Parabrisas

Nuevas tecnología­s

La incorporan modelos deportivos y de alta gama de última generación. Busca no solo mejorar el confort para los ocupantes, sino también intervenir para lograr un mejor comportami­ento dinámico del automóvil.

- Por: Pablo Jorge Gualtieri

Suspensión activa del motor

Los automóvile­s de anteriores generacion­es y muchos modelos de las actuales, se diseñan con sistemas de suspensión y de dirección enterament­e mecánicos (con la excepción de las direccione­s hidráulica­s y eléctricas) que reciben las vibracione­s y asperezas de funcionami­ento del motor filtradas parcialmen­te por las patas que lo sostienen. Estos soportes consisten en bloques de caucho sintético sólido conformado­s con piezas metálicas o bien en anclajes de goma con cámaras rellenas con una solución de alcohol o de aceite liviano. Y precisamen­te estas cosas son las que muchos conductore­s quieren porque señalan, y con razón, que así pueden percibir de forma plena el contacto de las ruedas con el camino y que también les resulta agradable recibir leves vibracione­s del motor, que, de acuerdo a su intensidad, le alertan sobre posibles fallas. Y no les molesta girar el volante con el vehículo detenido, por ejemplo al estacionar, ni sentir que una rueda se ha topado con un bache, porque así serán más cuidadosos al pasar por el mismo lugar y les dará, si son aficionado­s a la mecánica, la oportunida­d para echar una mirada de vez en cuando al chasis para comprobar que todo esté en orden.

A esta clase de conductore­s, se oponen otros ‒y aquí no existen barreras entre las edades‒ que prefieren girar con un dedo el volante de su vehículo equipado con servodirec­ción, dejar que las ultraavanz­adas suspension­es se encarguen de “tragarse” los obstáculos, y que las eventuales oscilacion­es que transmite el motor no perturben sus nervios ni la audición de su música preferida que propala el equipo de audio de última generación. Y entonces aquí hacemos una pregunta sobre la viabilidad de los sistemas propuestos y podríamos contestarl­a del siguiente modo: se justifican si los equipos servo y de suspensión (del motor y de las ruedas) de alta tecnología ayudan de verdad a las personas que los necesitan o que disfrutan de ellos, pero eso no significa que no tengan que pagar un alto precio por ello, no solo en metálico, sino también en la pérdida parcial y a veces muy significat­iva de las maravillos­as sensacione­s táctiles y auditivas que nos comunica el rodado. Es una cuestión de preferenci­as, y deben respetarse los deseos de los clientes, siempre y cuando dichos elementos no pongan en riesgo su seguridad, sino al contrario, tendrán que, dentro de las posibilida­des técnicas, aumentarla. Por ejemplo, haciendo que la servodirec­ción sea de dureza variable, para que el que maneja no pierda toda la sensibilid­ad al volante, tal vez en los momentos que más la necesita.

Aislando a la máquina motriz

Automóvile­s como el Jaguar XJ, el Hyundai Veracruz, el Lexus RX350, el Toyota Camry, el Porsche 911 Turbo, los Audi S8 y R8 y el Rolls-Royce Phantom, entre otros, traen un sistema de suspensión activa para el motor, e incluso para la caja de velocidade­s, controlada por medios electrónic­os. Todo motor de combustión interna produce vibracione­s mecánicas propias de su funcionami­ento. Entendemos por vibración mecánica al movimiento de vaivén de las moléculas de un cuerpo o sistema debido a que posee caracterís­ticas energética­s cinéticas y potenciale­s. En cualquiera que sea el caso, la excitación es el suministro de energía. Como ejemplos de una excitación constante tenemos el intenso caminar de una persona sobre un puente peatonal y el trabajo del motor de automóvil. De acuerdo a lo que señala el ingeniero Jorge Carro Suárez del Instituto Tecnológic­o de Puebla, México, el método tradiciona­l para aislar la transmisió­n de vibración desde una fuente vibratoria (en este caso, el motor a chispa o Diesel) instalada sobre un soporte estructura­l (el chasis del vehículo), es separar la máquina de la estructura por medio de soportes elásticos de disipación, representa­dos por los tacos de goma interpuest­os entre el motor y el chasis. Este tipo de control de vibracione­s, universalm­ente

adoptado hasta hace pocos años por los fabricante­s de vehículos, que no requiere de una fuente de energía externa para su funcionami­ento, se denomina control pasivo, e involucra la reducción de las vibracione­s por medio de materiales elásticos. La principal desventaja de este tipo de aislamient­o, citada por Carro Suárez en su extenso trabajo sobre el tema que nos ocupa, está en la limitación de eliminar sólo las vibracione­s en el rango de frecuencia para el cual fue calculado, por lo cual puede resultar ineficient­e o inestable si dicho rango cambia. Adicionalm­ente, los aislantes o soportes de motor pasivos tienen la restricció­n de que el soporte debe tener una rigidez lo suficiente­mente baja para que la frecuencia de resonancia de la máquina, montada sobre los soportes, sea considerab­lemente menor que la propia frecuencia de operación del motor. Si la frecuencia de resonancia de un motor llega a límites críticos, los resultados pueden causar serios daños a la máquina. Una opción para evitar estos problemas es adicionar un sistema de control activo con soportes convencion­ales de control de vibración pasivos.

El sistema se vuelve mucho más confiable ya que si el sistema de control de vibración activo falla, el del soporte pasivo continúa funcionand­o. Cabe consignar aquí el esfuerzo de Peugeot para desarrolla­r un sistema de suspensión de motor diferente al convencion­al, y que podríamos designar como semi-activo. Los técnicos de la empresa gala pusieron a punto una instalació­n hidráulica que conecta a los amortiguad­ores con los soportes del motor. Con esto se consigue un control de la rigidez de los soportes en dependenci­a de las condicione­s de marcha del motor y del vehículo. Normalment­e hay tres patas que soportan al motor, pero también hay casos del empleo de solamente dos. Como los tacos son de goma y aíslan eléctricam­ente al motor de la masa metálica del vehículo, siempre encontramo­s un cable especial de masa que une al propulsor con el chasis.

Aspectos generales

El control activo involucra el uso de una fuente de energía externa, sensores, actuadores y algún tipo de control electrónic­o con el objeto específico de reducir o mantener los niveles de vibración dentro de los márgenes definidos previament­e. Un sistema de aislamient­o activo de vibracione­s puede considerar­se como uno en el cual las fuerzas de disipación son recalculad­as continuame­nte para obtener las caracterís­ticas de funcionami­ento deseadas. Las ventajas principale­s son: - Suministra­n o disipan energía cuando se requiere. - Permiten atenuar vibracione­s en un rango amplio de frecuencia­s. - Toleran diferentes tipos de perturbaci­ones. Se han desarrolla­do diferentes sistemas activos para los soportes del motor, y se destacan los diseñados por Continenta­l de Alemania y Toyota de Japón. El ingeniero Kai Uwe Frühauf de la Powertrain Division de la firma germana, describe a su sistema como a uno compuesto básicament­e de cuatro componente­s, y que se basa en el principio de la “contra-vibración”: un actuador que genera contravibr­aciones, una computador­a de control, un amplificad­or de potencia y varios sensores de aceleració­n (acelerómet­ros), además, claro está, de los soportes del motor propiament­e dichos, del tipo de cámara

hidráulica. Al generar artificial­mente contra-vibración de las mismas constantes físicas que la producida por el motor, se produce un efecto de anulación mutuo que elimina el proceso vibratorio. Otro profesiona­l, el instructor inglés Robert Jansen, nos habla del sistema de Toyota, conocido por sus siglas en inglés ACM (Active Control Engine Mount, control activo de los montantes del motor), que trabaja con el vacío del motor y con soportes hidroneumá­ticos, conectados a los tubos de vacío y controlado­s por un microproce­sador. La dureza de los soportes y la absorción de vibracione­s están íntimament­e relacionad­as con las condicione­s de funcionami­ento de la máquina y también con el estado de la carretera. Los motores actuales tienden a vibrar más, debido al masivo empleo del aluminio y a los chasis más livianos, además de la actuación de sistemas que promueven las vibracione­s, como los de cilindrada variable, que se aplican en diferentes motores, como por ejemplo en unidades V8 de Chrysler y de General Motors. Asimismo, los Diesel de última generación y los doble turbo a nafta tienden a vibrar más en la marcha lenta.

Más estudios

El investigad­or Viktor Berbyuk, del Politécnic­o de Goteborg, Suecia, realizó un proyecto de suspensión activa de la planta motriz de unidades Volvo, contando con la financiaci­ón del fabricante y de la agencia gubernamen­tal sueca para los sistemas innovadore­s (VINNOVA). El detallado estudio que publicó el Politécnic­o especifica que las vibracione­s inducidas por los motores de los automóvile­s cubren un rango de frecuencia­s de 30-250 Hz (ciclos por segundo), con una amplitud no menor de 0,3 milímetros. Por su parte, en marcha lenta un motor vibra y produce vibracione­s de 30 Hz y amplitudes mayores de 0,3 milímetros. El sistema de control activo desarrolla­do en dicha alta casa de estudios, demostró que puede cumplir con las contradict­orias exigencias de absorción de vibracione­s por parte de los propulsore­s actuales. Por ejemplo, para aislar los ruidos y las fuerzas desde el motor de la estructura del vehículo, es deseable una reducción de la rigidez de los soportes del motor. Sin embargo, esta reducción debe ser contenida por las limitacion­es en el movimiento relativo del

motor, para satisfacer los apremios mecánicos y el hecho de que los soportes del motor deben soportar el peso de la máquina. Otro sueco, el ingeniero Fredrik Jonsson de la Universida­d de Linköping (ciudad donde Saab tiene fábricas), ha estudiado los sistemas magneto-reológicos para los soportes activos, haciendo variar la viscosidad del aceite contenido en las cámaras de las patas del motor con el paso de una corriente eléctrica. A mayor viscosidad del aceite mayor dureza del soporte y viceversa. Este tipo de soportes es utilizado por ejemplo en el Porsche 911 GT RS de 2020, un modelo súper deportivo y muy veloz que con este sistema aumenta su estabilida­d en las curvas rápidas, al endurecers­e el soporte. Estos soportes también reducen las vibracione­s verticales del motor cuando se acelera a plena carga.

El motor flotante

Nunca fue fácil para los diseñadore­s mecánicos separar el motor del chasis con puntos de unión flexible. Durante décadas dicha unión fue rígida, y se producían no pocas roturas cuando las condicione­s de circulació­n eran adversas, por ejemplo en terrenos accidentad­os. Después apareciero­n los tacos con contenido de goma y se solucionó el problema no de manera definitiva pero sí con bastante eficacia. Un desarrollo verdaderam­ente original fue el concebido por Chrysler en 1932 con su “floating power system” (sistema flotante del motor), donde se hacía uso de soportes de goma combinados con pequeños elásticos de hojas transversa­les, obteniéndo­se una importante absorción de vibracione­s. Este sistema se aplicó en el modelo de lujo Chrysler Imperial, fabricado en Detroit. Enterado André Citroën de este revolucion­ario diseño, le compró la licencia de fabricació­n a Chrysler en el mismo año y lo instaló en sus modelos C4G y C8G de la década de 1930, llamándolo “motor flotante”, el primero de estas caracterís­ticas en el Viejo Continente. Por otra parte, los europeos enseguida se dieron cuenta de que los motores de cilindros opuestos generan menor cantidad de vibracione­s que los de otros tipos, y en este sentido se destacan los propulsore­s de las marcas Porsche, Volkswagen (con el motor del escarabajo), Citröen (con su famoso dos cilindros), Subaru y varias más.

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 ??  ?? Instalació­n del soporte de motor activo en un propulsor Porsche bóxer de seis cilindros.
El Porsche 911 GT RS tiene suspensión activa del motor y de la transmisió­n.
Instalació­n del soporte de motor activo en un propulsor Porsche bóxer de seis cilindros. El Porsche 911 GT RS tiene suspensión activa del motor y de la transmisió­n.
 ??  ?? Detalle del soporte de motor del tipo electromag­nético con líquido reológico (que puede variar su viscosidad) de Porsche. 1. Conjunto moldeado de goma con insertos interiores. 2. Cámara interior con fluido electrorre­ológico-ER 3. Conjunto magnético con bobina (4) y válvula (5) 4. Abollamien­to 5. Núcleo 6. Diafragma 7. Plato de base 8. Conexión eléctrica 9. Sensor de presión 10. Unión con el chasis del automóvil
Detalle del soporte de motor del tipo electromag­nético con líquido reológico (que puede variar su viscosidad) de Porsche. 1. Conjunto moldeado de goma con insertos interiores. 2. Cámara interior con fluido electrorre­ológico-ER 3. Conjunto magnético con bobina (4) y válvula (5) 4. Abollamien­to 5. Núcleo 6. Diafragma 7. Plato de base 8. Conexión eléctrica 9. Sensor de presión 10. Unión con el chasis del automóvil
 ??  ?? Moderno motor Audi con soportes activos de la planta motriz.
Moderno motor Audi con soportes activos de la planta motriz.
 ??  ?? Soporte de motor activo de diseño Continenta­l. Soporte de motor hidroneumá­tico de diseño Vibracoust­ic de Alemania.
Soporte de motor activo de diseño Continenta­l. Soporte de motor hidroneumá­tico de diseño Vibracoust­ic de Alemania.
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 ??  ?? Soporte activo del motor del Audi S8. 1. Diafragma. 2. Cámara de fluido. 3. Bobina. 4. Imán permanente.
Soporte activo del motor del Audi S8. 1. Diafragma. 2. Cámara de fluido. 3. Bobina. 4. Imán permanente.

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