AUTOTRÓNICA - La seguridad tecnológica en la industria automotriz.

Artículo

Resumen - En este artículo se desea informar sobre la Autotrónica, más acerca de la importancia que tiene la electrónica en el área automovilística, ya que sin la ayuda de esta rama de la electrónica el automóvil actual no tendría las cosas que nos facilitan como los controles que nos ayudan al buen funcionamiento del automóvil.   También algo muy importante que es la seguridad de los pasajeros y el conductor, por eso se han creado e innovado nuevas tecnologías que nos ayudan en la parte de nuestra seguridad en el automóvil en prevenir un accidente o que los pasajeros no sufran algún daño físico por un accidente automovilístico. En este artículo aprenderemos sobre los diferentes tipos de sistemas de seguridad del automóvil que nos ayudan a controlar o prevenir algún accidente automovilístico, con la nuevas innovaciones tecnológicas que se han realizado dúrate años, con la ayuda del funcionamiento electrónico.

Palabras clave: Autotrónica, seguridad, innovación, automóvil, electrónica, comodidad.

Abstract - Summary - In this article we want to inform about Autotronics, more about the importance of electronics in the automotive area, because without the help of this branch of electronics, the current automobile would not have the things that it facilitates us like the controls that help us to the good functioning of the car. Also something very important that is the safety of the passengers and the driver, that's why new technologies have been created and innovated that help us in the part of our safety in the car in preventing an accident or that the passengers do not suffer any physical damage. A car accident. In this article we will learn about the different types of automotive safety systems that help us to control or prevent an automobile accident, with the new technological innovations that have been made dúrate years, with the help of electronic operation.

Key words: Autotronics, safety, innovation, automobile, electronics, comfort.

                                                                                                                                                              I.            INTRODUCCIÓN

La autotrónica es una de las ramas de la ingeniería en la que asignan conocimientos y procesos electrónicos al área automovilística.  La mayoría pensara que esta ciencia  tiene que ver con el auto en sí o con el diseño del mismo, pero no es así, la autotrónica tiene que ver principalmente con la electrónica y el funcionamiento de todos controles, ya que estos nos facilitan y ayudan a realizar las  actividades de manejo de manera más sencilla. La autotrónica es una ciencia que se desprendió de la Mecatrónica, desde el momento en el que el sector automotriz decidió ofrecer al usuario una interacción entre el usuario y la máquina un poco más personal, similar a la que puede conseguir al interactuar o relacionarse con diferentes equipos eléctricos como el ordenador, el teléfono celular, entre otros. Hoy en día la Autotrónica ha mejorado tecnológicamente a los automóviles, convirtiéndolos en equipos fáciles de diagnosticar en caso de falla o mantenimiento. También en el área de la seguridad, ha ayudado bastante, ya sea con los frenos, los airbags (bolsas de aire), entre otros. Con la Autotrónica, los controles de dirección de un vehículo pasan de ser manuales a ser ligeramente asistidos por una computadora que diagnostica el comportamiento del vehículo en el terreno que se esté desplazando.

                                                                                                                                                  II.            SISTEMA DE FRENADO

El sistema de frenos se encarga de reducir o parar el movimiento de uno o varios elementos de una máquina cuando es necesario. Los sistemas de frenado solían ser simples. Solo  con presionar el pedal y un sistema físico respondía, aplicándole presión sobre la circulación de las ruedas. Con el transcurso de los tiempos estos sistemas han evolucionado a tal punto que ahora hasta intervienen ordenadores, y censores que parecen tener inteligencia propia. Este tipo de tecnología se aplica en un nuevo sistema. También hay avance electrónico como los Frenos ABS (sistema de frenos antibloqueo) fueron los primeros crecimientos para que comenzaran a desarrollar varios sistemas. Esta fue la iniciativa que originó grandes cambios en los segundos que cuentan entre lo que sucede cuando presionas el pedal de freno y en lo que se detiene el vehículo.  Este sistema de frenado inteligente, se ha implementado un grupo de censores que reconocen cuando el pedal del gas y el del freno se presionan al mismo tiempo. El programa que les activa indica que esa no es la forma normal o habitual en que conduce el conductor, y que algo mal sucede, entonces le informa a la computadora central del vehículo lo que sucede para que esta intervenga con diversas formas para reducir la velocidad del coche hasta garantizar su seguridad.

Figura 1.1: en la actualidad existen sistemas de frenado avanzados pero este es el más común y utilizado.

                                                                                                                                            III.            SISTEMA DE DIRECCIÓN

El sistema de direcciones es el que le permite al conductor controlar la trayectoria del vehículo con mayor facilidad El sistema de dirección es un grupo de mecanismos con la finalidad de orientar las ruedas delanteras para que el conductor sin esfuerzo pueda controlar el vehículo. el sistema de dirección está compuesto por una serie de circuitos que hacen funcionar la barra de dirección hidráulicamente para que el conductor si mayor esfuerzo mueva el volante y la bomba de aceite hidráulico se accione mandando las llantas con movimiento respecto con el volante, una vez la caja de dirección recibe el movimiento, por medio de los engranajes lo transmite a las ruedas Características del sistema de dirección El sistema de dirección del vehículo es uno con la mayor importancia ya que si algo falla en el podría causar severos accidentes, por lo tanto se deben de cumplir Algunos requisitos que son los siguientes: Seguridad: Que dependerá tanto de la calidad de los materiales, como del buen uso que hagamos del mismo. Suavidad: De esta depende la comodidad que le brinda al conductor para que así sea placentera la conducción, ya que un sistema de dirección muy duro resulta incómodo y fatigoso de maniobrar. Para evitarlo debe estar bien engrasado y montado con precisión. Precisión: A causa de un mal funcionamiento entre las distintas piezas de dirección, un desgaste o inflado desigual en los neumáticos y un eje o chasis deformados, podemos perder la precisión de la trayectoria. Lo ideal es evitar el exceso de dureza, pero sin caer en demasiada suavidad que nos impida sentir la dirección. Irreversibilidad: Cuando el timón o volante, transmiten al sistema un giro, las oscilaciones propias de las incidencias o irregularidades del terreno no deben transmitirse de vuelta al volante, para que no incidan en un cambio de trayectoria.

                                                                                                                                            IV.            SISTEMA DE SUSPENSIÓN

El sistema de suspensión de un vehículo es el conjunto de componentes mecánicos que unen la parte suspendida del vehículo con la superficie rodante, con el objetivo primordial de mantener siempre el contacto de la rueda con el terreno, de manera que se consiga, por una parte, un mayor control y seguridad del vehículo dado que toda suspensión va a contribuir a mejorar la estabilidad del vehículo, mejorando la adherencia y la respuesta de la dirección, y por otra, que también sirva para absorber las irregularidades del terreno de manera que proporcione una mayor comodidad a los ocupantes del vehículo. Además de soportar el peso del vehículo, los sistemas de suspensión en los vehículos desempeñan dos funciones principales: almacenar y absorber energía. En todo vehículo existen dos grupos de elementos que lo componen:

·         La Masa Suspendida: que es la parte de la masa del vehículo que es soportada por el sistema de suspensión. Estaría constituida por el chasis, grupo motor, carrocería, etc., además de la carga y ocupantes del vehículo.

·         La Masa No Suspendida: que es la formada por el sistema de suspensión y los elementos que conectan dicho sistema con el terreno. Son las ruedas, frenos del vehículo (si están incluidos fuera del chasis), elementos de transmisión, ejes, etc.

El sistema de suspensión de un vehículo debe de tener 2 principales cualidades, que son: la elasticidad, para evitar golpes en el chasis debido a las irregularidades de un terreno; y la amortiguación que impida un excesivo balanceo de los elementos de la suspensión y que no se transmita al resto del vehículo. La principal función del sistema de suspensión en un automóvil es que almacena y absorbe energía.  Cada una de estas dos funciones las realizan componentes distintos de la suspensión: los elementos elásticos de la suspensión son los encargados de almacenar la energía generada por la marcha del vehículo debido a las irregularidades del terreno, y los elementos amortiguadores de absorberla. Los elementos elásticos del sistema de suspensión de los vehículos van a desempeñar una de las funciones primordiales que tiene que ver con garantizar los más altos niveles de seguridad y estabilidad en el vehículo, y esto se consigue asegurando que exista siempre un buen contacto entre la rueda y el piso de la carretera. Por otro lado, los elementos amortiguadores del sistema de suspensión van a absorber parte de la energía generada por la circulación del vehículo sobre terrenos irregulares. El sistema de suspensión de un auto también tiene mucho que ver con la comodidad de los que transportan en el automóvil. En efecto, una buena suspensión va a tratar siempre de transmitir el mínimo efecto de las irregularidades del terreno a los ocupantes del vehículo, proporcionándoles un buen nivel de confort y seguridad. Pero además, el sistema de suspensión también va a proteger al propio vehículo y sus componentes de las vibraciones extremas que se puedan generar debida a la circulación sobre terrenos irregulares.

                                                                                                                                           V.            SISTEMA DE ILUMINACIÓN

Cada vez es más frecuente la utilización de circuitos electrónicos de control en el sistema de iluminación del automóvil, de esta forma en un auto actual es frecuente que las luces de carretera se apaguen solas si el conductor se descuida y las deja encendidas cuando abandona el vehículo, o, las luces de cabina utilicen temporizadores para mantenerlas encendidas un tiempo después de cerradas las puertas, de la misma forma existen diversas otras cuestiones vinculadas a la iluminación gobernadas por sistemas electrónicos.

Figura 1.2: se muestra un esquema de un sistema de iluminación típico de automóvil. Todos estos circuitos se alimentan a través de fusibles para evitar sobrecalentamiento de los cables en caso de posible corto-circuito. 

En el esquema los elementos numerados son:
1.- Acumulador,  2.- Caja de fusible,  3.- Interruptor de luces traseras de reversa,  4.- Interruptor de luz de cabina, 5.- Interruptor de luz de  carretera,  6.- Interruptor de luces de ciudad,  7.- Interruptor de luces de vía a la derecha,  8.- Interruptor de luz de frenos,  9.- Luces de vía,  10.- Luces de reversa, 11.- Luces altas de carretera,  12.- Permutador de luces de carretera, 13.- Interruptor de luces de vía, 14.- Luces bajas de carretera,  15.- Luces de frenos, 16.- Luces de ciudad y tablero de instrumentos,  18.- Luces de vía a la izquierda.
En general cualquier automóvil tiene como mínimo Seis interruptores marcados con los números del 3 al 8 en la figura 1.2 y cuya función es la siguiente:

#3.- Encender las luces de reversa, #4.- Iluminar la cabina, #5.- Encender las luces de carretera, #6.- Encender las luces de ciudad, #7.- Poner a funcionar las luces de vía, #8.- Encender las luces de cola al frenar.
Aunque los interruptores se han representado como uno solo por circuito, en algunos casos pueden ser varios conectados en paralelo para hacer la misma función; ejemplo: puede haber un interruptor de la luz de cabina en cada puerta y uno adicional en el tablero, o en la propia lámpara. Es muy frecuente un interruptor adicional para encender las luces intermitentes de avería.
Dos permutadores de luces, uno para permutar las luces de carretera de altas a bajas y otro para seleccionar las luces intermitentes de vía de acuerdo al giro a efectuar. Como indicadores de vía en algunos vehículos se usan las propias lámparas de frenos, en otros, lámparas aparte, comúnmente de color amarillo o ámbar.

Las lámparas en el automóvil pueden clasificarse básicamente en tres tipos:

1.- Lámparas de gran potencia para iluminar el camino.

2.- Lámparas de media potencia para visualización del automóvil.

3.- Lámparas de pequeña potencia para señalización de control e iluminación

1.5.1  LÁMPARAS DE ILUMINACIÓN DEL CAMINO

En el automóvil, por norma, deben haber dos tipos de estas luces; las luces largas o de carretera y las luces de cruce ambas deben estar alineadas  adecuadamente para lograr una iluminación óptima. Las primeras son luces de gran alcance y elevada potencia que sirven para lograr una visibilidad máxima del camino y sus alrededores durante la conducción nocturna, y las segundas con menos alcance y potencia se usan para alumbrar el camino durante el cruce con otro vehículo que transita en sentido contrario en vías de doble sentido sin deslumbrar al conductor.
En general hay dos formas de colocar estas luces en el vehículo; en un solo faro con un el uso de dos elementos independiente generadores de luz (larga y corta) o en faros aparte, cada uno con su respectivo elemento generador de luz, uno para la luz de carretera y otro para la de cruce.

1.5.2  TIPOS DE BULBOS DE ALTA POTENCIA.

Aunque se fabrican faros de iluminación del camino en los que todos los componentes están integrados como una unidad sellada, nos ocuparemos aquí de aquellos en los que bulbo generador de luz es intercambiable. Hay tres tipos básicos:

1.- De filamento incandescente estándar

2.- De filamento incandescente en atmósfera de halógeno.

3.- De arco eléctrico en atmósfera de gas xenón.

Bulbo incandescente estándar: Los bulbos incandescentes estándares fueron utilizados durante muchos años por todos los vehículos, comúnmente con el filamento de luz de carretera de 55 vatios y el de luz de cruce de 45 vatios para los sistemas de 12 voltios. No obstante han ido cayendo en desuso debido a las ventajas de los otros dos tipos de bulbos. La figura 1.3 muestra uno de estos bulbos.

Figura 1.3. Bulbo incandescente estándar.

Bulbo incandescente halógeno. Este tipo de bulbo incandescente halógeno ha venido reemplazando al incandescente estándar en casi todas las aplicaciones y especialmente en las luces de camino, debido a que puede tener una vida mas larga y produce una iluminación mas brillante, con lo que se mejora el alcance del faro. La figura 1.4 muestra un típico bulbo halógeno.

Figura 1.4. Bulbo incandescente halógeno.

Bulbo de arco eléctrico de xenón. Estos bulbos de arco son sumamente brillantes debido  a que la iluminación la produce un arco eléctrico en el interior del bulbo relleno con gas xenón, esto hace que los faros dotados de estos bulbos tengan un gran alcance. Además de la intensidad luminosa, tienen otras ventajas como; una mayor economía de electricidad para producir la misma iluminación y una extensa vida útil. Tiene la desventaja de que funcionan a voltaje elevado por lo que necesitan un dispositivo elevador de voltaje que los hace más caros y requieren mas cuidado en la manipulación.

Figura 1.5. Bulbo de arco eléctrico de xenón.

                                                                                                                    VI.            SISTEMA DE CONTROL DE ESTABILIDAD

Es uno de los avances tecnológicos seguridad más importantes de los últimos tiempos. Su función es conseguir que el vehículo se mantenga en la trayectoria marcada por el conductor con el volante, reduciendo en buena medida los accidentes viales derivados de un derrape. El control de estabilidad compara la trayectoria marcada por el conductor con la trayectoria real del vehículo, analiza también la velocidad de giro de las ruedas e interviene actuando sobre ellas para redirigir el vehículo. Normalmente esta actuación se produce mediante el frenado selectivo de las ruedas, usando elementos comunes con el ABS. Un ESP está compuesto por una unidad de control electrónico (UCE), unos actuadores situados en el sistema de frenado y un conjunto de sensores: Sensor de ángulo de dirección, que desde la columna de la dirección informa sobre el movimiento del volante. Sensores de velocidad de giro, comunes al ABS, que situados en las ruedas informan sobre eventuales bloqueos. Sensor de ángulo de giro y aceleración transversal, que informa del comportamiento real del vehículo. La UCE compara a un ritmo de unas 25 veces por segundo las informaciones que le llegan de los sensores. Si en un momento dado la información sobre el comportamiento real del vehículo no coincide con la información del giro deseado, el ESP detecta que estamos en una situación de riesgo e interviene frenando la rueda más conveniente para que el vehículo recupere la trayectoria o, en determinados casos, restando par motor para lograr el mismo efecto. Funciones del control de estabilidad En la actualidad, el control de estabilidad se complementa con diferentes, innovadoras y eficaces tecnologías, que en combinación con los sistemas ABS, y ASR (control de tracción), mejoran no solo la asistencia al conductor a la hora de realizar maniobras de manejo defensivo. Entre ellas se encuentran las siguientes: Control de arranque en pendientes: a través de un sistema que detecta el tipo de pendiente donde se quiere poner en marcha el coche, el control de estabilidad funciona sobre los frenos accionando los mismos dos segundos, justo en el momento de cambiar del pedal del freno para el acelerador, evitando que el vehículo retroceda. Asistente hidráulico de freno: una opción que determina si en algún momento presionamos con una mayor fuerza el pedal del freno porque necesitamos reducir rápidamente la velocidad, incrementando el asistente hidráulico y reduciendo la distancias en las frenadas. Control adaptativo de la carga: el control de estabilidad identifica las variaciones en peso y altura del vehículo, adaptando los diferentes sistemas de control para que, de esta manera, las maniobras de frenado y de giro vayan acordes a la cantidad de masa que se encuentra en movimiento.

                                                                                                                                   VII.            CINTURONES DE SEGURIDAD

Un cinturón de seguridad es un arnés diseñado para sujetar a un ocupante de un vehículo si ocurre un accidente puede mantenerlo en su asiento. El cinturón de seguridad está considerado como el sistema de seguridad pasiva más efectivo jamás inventado. El objetivo de los cinturones de seguridad es minimizar las heridas en una colisión y otros accidentes, impidiendo que el pasajero se golpee con los elementos duros del interior o contra las personas en la fila de asientos anterior o que sea arrojado fuera del vehículo. Actualmente los cinturones de seguridad poseen tensores que aseguran el cuerpo en el momento del impacto mediante un resorte o una explosión (tensor pirotécnico). El cinturón se debe colocar lo más pegado posible al cuerpo, plano y sin nudos o dobleces. Los pilotos de competición llevan los arneses bastante apretados, pero no se considera necesario en un coche de calle. El cinturón de las caderas debe estar situado por delante de las crestas ilíacas, los huesos que sobresalen en las caderas. Esto es para que sujete al cuerpo contra un hueso duro y no contra el abdomen blando. En el caso de las mujeres embarazadas, se vende un accesorio para asegurarse que el cinturón queda debajo del abdomen. Se engancha entre las piernas a la banda de la cintura y por debajo del asiento.

Mejoras:

• Introducción del carrete inercial, que permite desenrollar el cinturón en el caso de movimientos lentos, pero lo bloquea en el caso de movimientos bruscos.
• Introducción de los pretensores pirotécnicos, que ajustan el cinturón en caso de colisión mediante la energía liberada por una pequeña carga explosiva. También ha habido pretensores mecánicos.

A pesar de estas diferencias de comportamiento, todos los cinturones de seguridad son capaces de salvar numerosas vidas en caso de choque. La Volvo, primera fábrica europea que montó en serie los cinturones de seguridad, realizó un estudio minucioso sobre unos 30.000 accidentes, que demuestran que, sin cinturón, velocidades de choque de 20 km/h pueden ser mortales, y que, por debajo de los 97 km/h, el uso de los cinturones (en los casos examinados eran del tipo de tres puntos) ha evitado accidentes mortales. El porcentaje de casos en los cuales el cinturón ha sido un estorbo y ha provocado lesiones mayores (casos de incendio, caída de agua, etc.) ha resultado totalmente despreciable. En 1971 se hizo obligatorio en los Estados Unidos un sistema que fuerza a los usuarios a utilizar el cinturón. Este sistema está constituido por un elemento sensible, colocado en el interior del asiento, que registra el peso del pasajero y envía una señal a una centralita; cuando el motor arranca, entra en funcionamiento una luz intermitente que invita a enganchar el cinturón. Cuando la invitación no es obedecida y el conductor introduce una marcha, entra en funcionamiento una alarma sonora muy molesta. Sin embargo, los automovilistas más perezosos pueden abrochar el cinturón y colocarlo detrás de su espalda; por esta causa, los legisladores de Estados Unidos pidieron la adopción de un sistema de protección de tipo pasivo a partir del 15 de agosto de 1975. Se entiende por sistema de protección de tipo pasivo, el que no requiere ninguna acción manual por parte del pasajero para entrar en acción.

                                                                                                                              VIII.            LOS AIRBAGS (BOLSA DE AIRE)

El funcionamiento del airbag es sencillo. En caso de colisión, un saco flexible sale de la parte central del volante -en el lado del conductor o de una caja situada debajo de la guantera en el lado del acompañante y se infla en 30 milisegundos. Su activación está controlada por un sistema electrónico que distingue un choque ligero, un gran bache y una frenada brusca de un impacto que pueda poner en peligro a los ocupantes.

El sistema de la bolsa de aire en un vehículo se compone de:

-Detectores de impacto situados normalmente en la parte interior del vehículo, la parte que empezará a desacelerarse antes en caso de colisión, aunque cada vez se ponen más sensores, distribuidos por todo el vehículo de manera que no se produzcan errores en su activación.

-Dispositivos de inflado, que gracias a una reacción química producen en un tiempo muy reducido una gran cantidad de gas (de un modo explosivo).

-Bolsas de nylon infladas normalmente con el nitrógeno resultante de la reacción química.

La bolsa de aire se infla muy rápidamente en caso de una colisión, llenando el espacio que existe entre el ocupante, el volante o el vidrio panorámico, y limitando el desplazamiento del conductor y acompañante hacia adelante (o los lados) por la inercia de la colisión. En el accidente, los sensores detectan la desaceleración producida por el choque y entonces la unidad de control electrónico emite la señal al dispositivo de disparo, produciendo la expansión del gas, que permite el inflando de la bolsa. La electrónica es responsable de indicar cuáles son los airbags que se activarán, sean los frontales, los laterales, de rodilla o los de cortina; esta unidad de control electrónico se ubica en el piso del vehículo, lo más cercana al centro de gravedad. Con el paso del tiempo, el airbag ha evolucionado. En los últimos años, los problemas de quemaduras más o menos graves y las sorderas temporales que provocaban se han minimizado. Mediante la tecnología se ha conseguido que el riesgo para la integridad física de las personas sea casi nulo. Esto es así gracias al tremendo avance de la electrónica y los sistemas de control en materia de seguridad.

                                                                                                                                                          IX.            CONCLUSIONES

Podemos concluir que en este artículo se aprendió a observar la seguridad que tiene cada automóvil. A pesar que son muchas empresas que crean autos, cada una tiene diferentes diseños electrónicos complementados en la seguridad de cada uno. El fin ético de cada empresa que debe seguir es dar comodidad, seguridad y estabilidad en sus automóviles. Hemos estudiado los diferentes puntos mencionados aquí, electrónicamente se supo de varias cosas que han innovado sus proyectos en sus autos, pero no cabe destacar que lo principal de cada empresa automotriz es hacer un auto de calidad y mayor seguridad para el quien lo conduzca por que es un hecho que hay un sinfín de accidentes en autos y con poca seguridad. Y con los avances de la tecnología se ha logrado la innovación de la electrónica y la tecnología en cada automóvil su seguridad y es lo esencial para tener al pasajero seguro y sin ningún accidente.

REFERENCIAS

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