Green innovations at SKF supporting the automotive industry5

Las innovaciones ecológicas de SKF respaldan la industria de automoción

Con su compromiso corporativo por la sostenibilidad, SKF cuenta con una gran experiencia técnica en soluciones ecológicas. La industria de automoción, que tiene en SKF un poderoso aliado, aprovecha plenamente estos conocimientos y los utiliza para el desarrollo de productos y servicios que reducen las emisiones de dióxido de carbono.

di Stefano Barbero Business Development Manager, Business Unit Cars, Airasca, Italia
Luigi Cavallero, Business Development and Sales Manager, Business Unit Electrical and Two wheelers, Airasca Italia.

Unidades de rodamientos Automoción Diseño Unidades de cubo de rueda Rodamientos con sensor

Tecnología

La industria de la automoción está experimentando cambios radicales, en especial a raíz del paso tecnológico hacia medios de transporte más ecológicos que incluyen, por ejemplo, vehículos híbridos y enteramente eléctricos.

En la actualidad, las emisiones de CO2 son, por término medio, de 153,5 g/km y el objetivo en Europa para 2015 es reducirlas a 130 g/km. China ha aplicado la normativa Euro y se ha marcado como objetivo en 2015 la Euro 4. En Estados Unidos, el presidente Obama quiere reducir las emisiones de dióxido de carbono a un ritmo superior al antes establecido.

Siendo SKF un importante proveedor de la industria de automoción, tiene presente el mercado global de este sector y sus necesidades de sostenibilidad y ha concentrado el desarrollo de productos en varias áreas clave. Hoy SKF tiene nuevos productos y servicios disponibles para su uso en las actuales plataformas de vehículos y en otras nuevas, entre los que pueden citarse la unidad de rodamientos para cubos de rueda de baja fricción, denominada X-Tracker, la unidad de rodamientos de bolas para turboalimentadores, el rodamiento de posicionado de rotor SKF y las unidades de rodamientos con sensor para motores eléctricos.

RODAMIENTOS DE BAJA FRICCIÓN PARA RUEDAS
SKF ha desarrollado un complemento a su gama de rodamientos para ruedas con objeto de reducir la fricción y el peso, una tendencia que domina en todos los segmentos de vehículos del mercado. El propósito del programa de desarrollo ha sido ofrecer a un precio asequible rodamientos de ruedas con un mejor rendimiento. El X-Tracker –la última generación de unidades para cubos de rueda–, es un diseño de baja fricción que reduce el rozamiento. Se ha obtenido optimizando la geometría interna y la cantidad de grasa, y perfeccionando el acabado/topografía de los caminos de rodadura junto con el uso de una obturación de fácil deslizamiento. La unidad tiene un conjunto obturador con fuerzas de contacto optimizadas en los labios, y con alternativas, según la aplicación, de unidad de rodamientos para cubos normal y/o muy resistente.

Las rigurosas pruebas de funcionamiento y simulación realizadas en SKF indican que este producto puede reducir la resistencia a la rodadura en un 25% en comparación con los ya eficientes diseños actuales de SKF, y podría contribuir a una disminución de las emisiones de CO2 en hasta 1,3 g/km, además de tratarse, por otra parte, de una unidad robusta que ofrece una larga vida operativa.

TURBOALIMENTADORES
Los turboalimentadores se han convertido en un componente indispensable en la labor de ahorro de combustible e influyen en el rendimiento general de los motores. SKF ha desarrollado una nueva unidad de rodamiento de bolas compacta que ofrece una menor fricción e incrementa la eficiencia de los motores en aplicaciones para automóviles y camiones. Su diseño, más como un rodamiento de superprecisión de dos hileras de bolas que como un rodamiento convencional, reduce el rozamiento, comportando una reducción de hasta el 2% en el consumo de combustible y las emisiones. Esto ha sido posible disminuyendo la fricción e incrementando la precisión de rodadura en comparación con los rodamientos convencionales. A velocidades bajas, la demora en el aumento de la presión de la alimentación también es menor.

La unidad de rodamiento de bolas para turboalimentador de SKF lleva unas bolas de cerámica que pueden funcionar a temperaturas altas y en condiciones de lubricación deficiente, al tiempo que reducen las cargas centrífugas a altas velocidades. Con estas unidades se precisa menos aceite, lo cual proporciona una combustión óptima y limpia. La unidad utiliza tecnologías y materiales avanzados, como acero para aplicaciones aeroespaciales, bolas de cerámica, acero reforzado y un diseño de jaula polimérica. El poco peso de las bolas de cerámica protege asimismo contra la contaminación con aceite del motor. El diseño ofrece un funcionamiento con menor ruido y mayor precisión de rodadura, además de funciones de amortiguación y anti-rotación incorporadas.

Las unidades de rodamientos de bolas para turboalimentadores de SKF también constan de pocos componentes, permitiendo por tanto un montaje simple y alta precisión de fijación, con lo que se reduce el tiempo y los costes de instalación. Esta unidad constituye un avance importante, puesto que ofrece a SKF la posibilidad de respaldar otros productos y aplicaciones emergentes relacionados con la próxima generación de motores de combustión. Entre ellos puede citarse la tecnología de volante de inercia para sistemas de recuperación de energía, los sistemas de recuperación de calor residual para incrementar la eficiencia de los motores y las aplicaciones de la tecnología de motores turbo compuestos.

SISTEMAS DE ARRANQUE-PARADA
En colaboración con el Grupo francés Valeo, SKF ha desarrollado el rodamiento de posicionado de rotor SKF como pieza vital en la nueva generación de alternadores de arranque StARS y, ahora, su segunda generación i-StARS. Las soluciones StARS tienen una función doble: como alternador y como motor de arranque, y se desarrollaron para uso en automóviles híbridos pequeños, como el Smart, Citroen C2 y C3 y Mercedes Clase A. Ahora el Grupo PSA ha introducido una nueva familia de motores diésel denominada e-HDi que se equipará con i-StARS.

El rodamiento de posicionado de rotor SKF en los alternadores StARS e i-StARS de Valeo permite el funcionamiento del motor únicamente cuando el vehículo está en movimiento. Los StARS detienen automáticamente el motor cuando el vehículo se desplaza a menos de 6 – 8 km/h en los i-StARS, y lo ponen otra vez en marcha tan pronto como se engrana (en vehículos con cambio manual) o cuando se suelta el pedal del freno (en vehículos con cambio automático). El resultado es una reducción significativa de la cantidad de CO2 producida y del consumo de combustible.

El rodamiento de posicionado de rotor SKF consta de un rodamiento rígido de bolas con un sensor especial unido al aro interior. El rodamiento genera un campo magnético potente, exacto, repetible y duradero, capaz de funcionar bajo condiciones operativas difíciles, incluyendo temperaturas y velocidades altas. El campo magnético permite obtener datos de la velocidad y posición del eje, facilitando también la reversibilidad de la máquina eléctrica.

El StARS elimina el consumo de combustible y los ruidos y gases de escape cuando el vehículo está parado que en zonas urbanas de tráfico denso puede suponer el 30% del tiempo de conducción. Ofrece un arranque silencioso cuando el alternador se activa electrónicamente. Es fácil de instalar en alternadores convencionales y es compatible con los sistemas eléctricos de los automóviles modernos.

La unidad de rodamiento con sensor de conmutación SKF está diseñada para respaldar otros enfoques técnicos de sistemas de arranque-parada en aplicaciones microhíbridas y moderadamente híbridas. Esta unidad se ha desarrollado para satisfacer los requisitos del mercado de una medición precisa y repetible de la posición de conmutación de los motores eléctricos con imán permanente. Sus ventajas especiales son una integración y reglaje simples a la aplicación del cliente, y un diseño robusto y compacto que puede estar situado cerca del motor eléctrico sin verse afectado por los campos magnéticos circundantes.

SERVODIRECCIÓN ELÉCTRICA
En 2009, la servodirección eléctrica, EPS, representaba el 22% del mercado global de sistemas de dirección y se prevé que habrá aumentado al 30% en 2014, al ritmo del incremento del mercado de vehículos híbridos y eléctricos. La perspectiva de suprimir muchos componentes mecánicos, como el eje y columna de dirección, el engranaje reductor, etc., proporciona varias ventajas, como un diseño interior más simple y mejor utilización del espacio, mecanismos de dirección modulares y robustos y más seguridad.

SKF ha desarrollado una gama de soluciones de mecatrónica listas para su uso, que comprenden productos sensores, y son seguros, fiables, robustos, exentos de mantenimiento y rentables.

Para vehículos de conducción por carretera, la unidad de rodamiento con sensor de posicionado de rotor SKF combina la función de rodamiento con una tecnología de sensores de posición angular absoluta. Se trata de un diseño robusto y compacto que constituye una alternativa a los “inductive revolvers” y ofrece información de posición de gran exactitud a un bajo coste operativo en la aplicación. Este tipo de producto puede emplearse para determinar la posición angular absoluta del rotor en 360°. Tiene un bajo consumo eléctrico (40mA) a 5V, y se integra fácilmente en los sistemas electrónicos de control existentes.

Gracias a la precisión geométrica del rodamiento, la unidad genera mediciones de senos y cosenos de gran exactitud, basadas en tecnología magnética avanzada. Permite optimizar la eficiencia de los motores eléctricos, reduciendo así el consumo de combustible y las emisiones de CO2. Además, su compacto diseño axial brinda a los diseñadores una mayor flexibilidad, además de ser fácil de montar, suponiendo un ahorro en los costes de montaje y diseño.

SOFTWARE DE VALIDACIÓN
Paralelamente a las mencionadas innovaciones técnicas, SKF también ha creado un sistema de software de maquetación denominado simulador de rendimiento medioambiental de vehículos SKF (VEPS). Como indica su nombre, el VEPS es un software que puede traducir la fricción del rodamiento en auténticos ahorros y en una reducción del dióxido del carbono en un vehículo entero. Puede simular con precisión la correspondiente geometría interna del rodamiento e indicar así el efecto de cualquier modificación, incluso la más pequeña, en el equilibrio del dióxido de carbono.

Por tanto, en la fase de diseño, el VEPS puede optimizar los sistemas de rodamiento en varias posiciones en el vehículo, como la caja de cambios. Permite identificar qué posiciones de rodamiento son las más prometedoras en términos de potencial de ahorro. Puede analizar las condiciones de carga de cualquier posición de rodamiento y el correspondiente impacto en el par de fricción y pérdida de potencia del rodamiento como contribución al dióxido de carbono hecha por el vehículo.

Este software es exclusivo de SKF y puede convertirse en una herramienta útil para la industria de la automoción puesto que determina objetivamente la contribución positiva que un componente energéticamente eficiente hace a la eficiencia general de un vehículo.

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