Principales actuadores en el vehículo y sus posibles fallos

Estos dispositivos son los encargados de ejecutar tareas en los sistemas del motor y en los sistemas de seguridad activa y pasiva del vehículo.

Un actuador es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “hacer actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que ejerce el actuador proviene de tres fuentes posibles: presión neumática, presión hidráulica y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo del origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.

En muchas ocasiones es comandado por una unidad lógica (unidad de control) que se encarga de realizar labores específicas que ha indicado el ordenador. En otras palabras, los actuadores reciben la orden de un regulador o controlador y, en función de ella, generan la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.

Operativamente, un actuador es un dispositivo capaz de transformar señales eléctricas en energía hidráulica, neumática o eléctrica para la activación de un proceso automatizado. En el vehículo es el encargado de ejecutar tareas en sistemas del motor, sistemas de seguridad activa y pasiva del vehículo.

Tipos de actuadores

En el vehículo se pueden encontrar hasta 4 tipos de actuadores que cumplen con funciones específicas.

Según su funcionamiento, pueden ser electromagnéticos, calefactores, electromotores o LCD.

Electromagnéticos. Es cualquier dispositivo físico capaz de crear una zona de campo magnético uniforme. Los actuadores electromagnéticos se basan en el principio del magnetismo, que puede ser de origen natural, mediante un imán o creado por la electricidad (efecto electroimán).

Entre los ejemplos más conocidos están el relé, el inyector y el solenoide del motor de arranque. El relé fue diseñado para facilitar que corrientes de alto voltaje puedan circular de modo controlado, con una pequeña corriente de mando. Dispone de dos circuitos, uno de potencia por donde circulará la corriente de la batería hacia el elemento consumidor, y otro circuito de mando, de bajo consumo, que puede ser gobernado por corrientes débiles desde cualquier unidad de control.

De la misma manera está el inyector de combustible. Este elemento consta de un cuerpo de válvula donde se encuentra la bobina y una aguja inyectora mantenida en posición de reposo (cerrando el paso de combustible) mediante la acción de un muelle. Cuando la bobina recibe corriente se genera un efecto electromagnético y la aguja es levantada de su asiento permitiendo el paso de combustible por el orificio calibrado.

Otro elemento que funciona bajo el mismo principio es el “Solenoide” del motor de arranque. Este elemento se encarga de acoplar el piñón del motor eléctrico a la corona dentada del volante.

Calefactores. Los actuadores calefactores son los que producen calor gracias al efecto Joule. Este efecto relaciona la corriente que circula por una resistencia y la energía liberada en forma de calor. Se utilizan como resistencias calefactoras el hilo metálico con una aleación determinada (cromo-níquel) que le confiere un elevado coeficiente de resistividad (alto valor óhmico) y además posee una gran resistencia al calor. También se fabrican a base de compuestos semiconductores dispuestos sobre una superficie.

Hay varios ejemplos de estos actuadores calefactores: las bujías de precalentamiento en los motores diésel son utilizadas para facilitar el arranque en frio. Son autorreguladas, de calentamiento rápido y están diseñadas como resistencias PTC (su resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura). En frío presentan muy baja resistencia, por lo que fluye mucha corriente y se alcanza rápidamente la temperatura normal de servicio, pero una vez caliente, su resistencia aumenta limitando y regulando así el paso de la corriente.

Además, hay otras aplicaciones como en los radiadores eléctricos para los sistemas de calefacción en vehículos eléctricos, resistencias calefactoras en el múltiple de admisión y en las lunetas térmicas (espejos retrovisores).

Electromotores. Los electromotores o motores eléctricos basan su funcionamiento en el principio de que la energía eléctrica se puede transformar en energía mecánica. Por ejemplo, la bomba de combustible tiene un inducido que recibe corriente a través de las escobillas y hace girar el rotor donde se encuentran los rodillos. Estos generan una fuerza centrífuga que desplazan las escobillas hacia el exterior y actúan como junta rotativa. Los rodillos crean en la entrada del combustible una cámara cuyo volumen aumenta, se llena de combustible y es desplazado hacia la salida donde el volumen disminuye, por lo que el combustible sale de este modo bombeado hacia el exterior.

Otras aplicaciones de actuadores electromotores se ven en el dosificador de combustible en sistemas TDI (Turbo Diesel Injection), motores de elevavidrios y motores de limpiabrisas.

También hay Electromotores motor paso a paso, que están constituidos por un rotor de imanes permanentes y varias bobinas que configuran el estator. El rotor se encuentra en el interior de una armadura o jaula y se encuentra magnetizada con el mismo número de polos que los que puede crear una de las bobinas.

Un ejemplo de este tipo es la válvula estabilizadora de ralentí, que controla el régimen de marcha mínima mediante la modificación de un paso de aire adicional al de la mariposa de los gases. Un cono de ajuste se halla roscado al eje del rotor, de tal modo que cuando el eje gira el cono se desplaza. El cono se intercala en el paso de aire adicional de modo que según el sentido de giro del motor el cono cerrará o abrirá el paso de aire.

Otras aplicaciones de este tipo de actuadores son los motores eléctricos del sistema de dirección asistida y la regulación automática de los ductos de ventilación.

Pantallas de cristal líquido. El principio de funcionamiento de la pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid Cristal Display) se basa en la opacidad o transparencia que se observa en un cristal líquido cuando es sometido a la acción de un campo eléctrico.

Por ejemplo, entre dos superficies transparentes se introduce un líquido de cristal como medio indicador. El líquido debe contener sustancias orgánicas, es decir, los denominados cristales líquidos. Por medio de electrodos aplicados a las dos superficies se puede crear un campo eléctrico que influye sobre la permeabilidad luminosa del líquido, es decir, sobre el mayor o menor paso de luz. Si a estos electrodos se les da una forma concreta pueden representar cualquier símbolo.

De este modo una pantalla puede presentar, mediante una matriz de puntos, cualquier símbolo, gráfico o carácter; convirtiéndose en un excelente medio de comunicación visual. La pantalla necesita de una electrónica de control propia para su funcionamiento.

La principal aplicación de la pantalla es como indicador de datos en el cuadro de instrumentos. Una sola pantalla puede mostrar varias indicaciones simultáneamente y servir al mismo tiempo como monitor que permita la visualización de otros datos que puedan estar almacenados en la memoria.

Otras aplicaciones de las LCD se aprecian en el retrovisor antideslumbrante automático, las pantallas de sistemas de navegación y los relojes horarios.

Así como los sensores, los actuadores utilizados en el sector automotor están diseñados para responder a las más duras exigencias que se presentan en el diario funcionamiento de los vehículos automotores.

Por lo general los inyectores fallan por desgastes en el asiento de la aguja o por taponamiento, suciedad, etc., y no por los elementos eléctricos.

En algunas ocasiones un fallo en un actuador es fácil de detectar pues se puede evidenciar de forma física si el elemento funciona con variaciones de corriente. De la misma manera, se puede precisar que un daño en un actuador es una varada fija, pues en su mayoría son los encargados de realizar las tareas específicas.◣