito integrado tenía un solo transistor). Decenas de cajas negras con microprocesadores están escondidas debajo de la carrocería, y están interconectadas a través de sistemas informáticos de buses de datos, que emplean sólo dos cables: uno que lleva la energía y otro que porta los datos. Y los cables de cobre están siendo rápidamente reemplazados por las fibras ópticas, que en lugar de corrientes eléctricas transportan haces de luz modulada a la velocidad de 300.000 kilómetros por segundo. Muchos se preguntarán hacia donde conduce todo esto de la extrema miniaturización de la electrónica y a la gran complejidad de los sistemas eléctricos de los modernos automóviles, que llegan a tener más de cuatro kilómetros de cables, y, como hemos señalado, infinidad de sensores, actuadores y micromotores, con mecatrónica incluida, es decir la integración de la mecánica y la electrónica en un dispositivo. También están los MEMS, sigla que identifica a los componentes micro electromecánicos, muchas veces con nanotecnología. La respuesta es que no es posible detener el progreso y que todos los problemas que surgen con la electrónica en los automóviles de nuestros días serán resueltos con más electrónica. No se puede dar marcha atrás en la evolución tecnológica, porque entonces se dejaría de cumplir con las cada vez más exigentes reglamentaciones internacionales que rigen en materia de control de las emisiones contaminantes de los vehículos y de la reducción del consumo de carburante, además de la seguridad activa y pasiva.