Actuadores y Componentes Eléctricos en Automoción: Funcionamiento y Aplicaciones Clave

Sistemas Eléctricos en Automoción: Motores, Actuadores y Componentes Clave

Motores Eléctricos

Los motores eléctricos utilizan la fuerza de atracción y repulsión entre campos magnéticos para generar movimiento de rotación. Son cada vez más comunes en el automóvil debido a su fiabilidad y eficiencia, reemplazando sistemas hidráulicos y neumáticos.

Motor de Corriente Continua (CC)

Genera movimiento rotativo mediante la interacción entre un campo magnético fijo y un campo móvil.

Componentes:

• Campo magnético fijo (imanes o bobinas).
• Rotor con bobinas conectadas a un colector de delgas y escobillas.

Aplicaciones:

• Bomba eléctrica de combustible.
• Electroventiladores de refrigeración.
• Motor del limpiaparabrisas.
• Motores de elevalunas eléctricos.
• Cierre centralizado y ajuste de retrovisores.

Motor Paso a Paso

Este motor permite un control preciso de velocidad y posición sin necesidad de sensores de realimentación.

Funcionamiento:

• Tiene bobinas fijas que generan campos magnéticos secuenciales.
• Un rotor ferromagnético se alinea con el campo activo.
• A medida que cambia la alimentación de las bobinas, el rotor gira en pequeños pasos.
• La velocidad y precisión dependen de la frecuencia de los impulsos eléctricos (PWM).

Aplicaciones:

• Accionamiento de la válvula de mariposa, regulando la entrada de aire al motor.
• Actuador de ralentí, manteniendo estable el régimen del motor.
• Motor eléctrico de dirección asistida.
• Control de presión de combustible en sistemas Common Rail.
• Ajuste automático de altura de faros (sistemas de xenón).
• Control de trampillas del climatizador.
• Agujas del cuadro de instrumentos.

Actuadores Especializados

Actuador de Efecto Piezoeléctrico Inverso

Un actuador piezoeléctrico funciona aplicando una tensión eléctrica sobre un material piezoeléctrico, lo que provoca su contracción. Este efecto es la inversión del principio de los sensores piezoeléctricos.

Ejemplo: Inyector Piezoeléctrico

• Reposo: El material piezoeléctrico mantiene su longitud y bloquea la salida del combustible.
• Activación: Al aplicar una tensión, el material se contrae, permitiendo el paso del combustible hacia la cámara de combustión.

Ventajas y Aplicaciones:

• Gran precisión, alta fiabilidad y respuesta inmediata.
• Utilizados en inyectores diésel modernos para tiempos de inyección menores a 1 ms.
• Regulación de presión en sistemas de alta presión (2000 bares).
• Aplicaciones en sistemas ABS y de estabilidad para controlar la presión de frenos.

Calefactores

Basados en el efecto Joule, generan calor cuando pasa corriente eléctrica a través de un material debido a la colisión de cargas eléctricas con los átomos del material.

Aplicaciones:

• Calefacción de líquidos: en climas fríos, se calienta el refrigerante o el aire del climatizador.
• Bujías de calentamiento: en motores diésel, facilitan el arranque en frío.
• Asientos calefactables: mejoran el confort en invierno.
• Luna térmica y espejos desempañables: eliminan el vaho para mejorar la visibilidad.

Actuadores Acústicos

Son pequeños altavoces en el habitáculo que emiten avisos sonoros al conductor.

Funcionamiento:

• Una bobina (b) flotante está unida a una membrana (m).
• La bobina se encuentra en un campo magnético generado por un imán (i).
• Al recibir una señal de corriente alterna, se crea un campo magnético variable, lo que hace vibrar la bobina y la membrana, generando sonido.

Aplicaciones:

• Avisos de seguridad: puertas abiertas, llave en contacto, luces encendidas, cinturón de seguridad, intermitentes, fallos mecánicos, etc.

Sistemas de Visualización: Pantallas

Una pantalla está compuesta por píxeles, que son células emisoras de luz. Cada píxel contiene tres subunidades: roja (R), verde (G) y azul (B), formando la imagen en color mediante el sistema RGB.

Tipos de Tecnología:

• LCD (Liquid Crystal Display)
• LED (Light Emitting Diode)

Transmisión de Imágenes:

• Se envían datos digitales que indican la luminosidad de cada subunidad RGB.
• Las pantallas pueden recibir información a través de redes eléctricas u ópticas.
• Algunas pantallas externas usan cable coaxial con conector RCA.

Aplicaciones:

1. Pantalla multifunción: Muestra información del navegador, equipo de música, DVD, climatizador, cámaras exteriores. Permite ajustes como suspensión y red inalámbrica.
2. Cuadro de instrumentos digital: Reemplaza las agujas y luces tradicionales con elementos virtuales. Totalmente personalizable en color, diseño e información.
3. Pantallas traseras: En el techo o reposacabezas para ver películas, música, videojuegos o internet.