En esta ocasión, les
seguiremos comentando cuáles son las principales partes de un auto y sus
funciones.
Equipo eléctrico
El equipo eléctrico del automóvil comprende —además
del sistema de encendido en el caso de los motores de gasolina— la batería, el
alternador, el motor de arranque, el sistema de luces y otros sistemas
auxiliares como limpiaparabrisas o aire acondicionado, además del cableado o
arnés correspondiente. La batería almacena energía para alimentar los
diferentes sistemas eléctricos. Cuando el motor está en marcha, el alternador,
movido por el cigüeñal, mantiene el nivel de carga de la batería.
A diferencia de un motor de vapor, un motor de
gasolina o diesel debe empezar a girar antes de que pueda producirse la
explosión. En los primeros automóviles había que arrancar el motor haciéndolo
girar manualmente con una manivela. En la actualidad se usa un motor de
arranque eléctrico que recibe corriente de la batería: cuando se activa la
llave de contacto (switch), el motor de arranque genera una potencia muy
elevada durante periodos de tiempo muy cortos.
Transmisión
La potencia de los cilindros se transmite en primer
lugar al volante del motor y posteriormente al embrague (clutch) —que une el
motor con los elementos de transmisión—, donde la potencia se transfiere a la
caja de cambios o velocidades. En los automóviles de tracción trasera se
traslada a través del árbol de transmisión (flecha cardán) hasta el
diferencial, que impulsa las ruedas traseras por medio de los palieres o
flechas. En los de tracción delantera, que actualmente constituyen la gran
mayoría, el diferencial está situado junto al motor, con lo que se elimina la
necesidad del árbol de transmisión.
Embrague
Todos los automóviles tienen algún tipo de
embrague. En los automóviles europeos suele accionarse mediante un pedal,
mientras que en los estadounidenses suele ser automático o semiautomático. Los
dos sistemas principales son el embrague de fricción y el embrague hidráulico;
el primero, que depende de un contacto directo entre el motor y la transmisión,
está formado por el volante del motor, un plato conductor que gira junto a éste
y un disco conducido o de clutch situado entre ambos que está unido al eje
primario o flecha de mando de la caja de cambios. Cuando el motor está
embragado, el plato conductor presiona el disco conducido contra el volante,
con lo que el movimiento se transmite a la caja de cambios. Al pisar el pedal
del embrague, el volante del motor deja de estar unido al disco conducido.
El embrague hidráulico puede usarse de forma
independiente o con el embrague de fricción. En este sistema, la potencia se
transmite a través de un fluido aceitoso, sin que entren en contacto partes
sólidas. En el embrague hidráulico, un disco de paletas (o impulsor) que está
conectado con el volante del motor agita el aceite con suficiente fuerza para
hacer girar otro disco similar (rotor) conectado a la transmisión (véase
Hidráulica).
Caja de cambios
Los motores desarrollan su máxima potencia a un
número determinado de revoluciones. Si el cigüeñal estuviera unido directamente
a las ruedas, provocaría que sólo pudiera circularse de forma eficiente a una
velocidad determinada. Para solventar este problema se utiliza el cambio de
marchas, que es un sistema que modifica las relaciones de velocidad y potencia
entre el motor y las ruedas motrices. En los automóviles europeos, el sistema
más usado es la caja de cambios convencional, de engranajes desplazables. En
los automóviles americanos se utilizan mucho más los sistemas Hydra-Matic y los
convertidores de par o torsión.
Una caja de cambios convencional proporciona cuatro
o cinco marchas hacia delante y una marcha atrás o reversa. Está formada
esencialmente por dos ejes dotados de piñones fijos y desplazables de
diferentes tamaños. El eje primario, conectado al motor a través del embrague,
impulsa el eje intermedio, uno de cuyos piñones fijos engrana con el piñón
desplazable del secundario correspondiente a la marcha seleccionada (salvo si
la palanca está en punto muerto: en ese caso el eje secundario no está
conectado con el intermedio). Para la marcha atrás hace falta un piñón
adicional para cambiar el sentido de giro del eje secundario. En la marcha más
alta, el eje primario queda unido directamente al secundario, girando a la
misma velocidad. En las marchas más bajas y en la marcha atrás, el eje
secundario gira más despacio que el primario. Cuando el eje secundario gira más
rápido que el primario, se habla de overdrive o supermarcha, que permite
aumentar la velocidad del automóvil sin que el motor exceda del número normal
de revoluciones.
La transmisión de tipo Hydra-Matic combina el
embrague hidráulico o convertidor de torsión con una caja de cambios
semiautomática. Un regulador controlado por la presión ejercida sobre el pedal
del acelerador selecciona las marchas a través de un sistema de válvulas
distribuidoras de control hidráulico. El cambio Hydra-Matic proporciona dos o
tres marchas hacia delante.
Los convertidores de par proporcionan un número
ilimitado de relaciones de velocidad entre los ejes primario y secundario sin
que se produzca ningún desplazamiento de engranajes. El convertidor de par es
un mecanismo hidráulico que utiliza la potencia del motor para mover una bomba
que a su vez impulsa chorros de aceite contra las aspas de una turbina
conectada a las ruedas motrices.
Diferencial
Cuando el automóvil realiza un giro, las ruedas
situadas en el lado interior de la curva realizan un recorrido menor que las
del lado opuesto. En el caso de las ruedas motrices, si ambas estuvieran unidas
a la transmisión directamente darían el mismo número de vueltas, por lo que la
rueda externa patinaría; para evitarlo se utiliza un mecanismo llamado
diferencial, que permite que una de las ruedas recorra más espacio que la otra.
En el caso de los vehículos con tracción en las cuatro ruedas se utilizan dos
diferenciales, uno para las ruedas delanteras y otro para las traseras.
Suspensión, dirección y frenos
La suspensión del automóvil está formada por las
ballestas, horquillas rótulas, muelles y amortiguadores, estabilizadores,
ruedas y neumáticos. El bastidor del automóvil se puede considerar el cuerpo
integrador de la suspensión. Está fijado a los brazos de los ejes mediante
ballestas o amortiguadores. En los automóviles modernos, las ruedas delanteras
(y muchas veces las traseras) están dotadas de suspensión independiente, con lo
que cada rueda puede cambiar de plano sin afectar directamente a la otra. Los
estabilizadores son unas barras de acero elástico unidas a los amortiguadores
para disminuir el balanceo de la carrocería y mejorar la estabilidad del
vehículo.
La dirección se controla mediante un volante
montado en una columna inclinada y unido a las ruedas delanteras por diferentes
mecanismos. La servodirección, empleada en algunos automóviles, sobre todo los
más grandes, es un mecanismo hidráulico que reduce el esfuerzo necesario para
mover el volante.
Un automóvil tiene generalmente dos tipos de
frenos: el freno de mano, o de emergencia, y el freno de pie o pedal. El freno
de emergencia suele actuar sólo sobre las ruedas traseras o sobre el árbol de
transmisión. El freno de pie de los automóviles modernos siempre actúa sobre
las cuatro ruedas. Los frenos pueden ser de tambor o de disco; en los primeros,
una tira convexa de amianto (asbesto) o material similar se fuerza contra el
interior de un tambor de acero unido a la rueda; en los segundos, se aprietan
unas pastillas (balatas) contra un disco metálico unido a la rueda.
Tendencias actuales
A comienzos del siglo XXI, los automóviles se
enfrentan a dos desafíos fundamentales: por un lado, aumentar la seguridad de
los ocupantes para reducir así el número de víctimas de los accidentes de
tráfico, ya que en los países industrializados constituyen una de las primeras
causas de mortalidad en la población no anciana; por otro lado, aumentar su
eficiencia para reducir el consumo de recursos y la contaminación atmosférica,
de la que son uno de los principales causantes.
En el primer apartado, además de mejorar la
protección ofrecida por las carrocerías, se han desarrollado diversos
mecanismos de seguridad, como el sistema antibloqueo de frenos (ABS) o los
airbags. En cuanto al segundo aspecto, la escasez de petróleo y el aumento de
los precios del combustible en la década de 1970 alentaron en su día a los
ingenieros mecánicos a desarrollar nuevas tecnologías para reducir el consumo de
los motores convencionales (por ejemplo, controlando la mezcla aire-combustible
mediante microprocesadores o reduciendo el peso de los vehículos) y a acelerar
los trabajos en motores alternativos. Para reducir la dependencia del petróleo
se ha intentado utilizar combustibles renovables: en algunos países se emplean
hidrocarburos de origen vegetal y también se estudia el uso de hidrógeno, que
se obtendría a partir del aire utilizando, por ejemplo, la energía solar. El
hidrógeno es un combustible muy limpio, ya que su combustión produce
exclusivamente agua.
Nuevos tipos de motores
Entre las alternativas a los motores de explosión
convencionales, los motores eléctricos parecen ser los más prometedores. El
motor de turbina continúa sin resultar práctico a escala comercial por sus
elevados costes de fabricación y otros problemas; el motor Stirling modernizado
presenta todavía obstáculos técnicos, y el motor de vapor, con el que se
experimentó en las décadas de 1960 y 1970, demostró ser poco práctico. Por otra
parte, el motor rotativo Wankel, cuyo consumo es inherentemente mayor, ha
seguido produciéndose en pocas cantidades para aplicaciones de alta potencia.
Los importantes avances en la tecnología de
baterías han permitido fabricar automóviles eléctricos capaces de desarrollar
velocidades superiores a los 100 km/h con una gran autonomía. Este tipo de
vehículos es extremadamente limpio y silencioso, y resulta ideal para el
tráfico urbano. Además, como la mayoría de las centrales eléctricas utiliza
carbón, el uso masivo de los vehículos eléctricos reduciría la demanda de
petróleo. La desventaja de los automóviles eléctricos es su elevado costo
actual (que, entre otras razones, es ocasionado por el bajo número de unidades
producidas) y la necesidad de crear una infraestructura adecuada para recargar
las baterías.
