Sistemas de transmisión más ligeros permitirían vehículos más silenciosos, duraderos y eficientes en materia de energía
Con los años, los vehículos se han hecho más pesados para mejorar la seguridad y la comodidad. En la actualidad, los fabricantes necesitan reducir drásticamente el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero sin sacrificar estas ventajas. Para ello, los trabajos deben centrarse en reducir el peso de cada componente. Los dispositivos de transmisión (cajas de cambios), que son fundamentales para la transferencia de potencia y constituyen una parte importante de la masa de un vehículo, son un punto de partida ideal para reducir el peso del automóvil. En el proyecto LIVE-I, financiado con fondos europeos, se ha realizado un trabajo interdisciplinar para abordar los problemas de ruido, vibración y dureza (NVH, por sus siglas en inglés) en los dispositivos de transmisión de los automóviles. «Empezamos contratando y formando ampliamente a unos investigadores noveles para asegurarnos de que comprendían el contexto, los retos y los objetivos del proyecto. A continuación, se les dotó de los métodos teóricos, numéricos y experimentales necesarios para su investigación», señala el coordinador del proyecto, Mohamed Ichchou.
Modelos y materiales mejorados que transforman el diseño de los sistemas de transmisión
Se ha progresado mucho en el desarrollo de modelos avanzados y gemelos digitales para simular los fenómenos de NVH y optimizar los diseños de los sistemas de transmisión. Según Ichchou, los métodos tradicionales para abordar los problemas de NVH se han basado en modelos estáticos y materiales convencionales, que a menudo no son suficientes para captar las interacciones complejas en tiempo real dentro de los sistemas de transmisión. Continúa explicando que, mediante el empleo de una avanzada tecnología de gemelos digitales y técnicas de simulación basadas en datos, el equipo generó predicciones más precisas y dinámicas del comportamiento del NVH en diversas condiciones de funcionamiento. Los investigadores también exploraron materiales nuevos, como los polímeros reforzados con fibra de carbono y los metamateriales localmente resonantes, para carcasas ligeras de las cajas de cambios. El uso de estos materiales novedosos abrió nuevas posibilidades a las transmisiones ligeras pero de altas prestaciones. «Estos materiales tienen propiedades superiores a las de los metales tradicionales, lo que permite reducciones de peso importantes sin sacrificar la resistencia ni la durabilidad», destaca Pascal Fossat, investigador y coordinador del proyecto LIVE-I. Con las innovaciones de LIVE-I se han mostrado resultados prometedores en la reducción del peso y la mejora de la respuesta dinámica de los sistemas de transmisión. Los investigadores desarrollaron y probaron sistemas activos y semiactivos de control de vibraciones utilizando materiales magnetorreológicos y motores de tracción como actuadores, con lo que redujeron los niveles de vibración y ruido de forma significativa. «Nuestro uso pionero de técnicas de control activo y semiactivo de las vibraciones con materiales magnetorreológicos y motores de tracción permite ajustar en tiempo real los niveles de vibración y ruido. Esta capacidad supera con creces la de los métodos convencionales de amortiguación pasiva», afirma Fossat. «Al integrar algoritmos de control avanzados y tecnologías de detección, conseguimos un nivel de precisión y adaptabilidad hasta ahora inalcanzable en el diseño de los sistemas de transmisión de la automoción». Los investigadores también construyeron un banco de pruebas de una sola etapa para estudiar cómo interactúa la malla del engranaje con las ondulaciones de par, probando varios métodos de control.
Impacto prometedor en varios frentes
Las actividades del equipo de LIVE-I deberían contribuir a reforzar la competitividad de la industria europea del automóvil. Esto se traduce en un aumento de la cuota de mercado, la creación de empleo y el crecimiento económico del sector. La atención que el equipo del proyecto le prestó a la sostenibilidad y la eficiencia en el consumo de combustible también concuerda con los objetivos económicos más generales de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y avanzar hacia una economía hipocarbónica. A nivel social, en LIVE-I se intenta mejorar la calidad de vida de los consumidores. «Al abordar los problemas de NVH, pretendemos reducir el estrés y la fatiga relacionados con la conducción, lo que contribuye al bienestar general. Además, con nuestras actividades de difusión y compromiso público se intenta concienciar sobre la importancia de la investigación científica y la innovación, lo que inspira a la próxima generación de ingenieros y científicos», concluye Fossat.
Palabras clave
LIVE-I, transmisión, vibración, vehículo, ruido, dureza, eficiencia en el consumo de combustible
