Los vehículos modernos son sistemas complejos, equipados con numerosos sensores que monitorizan y controlan una amplia gama de funciones. Estos sensores actúan como los sentidos del automóvil, proporcionando datos cruciales a la Unidad de Control del Motor (ECU) para optimizar el rendimiento, la eficiencia y la seguridad.
Introducción a los Sensores Automotrices
Los sensores automotrices son dispositivos electrónicos que detectan cambios en diversas magnitudes físicas y químicas dentro del vehículo. Estos cambios se convierten en señales eléctricas que la ECU puede interpretar. La ECU utiliza esta información para ajustar parámetros como la inyección de combustible, el tiempo de encendido, la velocidad del ralentí y la activación de sistemas de seguridad como el ABS y el control de tracción.
La evolución de la tecnología automotriz ha llevado a un aumento significativo en el número y la sofisticación de los sensores utilizados en los vehículos. Los primeros sistemas de inyección de combustible utilizaban solo unos pocos sensores básicos, mientras que los vehículos actuales pueden tener más de 50 sensores diferentes.
Clasificación de los Sensores Automotrices
Los sensores automotrices pueden clasificarse de varias maneras, según su función, el tipo de señal que producen o el parámetro que miden.
Según su Función
Una clasificación común es por función. En esta categoría, podemos distinguir:
- Sensores para el control del motor: Estos sensores monitorizan parámetros cruciales para el funcionamiento del motor, como la temperatura del refrigerante, la presión del colector de admisión, la posición del cigüeñal y del árbol de levas, y la cantidad de oxígeno en los gases de escape.
- Sensores para el control de la transmisión: Estos sensores miden la velocidad de las ruedas, la posición de la palanca de cambios y la temperatura del aceite de la transmisión para optimizar los cambios de marcha y el funcionamiento del convertidor de par.
- Sensores para el control del chasis: Estos sensores se utilizan en sistemas como el ABS, el control de tracción y el control de estabilidad. Miden la velocidad de las ruedas, la aceleración lateral y longitudinal del vehículo y el ángulo de dirección.
- Sensores para el confort y la seguridad: Estos sensores incluyen los sensores de temperatura ambiente, los sensores de lluvia, los sensores de luz y los sensores de ocupación de los asientos.
Según el Tipo de Señal
Otra clasificación es por el tipo de señal que producen:
- Sensores analógicos: Estos sensores producen una señal de voltaje o corriente que varía continuamente en función del parámetro que miden. Ejemplos incluyen los sensores de temperatura y presión.
- Sensores digitales: Estos sensores producen una señal discreta, típicamente un pulso ON/OFF o una señal codificada digitalmente. Ejemplos incluyen los sensores de posición del cigüeñal y del árbol de levas.
- Sensores de frecuencia: Estos sensores generan una señal cuya frecuencia varía en función del parámetro que miden. Un ejemplo es el sensor de velocidad de la rueda.
Sensores Relacionados con el Motor
A continuación, se presenta una lista de algunos de los sensores automotrices más comunes, junto con sus funciones y principios de funcionamiento.
- Sensor de Posición del Cigüeñal (CKP): El sensor CKP mide la posición y la velocidad de rotación del cigüeñal. Esta información es crucial para el control del encendido y la inyección de combustible. Generalmente, son sensores inductivos o de efecto Hall.
- Sensor de Posición del Árbol de Levas (CMP): El sensor CMP mide la posición del árbol de levas. En combinación con el sensor CKP, la ECU puede determinar la posición exacta de cada pistón y válvula, lo que permite un control preciso del encendido y la inyección. También suelen ser sensores inductivos o de efecto Hall.
- Sensor de Flujo de Masa de Aire (MAF): El sensor MAF mide la cantidad de aire que entra en el motor. Esta información se utiliza para calcular la cantidad correcta de combustible que se debe inyectar. Existen diferentes tipos de sensores MAF, incluyendo los de hilo caliente y los de película caliente. Como su nombre lo señala, estos sensores se encargan de medir la cantidad de aire que entra en el motor.
- Sensor de Presión Absoluta del Múltiple (MAP): El sensor MAP mide la presión del aire en el colector de admisión. Esta información se utiliza para calcular la densidad del aire y, por lo tanto, la cantidad de combustible necesaria. Suelen ser sensores piezorresistivos.
- Sensor de Temperatura del Refrigerante del Motor (ECT): El sensor ECT mide la temperatura del refrigerante del motor. Esta información se utiliza para ajustar la inyección de combustible, el tiempo de encendido y la activación del ventilador del radiador. Normalmente son termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo).
- Sensor de Temperatura del Aire de Admisión (IAT): El sensor IAT mide la temperatura del aire que entra en el motor. Esta información se utiliza para corregir la densidad del aire y optimizar la inyección de combustible. También son termistores NTC.
- Sensor de Oxígeno (O2) o Sonda Lambda: El sensor de oxígeno mide la cantidad de oxígeno en los gases de escape. Esta información se utiliza para ajustar la mezcla aire/combustible y optimizar la eficiencia del catalizador. Existen sensores de oxígeno de circonio y de titanio.
- Sensor de Detonación (Knock Sensor): El sensor de detonación detecta las vibraciones producidas por la detonación (picado de bielas) en el motor. La ECU utiliza esta información para retrasar el tiempo de encendido y evitar daños al motor. Suelen ser sensores piezoeléctricos.
- Sensor de Posición del Acelerador (TPS): El sensor TPS mide la posición del pedal del acelerador. Esta información se utiliza para determinar la demanda del conductor y ajustar la inyección de combustible y el ángulo de la mariposa de admisión. Pueden ser potenciómetros o sensores de efecto Hall.
- Sensor de Presión de Aceite: Este sensor mide la presión del aceite del motor. Una baja presión de aceite puede indicar un problema grave y activar una luz de advertencia en el tablero. El sensor de presión de aceite está constantemente monitoreando las subidas y bajadas de la presión del aceite.
- Sensor de Nivel de Aceite: Este sensor mide el nivel de aceite del motor y avisa si está por debajo del nivel mínimo seguro.
Sensores Relacionados con la Transmisión
- Sensor de Velocidad del Vehículo (VSS): El sensor VSS mide la velocidad del vehículo. Esta información se utiliza para controlar la transmisión, el control de crucero y el velocímetro. Suelen ser sensores inductivos o de efecto Hall.
- Sensor de Velocidad de la Rueda (ABS): Estos sensores miden la velocidad de cada rueda individualmente. Esta información se utiliza en el sistema ABS (Sistema Antibloqueo de Frenos) para evitar que las ruedas se bloqueen durante la frenada. Suelen ser sensores inductivos o de efecto Hall.
Sensores Relacionados con el Chasis
- Sensor de Ángulo de Dirección: Este sensor mide el ángulo de giro del volante. Esta información es utilizada por el sistema de control de estabilidad (ESP) para determinar la trayectoria deseada por el conductor.
- Sensor de Aceleración Lateral: Este sensor mide la aceleración lateral del vehículo. Esta información es utilizada por el sistema de control de estabilidad (ESP) para detectar situaciones de riesgo de derrape.
Sensores Relacionados con el Confort y la Seguridad
- Sensor de Lluvia: Este sensor detecta la presencia de lluvia en el parabrisas y activa automáticamente los limpiaparabrisas.
- Sensor de Luz: Este sensor mide la intensidad de la luz ambiente y activa automáticamente los faros.
- Sensor de Ocupación de Asientos: Estos sensores detectan si un asiento está ocupado. Esta información se utiliza para activar o desactivar el airbag del pasajero.
El Control Electrónico de Estabilidad (ESP)
La industria automotriz se ha preocupado por implementar avances tecnológicos en sistemas de seguridad activa. Entre los más importantes y eficaces, se encuentra el control electrónico de estabilidad, también conocido como ESP, ESC, DSC, VDC, o VSC (siglas comerciales). En Europa, la inclusión de este dispositivo en los autos logró una mejora notable en seguridad vial.
El ESP ayuda a mantener el control del auto en carreteras difíciles y en aquellas situaciones críticas de conducción donde el vehículo tiende a salirse de la vía o resbalar a causa de las leyes de la física (por ejemplo, en las curvas pronunciadas que se toman a alta velocidad).
Para ejemplificar, imagina que conduces por una carretera y te topas con una curva pronunciada hacia la derecha. Al trazarla, sientes que el vehículo tiende a seguir recto y poco a poco vas perdiendo el control. Inmediatamente los sensores le informan a la UCE que avanzas a 80 km/h, que el volante está girado 30º pero que el auto no está virando todo lo que le indicas.
El sistema de control electrónico de estabilidad fue desarrollado en 1995 por la compañía Bosch en colaboración con el fabricante Mercedes. Fue empleado por primera vez en su el Berlina de representación Clase S. Para el 2014 el 84 % de los vehículos nuevos fabricados en la Unión Europea ya incorporaban este sistema en su equipamiento de seguridad (normativa de la UE obligó a los fabricantes a incluir el sistema en sus nuevos productos). En razón de una modificación al Decreto 26 del Ministerio de Transportes, todos los vehículos que ingresen al país desde 2021 deberán poseer ESP.
Funcionamiento del Control de Tracción
El funcionamiento del control de tracción es una especie de bloqueo de diferencial LSD, pero avanzado y más inteligente. Para poder funcionar, el control de tracción entra en contacto con el sistema de frenos ABS, que se encarga de distribuir la potencia y administrar cuál rueda debe frenar para evitar girar sin control. Si la maniobra lo requiere, también disminuirá la potencia del motor.
Es decir, los frenos ABS evitan que se transfiera potencia a una rueda patinando y que está con problemas de tracción. De esta manera, los frenos ABS detectan si hay una rueda girando más que el resto. Como te dijimos, el control de tracción actúa en dos frentes; en uno reduce la potencia del motor, cortando la inyección de combustible o retrasando la chispa de la bujía cuando detecta que un neumático está sin tracción.
Antes de eso, el control de tracción trabaja directamente con los frenos ABS, bloqueando la rueda que está girando de manera estéril. El control de tracción funciona también cuando se acelera mucho en una curva, se conduce en superficies resbalosas, se cambia de marcha de forma brusca o se pisa el freno más fuerte de lo necesario.
Componentes del Sistema de Control de Tracción
Un sistema de control de tracción se compone de los siguientes elementos:
- Sensor de velocidad en cada rueda que mide la velocidad de rotación y envía información a la ECU.
- Una unidad de control que compara la velocidad de las ruedas para detectar la pérdida de tracción.
- El actuador puede ser el motor o los frenos ABS, que luego de recibir la orden de la ECU, aplicará los frenos o regulará la potencia del motor según sea el caso.
Hay formas de control de tracción, que están presente en un vehículo en los distintos modos de conducción que ofrece; donde el control de tracción, actuará según el modo de conducción elegido. No actuará igual cuando se trata de un terreno mojado, barro o nieve.
Activación del Control de Tracción
El control de tracción se activa cuando alguna de las ruedas de un auto tiene problemas para conservar la tracción sobre el camino. Estos problemas se pueden producir al arrancar en superficies resbalosas, subir pendientes, acelerar de forma inadecuada o tomar una curva muy fuerte. En cosa de milisegundos, el sistema de control de tracción puede detectar a una rueda patinando, corrigiendo el problema inmediatamente.
Para reducir la potencia del bólido, el control de tracción corta la inyección de combustible, modifica la admisión, altera el avance en el distribuidor o desactiva algunos cilindros. Así, en poco tiempo, la rueda que patina disminuye la velocidad y retoma la tracción. La otra forma de expresión del control de tracción, frena una de las ruedas que pierde tracción.
Aquí el sistema aplica el freno a la rueda sin tracción, así de simple. Luego de recuperar tracción y estabilidad, la rueda que patinaba vuelve a la normalidad. Por si no lo sabías, todo el actuar del control de tracción ocurre de forma automática, como conductor no debes hacer nada más que conservar la calma y las manos en el volante.
En el tablero del vehículo, verás una luz testigo cuando el control de tracción entra en acción. Podría ser un triángulo con una flecha circular alrededor, o bien las letras ASR, TCS o TC, o bien un auto con dos líneas curvas detrás, parecido a la señal de camino resbaladizo. Cuando el control de tracción, entra en acción, podrás notar un ruido o bien una vibración, sea en el pedal del freno o del acelerador.
Desactivación del Control de Tracción
Según el modelo de vehículo, desactivar el control de tracción, es posible. Algunos vehículos traen un botón o algún tipo de mando que permite apagar el control de tracción manualmente. En otros casos, el control de tracción está siempre en alerta, frente a cualquier circunstancia de conducción. Por seguridad, no se puede desactivar para que actúe cuando el vehículo lo considere necesario.
Como te dijimos, existe una luz testigo en el tablero que anuncia la operación del control de tracción. Si no ves el ícono, puede ser que apagaste el control de tracción, o bien, podría haber algún problema que impide su correcto funcionamiento.
Cuándo Desactivar el Control de Tracción
Si estás en caminos muy malos, o derechamente estás “jeepeando”, como andando por arena, nieve o barro, sería bueno desactivar el control de tracción. Ahí, si el control de tracción actúa, disminuye la potencia del motor, quedándote pegado sin poder avanzar. Cuando jeepeas, necesitarás siempre más HP y torque que velocidad. Si estás en una ruta más aventurera y sientes que el auto se atasca, es bueno desactivar el control de tracción, ayudará a no reducir la potencia del vehículo 4x4.
Los autos de carreras, de cualquier categoría, también evitan utilizar el control de tracción por la misma situación: perder el control y que actúe el control de tracción, haría perder performance. No olvides que los pilotos de carreras, probablemente saben manejar mejor que nosotros: saben cómo evitar necesitar del control de tracción.
Para un conductor común y corriente, siempre es mejor no desconectar el control de tracción, puesto que algún imprevisto podría evitarse gracias al control de tracción.
Diagnóstico de Problemas con Sensores
Cuando un sensor falla, puede causar una variedad de problemas, desde un rendimiento deficiente del motor hasta la activación de luces de advertencia en el tablero. El diagnóstico de problemas con sensores requiere el uso de un escáner de diagnóstico (OBD-II) para leer los códigos de falla almacenados en la ECU.
Los códigos de falla pueden proporcionar información valiosa sobre el sensor que está fallando, pero no siempre son concluyentes. Es importante realizar pruebas adicionales, como la medición de la resistencia y el voltaje del sensor, para confirmar el diagnóstico.
En muchos casos, la sustitución de un sensor defectuoso es una tarea relativamente sencilla. Sin embargo, en algunos casos, puede ser necesario realizar ajustes o programaciones adicionales después de la sustitución.
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