En 1990, Toyota lanzó Lexus con un truco que todavía se siente como una flexión. Un LS 400 estaba sentado en una cinta de correr y alcanzaba velocidades de más de 140 mph. Sobre su capó descansaba una pirámide de 15 copas de champán. El motor aceleró. Los vasos no se tambalearon. Fue una prueba de precisión. También era una prueba de que el lujo significaba silencio.
Ese comercial funcionó. Los compradores que alguna vez soñaron con BMW o Mercedes vieron un automóvil japonés al que no les castañeteaban los dientes. ¿Pero el truco realmente demostró la superioridad de la ingeniería? ¿O simplemente demostró que a la gente le importa profundamente cómo se siente un automóvil?
Demostró que los compradores premium miden la calidad por la vibración. En concreto, cuantas menos vibraciones del motor lleguen al habitáculo, mejor. Cualquier conductor que haya viajado en una econobox barata sabe la diferencia. Dar la mano. Fatiga. Malestar.
Esto se incluye en NVH : ruido, vibración y aspereza. Es la métrica que decide si compras un coche o simplemente te marchas. Y la vibración del motor merece el mayor escrutinio. Afecta la comodidad. Drena la resistencia. Mata la durabilidad al provocar un desgaste prematuro.
Veamos cómo los ingenieros lo combaten. Empezando por cinco innovaciones.
Piezas de soporte de motor flexibles
Los soportes del motor son la primera línea de defensa. Evitan que las sacudidas se propaguen por todo el vehículo.
Pero primero, ¿por qué vibran los motores? La combustión interna es una serie de explosiones controladas. Son contundentes. Dentro del bloque, las piezas giratorias y de bombeo tienen masa. Cuando se mueven, reaccionan contra el bloque motor con fuerza igual y opuesta. Multiplica esas reacciones por miles por minuto y obtendrás vibración.
Es natural. Simplemente no queremos sentirlo.
Los soportes son bridas metálicas unidas al motor y a las paredes del compartimento. Contienen ojales gruesos o bloques de poliuretano o caucho. Estos absorben la energía de las vibraciones. Si sientes nuevos temblores en tu cabina, revisa los soportes. Los soportes desgastados son obvios: caucho agrietado. Material roto. A veces la goma colapsa internamente sin signos visibles. Un técnico calificado puede detectar esto.
También revise los soportes de transmisión. Hacen el mismo trabajo para la caja de cambios. Las sacudidas intensas de la transmisión también necesitan aislamiento.
Técnicas de endurecimiento corporal
Mantener las vibraciones bajo control comienza con una base sólida. El marco. El esqueleto.
Un marco rígido resiste la flexión. Resiste la flexión. Evita que las molestas vibraciones se desplacen. Agregar barras transversales, también llamadas barras estabilizadoras, ayuda a reducir la flexión del cuerpo. Hace que el vehículo sea más rígido.
Los chirridos y traqueteos a menudo provienen de marcos mal ensamblados. Las amplias tolerancias en la construcción lo empeoran. En el negocio del automóvil, esto es “ajuste y acabado”. Pregunta: ¿cuánta atención a la calidad y la precisión dedicaron los constructores?
Un ajuste y acabado deficientes, combinados con un marco flexible, amplifican la vibración del motor. El ruido suena peor. La sensación es discordante.
Para detectar vibraciones, a veces hay que ir a la fuente. Nuestro próximo luchador podría despertar el reconocimiento entre los expertos en tornear llaves.
La anatomía de la vibración del motor
NVH se divide en dos variedades. Aerotransportado y estructural. Se oyen disturbios en el aire. Te sientes estructural.
Las perturbaciones aéreas son sonidos de mayor frecuencia. Se sitúan en el rango de 300 Hz y más. Los ingenieros los contrarrestan eliminándolos desde su origen o amortiguándolos con material insonorizante en las cavidades de las puertas y la carrocería.
Las perturbaciones estructurales ocurren a bajas frecuencias. Los sientes más de lo que los escuchas. Viajan a través del asiento, el volante y el piso. Los ingenieros deben medir y mitigar estas sensaciones desagradables. La energía de la vibración se transmite a las manos, los pies e incluso a la parte inferior de los pantalones.
La rigidez suele ser un insulto para las personas. Para los vehículos, es un cumplido.
Los fallos de encendido siguen siendo el principal sospechoso cuando un motor se estremece. Los sistemas modernos de encendido e inyección de combustible, que cuentan con bujías superiores y computadoras inteligentes de gestión del motor, son significativamente más confiables que las configuraciones basadas en distribuidores del pasado.
Aun así, ocurren fallos de encendido. Durante una falla de encendido, una o más bujías no logran encender la mezcla de combustible en el momento programado. Este fallo en una o más cámaras de combustión altera el ritmo del pistón. El cigüeñal siente el hipo. Sigue la vibración. Las sacudidas son comunes. El estancamiento es posible.
Si no puede distinguir entre las vibraciones espasmódicas de un motor averiado y el rendimiento meramente viejo y lento, la tecnología lo respalda. Es casi seguro que un cilindro que falla o una bujía defectuosa activarán la luz de verificación del motor en cualquier vehículo moderno. A partir de ahí, puede utilizar un lector de diagnóstico asequible para identificar el problema. Alternativamente, lleve el coche a una tienda local. Un técnico puede identificar el problema.
Las vibraciones no deseadas del motor son fundamentalmente una falta de armonía. La combustión interna es un proceso violento. Nuestra próxima innovación intenta imponer orden en ese caos.
El papel de los equilibradores armónicos
Examine de cerca el cigüeñal de un automóvil. Es pesado. Es difícil. Debe serlo. Resiste miles de golpes explosivos de pistón por minuto.
A pesar de su durabilidad, el cigüeñal gira y se flexiona bajo los golpes de los pistones y las bielas. Transmite vibraciones no deseadas por todo el motor y el resto del vehículo. A determinadas RPM, el cigüeñal puede alcanzar resonancia. Este es un estado en el que vibra a una frecuencia capaz de causar fallas catastróficas. Piense en los comerciales en los que un cantante rompe una copa de vino con una nota aguda. Eso es resonancia.
En 1911, Frederick Lanchester inventó una solución. Diseñó un dispositivo para atornillar a cigüeñales giratorios. El objetivo era eliminar o reducir estos problemas. Nació el equilibrador armónico. También se le conoce como amortiguador de vibraciones o polea de cigüeñal.
El equilibrador amortigua las fuerzas de corte y torsión impartidas por los pistones. Para absorber la tremenda energía del cigüeñal, el equilibrador incluye una sección hecha de goma o llena de líquido disipador de energía.
Hemos analizado métodos pasivos para prevenir o amortiguar las vibraciones del motor. La próxima innovación adopta un enfoque diferente. Va al ataque para mantener a raya las malas vibraciones.
Afeitarse el peso y arriesgarse a temblar
Los equilibradores armónicos son pesados por necesidad. Deben contrarrestar la considerable masa giratoria del cigüeñal. Sin embargo, en la personalización de automóviles de alto rendimiento, el peso acaba con la potencia.
Muchos entusiastas de la velocidad reemplazan los balanceadores armónicos de fábrica con versiones más ligeras del mercado de accesorios. Algunos eliminan las unidades por completo. El objetivo es ir más rápido.
La compensación es dura. Obtienes un viaje más inestable. Podría acortar la vida útil de su motor.
Control activo de vibración
Piensa en esos costosos auriculares con cancelación de ruido que ves en todos los catálogos de dispositivos. No sólo bloquean el sonido; ellos lo luchan. Un pequeño micrófono capta el zumbido de fondo, crea una onda de sonido idéntica, pero la desfasa 180 grados. Cuando esa onda invertida llega a su canal auditivo, cancela el ruido original. El resultado es un audio nítido o simplemente un silencio puro y silencioso.
Los automóviles utilizan este principio exacto para el control activo de la vibración.
No es magia. Es física aplicada al chasis. Una empresa llamada Trelleborg Automotive construyó un sistema en el que un micrófono escucha frecuencias de vibración específicas dentro de la cabina. Cuando detecta un ruido sordo, la computadora del automóvil genera una contravibración igual pero opuesta. Un actuador electromagnético, técnicamente conocido como “agitador”, dispara estas contraondas en puntos de montaje estratégicos. Normalmente se trata del volante o del espacio para los pies.
“Un actuador electromagnético, llamado ‘agitador’, transmite las contravibraciones en puntos de montaje seleccionados, por ejemplo, el volante o el espacio para los pies del piso.”
El objetivo es simple: reducir el ruido, el traqueteo y el ruido sordo que se filtra a la cabina desde el motor.
¿Es seguro el control activo de vibración?
Hay una desventaja a considerar. Si el sistema funciona demasiado bien, podría enmascarar los síntomas de un fallo mecánico real. No sentirá el sutil estremecimiento que normalmente le advierte sobre una montura defectuosa o un cilindro que falla.
Pero aquí está la cuestión. El coche no está ciego. Aún recibirás una luz de verificación del motor u otra advertencia en el tablero si las cosas van mal. El control de vibraciones no oculta las luchas internas del motor; simplemente te facilita el viaje.
Las vibraciones del motor ocurren por muchas razones. Por suerte para nosotros, estas innovaciones nos brindan formas efectivas de combatir el ruido y las sacudidas no deseadas.
Preguntas frecuentes sobre vibraciones del motor
¿Cómo evito que mi motor vibre?
Un método es el control activo de la vibración. El sistema responde con una contravibración igual pero opuesta. Un actuador electromagnético, llamado “agitador”, transmite las contravibraciones en puntos de montaje seleccionados, por ejemplo, el volante o el espacio para los pies del piso.
¿Es normal que el motor vibre?
Sí, es normal que el motor vibre mientras está en uso. Pero si la vibración del motor excede los niveles normales o va acompañada de un ruido de traqueteo, eso podría ser una señal de que algo anda mal con el motor.
¿Qué causa la vibración en el motor?
Cinco razones por las que su motor podría estar vibrando incluyen bujías desgastadas, mangueras sueltas o desconectadas, soportes de motor rotos, sistema de admisión de combustible mal ajustado o correa de distribución defectuosa.
¿El nivel bajo de aceite del motor puede causar vibraciones?
Sí. No sólo el nivel bajo de aceite de motor puede causar vibraciones, sino también el aceite de motor de baja calidad.
¿Cómo afecta la vibración del motor a los conductores?
De todas las razones por las que un vehículo puede temblar y traquetear mientras está en marcha, la vibración del motor merece un análisis especial porque puede tener un impacto en la comodidad del conductor y de los pasajeros, la resistencia del conductor y la durabilidad del vehículo, ya que la vibración provoca desgaste prematuro.
