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MINISTERIO DE EDUCACION SUPERIOR UNIVERSIDAD DE HOLGUÍN “Oscar Lucero Moya” Facultad de Ingeniería TRABAJO DE DIPLOMA TÍTULO: Reparación general de una carrocería autopropulsada del auto Lada. Autores: Yosvani Valle Paneque Orlando Guerra Carralero. Tutores: MSc. Ing. Buenaventura Rigol Cardona MSc. Ing. Roberto Rodríguez Oro. Holguín, 2011 “Año 53 de la Revolución” Dedicatoria Dedicamos este trabajo a todas aquellas personas que hicieron posible la realización del mismo, y en especial a nuestras familias y amigos sin los cuales no hubiésemos podido alcanzar nuestra meta. Agradecimientos Se agradece el apoyo incondicional de todos nuestros compañeros y amigos de la Base de transporte de la empresa Servicar Holguín, en todos los niveles, sin cuya ayuda hubiera sido imposible alcanzar el objetivo propuesto. A nuestro tutor un reconocimiento especial. A todos los demás profesores de la carrera y en especial a nuestros padres. De ambos. Resumen El trabajo responde al objetivo de realizar una reparación general a una carrocería autopropulsada del automóvil Lada, para el Laboratorio automotriz. Dicha maqueta abarcaba los sistemas de dirección, suspensión, transmisión, eléctrico y frenos; en conjunto con un estado técnico malo, por lo que no circulaba. Se determinaron y ejecutaron las acciones de mejora de la maqueta, de ellas las fundamentales fueron: chapistería, rediseño y pintura de la carrocería, colocándose las 4 puertas, la tapicería de los asientos, el mantenimiento de los 5 sistemas mencionados, y el cambio de los neumáticos. La puesta en funcionamiento de la maqueta con los cambios propuestos, le permite alcanzar un estado técnico bueno y se consigue en los estudiantes de todos los años de la Carrera de Ingeniería Mecánica, en rotación por la instalación, un mejor conocimiento del funcionamiento del automóvil clásico. Existen posibilidades de realizar comprobaciones como la prueba del litro y el cambio de medida de los neumáticos. La valoración económica de los trabajos oscila entre 900,00 y 1300,00 CUP, sin incluir la mano de obra que la asumieron los autores, lo cual evita la erogación de CUC por la Universidad. Además se reafirmó la importancia del apoyo de una unidad docente, a los procesos universitarios. Summary This paper has the objective to repair a self – propulsive machine of the Lada automovile, to the Automotive Laboratory. This machine had the following systems: direction, suspension, transmission, electric and brake; all of them in a bad technical status. That´s why the machine didn´t circulated. It were determined and executed the improvement actions for the machine, such as: metal forming works, redesign, placing the 4 doors, covering the seats, the maintenance of all the mentioned systems, painting, and the substitution of the tyres. The functioning of the machine with the proposal modifications allowed to reach a good technical status. It was made possible a better understanding of correct functioning of classical automobile, for the students of all the years of the Mechanical Engineering Career, rotating for the facility. There are possibilities to check fuel consumption (the litre test) and the tyres change. The economic valuation of the done work is between 900,00 y 1300,00 CUP, excluding the mechanical jobs, done by the authors. This jobs avoided the CUC spends for the University. Besides it was reaffirmed the importance of a docent unit, to back up the universitary process. Índice Tópicos Página No. Introducción 1 Capítulo 1. Revisión bibliográfica. 8 1.1- Surgimiento e impacto social de los automóviles. 8 1.1.1- Funcionamiento de los automóviles clásicos. 9 1.2- Reparación general de los automóviles. 15 1.3- El proceso universitario de enseñanza – aprendizaje (PEA). 17 1.3.1- La tecnología educativa actual de la Carrera de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Holguín, para la temática automotriz. 21 1.4- Nomenclatura de vehículos soviéticos y rusos. 23 1.4.1- Características generales del automóvil Lada. 25 1.5- Nuevas tecnologías en los automóviles. 27 Conclusiones del capítulo 1. 32 Capítulo 2. Reparación general de la carrocería autopropulsada de auto LADA. 34 2.1- Descripción de la construcción de la maqueta. 34 2.2- Descripción del estado inicial de la maqueta. 35 2.3- Defectado técnico a los sistemas de la maqueta. 37 2.4- Propuestas de mejora a la maqueta, e implementación. 41 2.5- Análisis de los riesgos. 49 2.6- Régimen de mantenimiento a los sistemas de la maqueta. 51 2.7- Valoración docente, y técnica – económica. 52 Conclusiones del capítulo 2. 55 Conclusiones 57 Recomendaciones 59 Bibliografía 61 1 Introducción En el mundo contemporáneo el incremento del consumo de portadores energéticos por la sociedad se debe, entre otras razones, a la demanda de gasolina y diesel para el uso de los vehículos terrestres. Desde principios del siglo XX los combustibles derivados del petróleo se impusieron a otras fuentes que ya habían sido utilizadas ampliamente en el transporte, como fue la energía eléctrica. Esto se debió a la política adoptada por muchos países sobre el uso de los combustibles derivados del petróleo, lo que propició también el desarrollo de la industria automovilística, y conllevó a la proliferación del empleo de éstos combustibles en el transporte1. No es de extrañar entonces que la industria automovilística sea de ámbito mundial. El período de 1909 a 1914 fue la edad de oro para de los vehículos para el transporte por carretera. En 1913 se realizó el primer montaje automovilístico industrial, ideado e implantado por Henry Ford. Ford fue el creador de la prestigiosa firma que revolucionó la industria automotriz estadounidense y mundial con esta cadena de montaje, haciendo que los automóviles fueran de más rápida construcción y de menos costo, por lo que fueron más accesibles. El dominio estadounidense del sector permaneció desde 1910 hasta 1965, cuando Estados Unidos de América todavía fabricaba el 50 % de los vehículos de todo el mundo. Aunque ese dominio ya no existe, tal país sigue encabezando la producción mundial2. Tal expansión comenzó en 1902, cuando la empresa alemana Daimler adquirió una filial con participación en Austria, lo que la convirtió en la primera empresa multinacional del automóvil. En la actualidad, las empresas multinacionales más desarrolladas son Ford y General Motors, seguidas por las japonesas Toyota y Nissan. Los productores europeos están mucho más ligados a su zona, aunque el alemán Volkswagen y el italiano Fiat tienen instalaciones importantes en México y Sudamérica. Las empresas europeas de carácter más multinacional son los principales fabricantes de piezas y los productores de camiones como Mercedes – Benz o Volvo. Se conoce que la mayoría de las empresas de vehículos que funcionan en el resto del mundo son filiales de los principales productores estadounidenses, japoneses y 2 europeos. En países como Malasia, China o India, las empresas locales se encargan de la fabricación, pero siempre con una ayuda importante de los gigantes grupos extranjeros. A mediados de la década de 1990 parecía que sólo las empresas surcoreanas Hyundai, Daewoo, Kia, Ssanguyong y Samsung podrían convertirse en fabricantes de automóviles independientes, capaces de financiar, diseñar y producir sus propios vehículos. La superproducción de automóviles se convirtió entonces en una norma de la calidad de vida de la población, además desus funciones utilitarias, asociándose incluso las marcas a ciertas cuestiones subjetivas: Mercedes – Benz a la alta clase social, Audi a los deportivos, Volvo a la clase media, Ford y VW fueron “el automóvil del pueblo” estadounidense y alemán, respectivamente, etc. Sin embargo, la explotación desmedida del automóvil se sentiría fuertemente. En el aire de las grandes concentraciones urbanas (Tokio, Nueva York, Ciudad de México), se vierten diariamente toneladas de contaminantes. Su principal fuente emisora son los vehículos, puesto que las emisiones industriales tienden a disminuir por la implantación de nuevas tecnologías menos contaminantes, y por el desplazamiento progresivo de las industrias fuera de los núcleos urbanos. Se puede constatar que las vías de circulación muy densamente transitadas son susceptibles de sufrir niveles de contaminación atmosférica elevados, especialmente en invierno, cuando las inversiones térmicas no permiten la dispersión de los contaminantes3. La cantidad de gases emitidos por los vehículos depende de diferentes factores como: Tipo de vehículo, puesto que aspectos como la potencia o el tipo de gasolina que utilice determinará el volumen y el tipo de contaminantes emitidos y el ruido que haga. Tipo de vía que afecta el consumo de combustible y la velocidad de circulación. Características propias de la conducción (aceleradas, frenadas, etc.) que afectan al consumo de combustible. Como cada nación, y a veces los estados o provincias dentro de un país, tiene sus propias disposiciones sobre los diferentes aspectos del material rodante, para que un vehículo en cuestión obtenga la homologación que le permita circular, el fabricante tiene que someterlo a una serie de pruebas. Entre ellas está el control de las emisiones de 3 gases por el tubo de escape bajo diversas condiciones de funcionamiento, así como el control de la emisión sonora mediante la prueba del vehículo en movimiento. El proceso anterior se denomina Inspección Técnica de Vehículos (ITV) y toma diferentes formas de realización. En el caso de la Unión Europea, todos los vehículos del tipo automóviles, tienen que someterse a ella para, entre otros controles, conocer la emisión de contaminantes en la atmósfera. La primera inspección periódica de los turismos, se hace a los 4 años de su matriculación4. Los problemas acumulados del transporte y las técnicas de planeación cambiaron notablemente al final de los años 1980, básicamente por el auge de la computación, que extendió los alcances de la modelación y los pronósticos. Actualmente subsisten los mismos problemas de transporte de los años 1960 y 1970, como son la congestión, la contaminación ambiental, los accidentes, la falta de financiamiento, etc. Se ha constatado que los viejos problemas no terminan con intentos moderados para reducirlos mejorando la administración del tráfico; más bien esos problemas reaparecen a mayor escala, cubriendo áreas más extensas, y con nuevas variantes más complejas y difíciles de manejar5. Lo anterior ha llevado a ciertas instituciones a la elaboración de buenas prácticas, como por ejemplo el “Decálogo ambiental del buen conductor”6, que consiste en: Utilizar los medios de transporte más limpios; Mantener el vehículo en perfectas condiciones; Conducir suavemente; Calentar el motor circulando; Parar el motor en paradas prolongadas; Comprar vehículos de bajo consumo de combustible; Comprar vehículos con catalizador de 3 vías; Respetar los límites de velocidad; Utilizar el vehículo más limpio si se dispone de más de uno; y Seguir los consejos del fabricante respecto al combustible a utilizar. Es por ello que las diferentes universidades del mundo donde se estudia la Carrera de Ingeniería Mecánica, cuentan con laboratorios dotados de diferentes sistemas de aprendizaje para acercar al estudiante a la mayor realidad en cuanto a funcionamiento de los automóviles. En la Universidad de Holguín “Oscar Lucero Moya” y dentro de la Carrera de Ingeniería Mecánica, se imparten asignaturas específicas en las cuales se emplean medios de enseñanzas. Entre ellas se encuentra Máquinas automotrices, que cuenta con varias 4 maquetas, que elevan la calidad de la docencia impartida y le transmiten a los alumnos conocimientos que fácilmente llegan a comprenderse. Para mantener tal ética la Facultad de Ingeniería ha orientado a sus educandos la construcción de maquetas para continuar elevando el nivel de sus clases. Las maquetas presentan disímiles ventajas entre las que se pueden mencionar: Se semejan a las máquinas que representan. No consumen la misma cantidad de lubricantes y combustibles durante su funcionamiento que las máquinas originales. Producen menos contaminación atmosférica. Sin embargo también presentan algunas desventajas: Posee precios elevados. En el caso de equipos antiguos, es difícil y costoso la adquisición de elementos. Su alcance suele ser más limitado, al no reproducir los fenómenos a plenitud. Por ese motivo recuperar la funcionabilidad de una maqueta es más factible que comprar una en el mercado, amén de que puede no existir con los requerimientos esperados. Esto motivó a realizar la reparación general de una carrocería autopropulsada del auto Lada, la cual tiene los sistemas de dirección, eléctrico, suspensión, frenos y transmisión de potencia, y al mismo tiempo los mismos carecían de un buen estado técnico. La maqueta pertenece al Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Holguín y se ubica en su Laboratorio Automotriz. Una vez que se alcanzó claridad en la tarea técnica, se procedió a consultar varios materiales, que proporcionaran suficiente información desde el punto de vista metodológico, y así se pudo definir la metodología de la investigación que guiaría nuestros pasos en el complejo mundo del restablecimiento de los medios de transporte. El problema general: contar con maquetas adecuadas, donde los estudiantes de la Carrera de Ingeniería Mecánica observen el funcionamiento de diversos sistemas de las máquinas automotrices. El problema específico: ¿cómo reparar una carrocería autopropulsada del auto Lada, para que sea utilizada en el proceso docente, y contribuya a que los alumnos reciban las clases con mayor calidad? El objeto de estudio: los sistemas de las máquinas automotrices. 5 El campo de acción: la recuperación del funcionamiento de los sistemas de la carrocería autopropulsada del auto Lada. La hipótesis: la reparación de los sistemas mencionados, así como el mantenimiento adecuado, pondrán en movimiento la carrocería autopropulsada del auto Lada, lo que le dará mejor utilización a tal maqueta, y tendrá mayor semejanza a un auto Lada. Esto posibilitará una mayor visión al estudiantado sobre el funcionamiento de éste equipo. El objetivo: la reparación general de una carrocería autopropulsada del auto Lada, del Laboratorio Automotriz de la Universidad de Holguín. Las tareas necesarias para dar cumplimiento al objetivo propuesto son: 1- Delimitar el tema. 2- Revisar los trabajos previos realizados en la Universidad sobre el tema. 3- Revisar la bibliografía relacionada con el tema. 4- Desmontar y defectar los elementos de los sistemas del medio de enseñanza. 5- Realizar la limpieza general de todos los elementos. 6- Gestionar las piezas y mecanismos faltantes, vitales para el medio de enseñanza. 7- Adaptar las piezas y mecanismos que no son originales, en caso necesario. 8- Reparar las piezas que lo requieren. 9- Montar las piezas según los sistemas, y comprobar su funcionamiento según las especificaciones del fabricante. 10- Pintar el medio de enseñanza. 11- Comprobar el funcionamiento del medio de enseñanza. En la realización del trabajo se emplearon los siguientes métodos de investigación: Teóricos: Análisis y síntesis: para el estudio de la bibliografíay extracción de lo más importante de ella. Histórico lógico: se emplea para conocer la evolución del análisis lógico de la situación existente. Empíricos: Observación científica: para determinar el papel de los medios de enseñanza en la calidad de las clases y el aprendizaje de los alumnos. Consulta a expertos: para determinar la manera correcta de realizar las tareas. 6 Revisión de documentos: para conocer los aspectos de funcionamiento del objeto de estudio, sus sistemas y mecanismos. Como resultados esperados de este trabajo se encuentran: La entrega al Laboratorio Automotriz de una maqueta donde están funcionando todos los sistemas de un vehículo marca Lada. La elevación de la calidad de las clases en las asignaturas que necesitan maquetas, específicamente Máquinas Automotrices. Este trabajo consta de la introducción donde se expone de la metodología de la investigación, dos capítulos, las conclusiones, las recomendaciones, los anexos y la bibliografía. 8 Capítulo 1. Revisión bibliográfica. En el capítulo se desarrolla el surgimiento e impacto social de los automóviles, especificando cómo funcionan los automóviles clásicos y la realización de la reparación general de éstos. Para facilitar la comprensión del proceso enseñanza – aprendizaje se analiza el mismo, particularizando en la Universidad de Holguín. Finalmente se analizan la nomenclatura de los vehículos rusos, detallando el automóvil de la marca Lada. 1.1- Surgimiento e impacto social de los automóviles. Un automóvil (a menudo abreviado como auto), es un vehículo de propulsión propia destinado al transporte de personas, animales y objetos, generalmente con 4 ruedas y capacidad entre 1 y 9 plazas. La palabra automóvil proviene del griego auto ("por sí mismo") y del latín móvil ("que se mueve")7. El automóvil, como se conoce en la actualidad, fue inventado en Alemania en 1886 por Karl Benz. Poco después otros pioneros, como Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach presentaron a su vez sus modelos. El primer viaje largo en un automóvil lo realizó Bertha Benz en 1888, de Mannheim a Pforzheim, ciudades separadas unos 105 km. Cabe destacar que fue un hito en la automovilística antigua, dado que un automóvil de esta época tenía como velocidad máxima 20 km / h, gastaba más combustible de lo que gasta ahora un vehículo a esa velocidad y la gasolina se compraba en farmacias, disponible en pocas cantidades8. En 1910, Henry Ford comenzó a producir automóviles en una cadena de montaje en Estados Unidos de América, sistema totalmente innovador que le permitió alcanzar cifras de fabricación hasta entonces impensables, de automóviles de bajo costo. Este sistema llevaba aparejada la utilización de maquinaria especializada y un número elevado de trabajadores en plantilla con salarios elevados para la época. Tal máquina marcaría profundamente la sociedad, al extremo de que se diferencian 4 etapas en la evolución del sistema de transporte, que repercuten directamente en la morfología y estructura de una ciudad contemporánea. Estos períodos se establecen teniendo en cuenta las ciudades de Estados Unidos de América; por ello las fechas pueden no coincidir exactamente con otras ciudades (Hanson, 19869 y Taaffe, 199610). Estas etapas son: 9 1. Etapa de dominio de desplazamientos a pie y en coches de caballos (1800-1890). 2. Etapa del tranvía eléctrico y ferrocarril (1890-1920). 3. Etapa del automóvil (1925-1950). 4. Etapa de vías rápidas (1950 hasta la actualidad). 1.1.1- Funcionamiento de los automóviles clásicos. En estos pocos párrafos anteriores se presentaron algunos hitos de la cronología desde que se inventó el automóvil, que ha acogido multitud de componentes diseñados para él o incorporados posteriormente, convirtiéndolo en un compendio de tecnología rodante. A los efectos del trabajo se abordará el funcionamiento del automóvil clásico, compuesto por los siguientes sistemas: Motor. No es un sistema del automóvil, pero constituye su fuente energética por lo tanto se colocó en primer lugar. Al comienzo había variedad de motores11: de vapor, de combustión interna, eléctricos y de aire. Actualmente sólo se usan los de combustión interna, pero aparecen vehículos híbridos como el Toyota Prius, que usan también un motor eléctrico. Alrededor de ellos se han desarrollado multitud de subsistemas para mejorar su funcionamiento12. Los motores de pistones no son perfectos y tienen desventajas que otros como los eléctricos o los de vapor no tenían. Estos motores tenían un par motor mucho más constante que los actuales. Desde 1940 se fabrican motores Wankel, de mayor rendimiento. Consisten en un rotor casi triangular que gira sobre un eje excéntrico dentro de una cámara elíptica13. Consiguen una potencia mucho mayor, son iguales de fiables y con un par motor más constante que en un motor de pistones. Está basado en la idea original de motor de Otto, pero que no se pudo desarrollar por no existir materiales que soportaran la potencia y rozamiento que generaban; además de pecar de un exceso de consumo de aceite. Actualmente sólo lo equipa el Mazda RX-814. En la antigüedad eran muy diferentes las prestaciones entre un motor concebido para el mundo de la competición y otro de un automóvil comercial. En la actualidad sólo poseen sutiles diferencias15. Es evidente que un vehículo comercial debe tener un motor con unas características muy específicas, debe mover con fluidez todo la 10 carrocería, consumir combustible dentro de unos márgenes lógicos en función de su potencia, y por supuesto una vida y fiabilidad lo más larga posible. Este última premisa es tal vez el mayor condicionante, apoyada en la inyección electrónica de combustible16. Sistema de transmisión de potencia.17 Transmite la potencia del motor hasta los neumáticos, posibilitando su interrupción a voluntad del conductor del vehículo. En el sistema clásico los elementos se colocan en serie. La fuerza del motor se transmite por el árbol primario hasta la caja de cambios, que permite variar la relación entre éste y el árbol secundario. Luego el diferencial se encarga de distribuir la fuerza entre las ruedas motrices. En el caso de los vehículos con 4 o más ruedas motrices se emplean más diferenciales. En sus inicios se empleó la transmisión manual, que es una caja de cambios que no puede alterar la relación de cambio por sí sola, sino que el conductor debe hacerlo. Por lo tanto, se diferencia de una transmisión automática en que ésta sí puede cambiar de marcha por sí misma18. Antiguamente, un automóvil con caja de cambios automática solía tener peores prestaciones y consumos que uno con caja de cambios manual. En la actualidad, algunos tipos de cajas de cambios automáticas han logrado valores de consumo de combustible destacados19, sin embargo las cajas automáticas con convertidor de par no superan la velocidad del pase de cambios de una caja mecánica manual. A lo largo de la década de 1980, los modelos de automóviles pasaron a incorporar cajas manuales de 5 cambios (en la década de los 1990, sólo los automóviles de bajo costo o del segmento A tenían cajas de 4 marchas). En la última década, los modelos de alta gama, en particular aquellos con motor diésel, pasaron a incorporar una sexta marcha, para circular en autopista con el motor a bajo régimen, y por lo tanto con consumos menores20. Sistema de suspensión. Tiene el objetivo de mantener las ruedas pegadas al suelo y evitar en lo posible que sus irregularidades las reciban los pasajeros21. Todos los elementos de un automóvil, como el motor y su sistema de transmisión, han de ir montados sobre una armazón rígida. Es fácil deducir que se necesita una estructura sólida para soportar estos órganos. La estructura que consigue esa robustez se 11 llama bastidor y está formadopor perfiles: 2 largueros (L) y varios travesaños (T), todos de acero estampado y que aseguran su rigidez22. En su fabricación los perfiles componentes se conforman con refuerzos (pliegues) y otras formas necesarias, de acuerdo con las prestaciones a que se destinará; y se ensamblan con remaches o tornillos para permitir su desensamblaje para la reparación. Hoy en día en la fabricación de turismos se emplea el sistema de autobastidor23, llamado también carrocería autoportante o monocasco, en el cual la carrocería y el bastidor forman un solo conjunto. Se construye de materiales diversos como latón acerado, madera, plástico y sus combinaciones. Su construcción queda determinada por el fabricante según el tipo de vehículo que esté produciendo, y en su diseño se toman en cuenta las diversas consideraciones ya sabidas en cuanto a clasificación de vehículos24. Con una u otra variante se consiguen las siguientes cualidades de la suspensión25: elasticidad (evitar golpes secos de las irregularidades) y amortiguación (impedir el balanceo excesivo de la suspensión). Al principio los automóviles no llevaban amortiguadores, y los elementos elásticos utilizados tendían a rebotar, con lo que las ruedas se despegaban y llegaban a hacer saltar al automóvil. Evitar esto es la misión de los amortiguadores. Al principio sólo eran 2 discos que rozaban entre sí para frenar el rebote de muelle. Hoy en día, son hidráulicos o de gas, incluso regulables en dureza como los reológicos, útiles en suspensiones activas26. Normalmente se han usado elementos elásticos metálicos para sostener el peso del vehículo: ballestas, barras de torsión o muelles helicoidales. Pero el aire o el gas, habitualmente nitrógeno, absorbe las oscilaciones del suelo de forma más suave o sin rebote, como el de los muelles. En éstas suspensiones neumáticas se suelen regular fácilmente la altura (añadiendo más gas), y la dureza (reduciendo el tamaño de la cámara de gas que sostiene el peso del automóvil)27. Sistema de frenos. Debe tener la capacidad para detener el automóvil en el menor espacio posible, además una buena resistencia a la fatiga y ser fácilmente regulables. Antes se usaban tambores, luego tambores y discos, y actualmente se tienden a poner discos de freno en todas las ruedas28. 12 El sistema de mando de frenos lo constituye el conjunto de elementos empleados para crear la fuerza que le dará movimiento a la leva, a los pistones o bien a la membrana, según el sistema de frenos utilizado. Tanto los frenos de disco como los de tambor utilizan los mismos sistemas de mando29, como son: mecánico, hidráulico, neumático e hidroneumático. Se ha comprobado que a la hora de una frenada de emergencia lo más habitual es frenar todo lo posible (sobre todo al final), aunque no siempre es lo adecuado, especialmente si no se tiene ABS (destinado a evitar el bloqueo de las ruedas durante el frenado), aumentando la distancia de frenado y sobre todo perdiendo la capacidad de dirección30. Otros sistemas que sí aumentan la capacidad de frenado son el BAS y el reparto electrónico de frenada. Fuera de las ayudas electrónicas, los sistemas mecánicos de frenada también han avanzado. Una gran mejora de los discos de freno son discos de carbono y cerámicos que poseen un resistencia inigualable. Los que se usan en las competencias de “Fórmula 1” se llegan a poner incandescentes y siguen frenando sin problemas. Porsche los incluye en algunos de sus deportivos, y superan con creces su prueba específica de resistencia a la fatiga (25 frenadas seguidas desde el 90 % de la velocidad máxima hasta la parada)31. Indudablemente parte del calor que generan los frenos se debe evacuar correctamente en las llantas o ruedas metálicas. Actualmente para trasmitir la orden de frenar se utiliza mucho un circuito hidráulico, pero la firma Mercedes-Benz está pensando en sustituirlo por un sistema eléctrico32. Sistema eléctrico. El vehículo para su funcionamiento necesita de una serie de dispositivos que funcionan por medio de electricidad, como son motores y actuadores del tipo solenoides, señales y advertencias de funcionamiento, medidores y marcadores, luces tanto de aviso de maniobras, como de alumbrado. Por lo señalado se hace necesario que el vehículo cuente con un sistema propio capaz de almacenar energía eléctrica, distribuirla y regenerarla33. Para tal efecto los vehículos cuentan con un Sistema Eléctrico, es un sistema del vehículo que tiene por función proporcionar la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de todo el equipamiento eléctrico34. El sistema eléctrico se subdivide 13 en subsistemas o circuitos, que requieren de instrumentos de medición para verificar su buen estado técnico35. A continuación se relacionan los circuitos del vehículo y sus componentes36: Circuito de Arranque: Permite alimentar un motor eléctrico capaz de sacar del reposo al motor de combustión interna, para ponerlo a funcionar. Sus componentes son: batería de acumuladores, interruptor, solenoide de partida, motor de partida o arranque y conductores. Circuito Eléctrico del Motor: Permite la generación del arco eléctrico al interior de los cilindros para encender la mezcla aire - combustible. Circuito de Carga: Por medio del magnetismo, ya sea natural de un juego de imanes convenientemente reforzados por bobinas de espiras o bien por la creación de campos magnéticos a través de electricidad, al cortar por espiras las líneas magnéticas de los campos, se logra producir electricidad en las espiras. Cuanto mayor sea la cantidad de líneas magnéticas cortadas, mayor será la cantidad de corriente producida. Existen 2 mecanismos para la generación de electricidad en un vehículo: dinamo y alternador, ambos producen corriente alterna y se diferencian en la forma de rectificarla, como también en el tipo de campos magnéticos y la forma de cortar las líneas magnéticas. Es de mejor rendimiento el alternador. Sus componentes son: batería de acumuladores, generador de electricidad, regulador de electricidad generada y conductores. Circuito de Alumbrado: Es el circuito del vehículo que permite iluminar ya sea la carretera por la que se transita, como también sectores y partes del propio vehículo. Sus tipos son: luces de posición, luces de carretera, luces de ciudad, luces interiores y luces indicadoras de maniobras. Sus componentes son: batería de acumuladores, receptores focos y ampolletas, clasificados por consumo, interruptores y conductores. Circuito de Instrumentos: Son distintos tipos de instrumentos para indicar al conductor los diversos tipos de mediciones instantáneas efectuadas a los sistemas del vehículo a fin de ser informadas al conductor. Por medio de censores transforman los cambios físicos (temperaturas, presiones, niveles, etc.) en señales 14 eléctricas capaces de hacer actuar a los indicadores. Sus componentes son: batería de acumuladores, sensores, indicadores y conductores. Circuito de Accesorios: Circuito destinado a energizar accesorios instalados en el vehículo como luces o focos especiales, radio, calefacción, desempañadores, limpiaparabrisas, teléfonos, televisores, etc. Sus componentes son: batería de acumuladores, interruptores, receptores según su función y conductores. Es sumamente importante la protección del sistema eléctrico. Como en todo circuito eléctrico los distintos circuitos del vehículo deben estar convenientemente protegidos por fusibles. Estos fusibles se diseñan en distintas capacidades de acuerdo a la extensión del conductor y el consumo del elemento a alimentar. Sus valores no deben ser alterados. Al fundirse un fusible se debe revisar y determinar el motivo por el cual se fundió y reparar lo necesario antes de reemplazar el fusible fundido. No se debe reparar ni potenciar los fusibles porque se puede provocar el incendio del vehículo.Existe un método de inspección de fallas en el circuito eléctrico. Para inspeccionar fallas eléctricas se debe seguir un orden determinado y éste consiste en revisar el circuito que presenta defectos desde su inicio, a fin de ir detectando paso por paso el funcionamiento de sus componentes. Se debe revisar de acuerdo con el siguiente orden: tensión de la fuente de poder, conexión de positivo, conexión general de tierra del sistema eléctrico, conexión del elemento a tierra, fusible de protección del circuito, conductor, su estado y continuidad, tensión de entrada al elemento, cada conexión del elemento debe ser revisada por separado, elemento en falla, según indicaciones del fabricante. Sistema de dirección. Desde sus inicios, las ruedas delanteras del automóvil podían cambiar su orientación hacia los lados para permitir giros y tomar curvas, mediante un conjunto de barras regulables que componen dicho sistema37. Los sistemas más conocidos son38: tornillo sin fin (la columna de dirección acaba roscada, si ésta gira al ser accionada por el volante, mueve un engranaje que arrastra al brazo de mando y a todo el sistema); tornillo y palanca (la columna también acaba roscada, y por la parte roscada va a moverse un pivote o palanca al que está unido el brazo de mando, accionando así todo el sistema) y por 15 cremallera (la columna acaba en un piñón, que al girar por ser accionado el volante, hace correr una cremallera dentada unida a la barra de acoplamiento, la cual pone en movimiento todo el sistema). Posterior a 1920, debido a las dificultades de operación conforme aumentaba la masa de las máquinas automotrices, el ingeniero Francis Davis diseñó la dirección asistida, sistema mediante el cual se reduce la fuerza de giro del conductor sobre el volante, para accionar la dirección. Los tipos de dirección asistida son39: hidráulica, electro-hidráulica (EHPS - Electro-Hydraulic Powered Steering) y electro-mecánica (EPS - Electrical Powered Steering). En cualquier caso, cuando se giran las ruedas para cambiar la dirección del vehículo, aparece una fuerza sobre el neumático que tiende a alinear la dirección de la rueda con la del vehículo. Esta fuerza se debe principalmente a la resistencia del neumático a ser deformado y la posición adelantada del centro de presiones respecto al centro de la rueda. La función de la dirección asistida es ayudar al conductor a vencerla, mediante sensores40. La fuerza de autoalineamiento o resistencia que haga la rueda dependerá del vehículo y la velocidad. A menor velocidad mayor resistencia. Otra de las ventajas del control electrónico, es que se puede variar el nivel de asistencia no sólo en función de la velocidad, sino también de la situación41. Por ejemplo, con diferentes programas para conducción en ciudad o carretera, opción que se incluye en algunos modelos de Fiat. Además permite implementar funciones auxiliares, como la ayuda al conductor a volver a la posición central. 1.2- Reparación general de los automóviles. El buen estado técnico de los vehículos de carretera es una condición indispensable para su circulación42. El mismo depende de la correcta ejecución de los mantenimientos técnicos, contemplando los requisitos técnicos establecidos en las normas43. Sin embargo, llega el punto en que las acciones de mantenimiento y reparación no obtienen el resultado deseado, por el alto grado de deterioro de los sistemas del automóvil en cuestión, entre otras causas. Es así que se requiere su reparación general. 16 Al respecto se conoce que la cantidad de piezas de repuesto utilizadas para reparar un automóvil durante todo su período de explotación, supera la cantidad de piezas necesarias para fabricar un automóvil nuevo44. A medida que aumenta el plazo de explotación, aumenta el consumo de piezas de repuesto; lo que perjudica la fabricación del producto principal, obligando a dedicar una parte considerable de las capacidades productivas de ésta industria a fabricar piezas de repuesto. Es así que el crecimiento considerable en calidad (de la tecnología) y cantidad del parque de automóviles, aumenta el volumen y/o la complejidad de sus trabajos de mantenimiento y reparación45. Su correcto cumplimiento requiere enormes gastos materiales y el aprovechamiento de un gran número de obreros calificados. Como consecuencia, hace falta elevar considerablemente el rendimiento de su realización. Si tomamos por 100 % los gastos necesarios para mantener el automóvil en estado apto para su explotación, hasta que le den la baja técnica, los gastos de distintos renglones, serán iguales a46: Fabricación del automóvil en la fábrica ................ 1,4 % Mantenimiento diario ............................................ 15,7 % Entretenimiento .................................................... 29,7 % Reparación general .............................................. 7,2 % Reparaciones periódicas de explotación .............. 46,0 % En el caso de la reparación general, el holismo se aplica. Es decir, no se puede ver como la simple suma los trabajos de limpieza de todos los elementos del automóvil47; de reparación de la carrocería48, los conjuntos mecánicos49, el motor de combustión interna de los vehículos50, del diferencial51, etc. y en sus posteriores pruebas de funcionamiento. Es la manera de asegurar la funcionabilidad del automóvil, para que su respuesta dinámica sea muy similar a la original del fabricante52. El personal que se prepara hoy día para trabajar en las empresas de explotación y reparación de automóviles ha de estudiar a fondo los procesos mencionados, en sí y en su interacción con los demás procesos de la empresa donde se realice53. Tales procesos son aún más redituables con la utilización de equipos electrónicos. En las empresas de mantenimiento a los automóviles se emplean, en una forma cada vez más amplia, los métodos de diagnóstico del estado técnico de las unidades de los 17 automóviles54. El diagnóstico permite descubrir a tiempo los defectos en las unidades y sistemas de los automóviles, lo que da la posibilidad de eliminar éstos defectos antes de que conduzcan a deterioros serios en el funcionamiento del automóvil55. La eliminación oportuna de los desarreglos en el funcionamiento de las unidades y sistemas del automóvil, permite prevenir las causas capaces de provocar una situación de avería que conduce a accidentes de transporte56. La mecanización de los trabajos que se realizan durante el mantenimiento y reparación de automóviles, con el mayor aprovechamiento de los equipos disponibles, facilita y acelera la aplicación de muchos procesos tecnológicos. Pero el personal de servicio tiene que aprender bien determinados procedimientos y hábitos, conocer la estructura del automóvil y saber usar los modernos dispositivos, herramientas e instrumentos de medida y control57. Sin embargo, el empleo de equipos modernos durante el mantenimiento y reparación de automóviles no excluye el cumplimiento de las operaciones generales de un taller de mecánica, cuyos hábitos y buenas prácticas ha de dominar bien cada obrero que se ocupa del mantenimiento y reparación de la técnica automovilística58. En la restauración de las piezas de automóviles, que se introduce cada día más ampliamente, encuentran su aplicación los métodos tecnológicos más diferentes: el recargo por soldadura, la metalización, el acrecentamiento electrolítico, el empleo de materiales poliméricos y muchos otros, cuyas nociones precisas son necesarias para cada ajustador - reparador de automóviles59. 1.3- El proceso universitario de enseñanza – aprendizaje (PEA). Se denomina universidad (del latín universitas, -atis), al establecimiento o conjunto de unidades educacionales dedicadas a la enseñanza superior y la investigación. La universidad otorga grados académicos y títulos profesionales, porlo que el proceso de enseñanza – aprendizaje que realiza tiene ciertas características diferenciadoras. La Universidad de Holguín “Oscar Lucero Moya” (UHo) se mueve hacia un nuevo modelo de universidad: la socialmente responsable. Aún en algunos países, por ley las Universidades deben ser sin fines de lucro (inventando figuras que bordean la ley para lucrar), son empresas de todas formas. Las empresas no sólo tienen por rol cumplir con 18 su cometido comercial (educar), sino que también tienen la fuerte responsabilidad social (formar profesionales). Hay entonces una responsabilidad doble: por un lado tiene el deber de formar profesionales socialmente responsables y por otro debe ser socialmente responsable y generar los profesionales que la sociedad requiere para su desarrollo, y a su vez no generar más egresados que los requeridos por el mercado60. El Portal de Responsabilidad Social Corporativa61 señala el rol esencial de los estudiantes (mirados incluso como consumidores) de realizar un “consumo responsable”. Esfuerzo que muchas veces se perjudica por la falta de información de lo que el mercado realmente necesita. Esta carencia afecta sobre todo a las personas de menores ingresos, quienes en muchos casos son de los primeros profesionales de la familia, sin redes sociales tan fuertes como para asesorar en la toma de decisiones, o bien no tienen los recursos suficientes para optar por lo mejor. Con relación a la problemática del aprendizaje, y en particular a la forma por la cual cada individuo aprende, los investigadores coinciden en que las personas poseen diferentes estilos de aprendizaje, y éstos son, en definitiva, los responsables de las diversas formas de acción de los estudiantes. A la importancia de considerar los estilos de aprendizaje como punto de partida en la gestión del proceso de enseñanza - aprendizaje en el marco de la propia psicología educativa y la didáctica en general, es en sí, lo que concierne principalmente a la labor docente. La investigación sobre los estilos cognitivos ha tenido gran importancia para la metodología de la enseñanza, al brindar evidencias que sugieren que el acomodar los métodos de enseñanza a los estilos preferidos de los estudiantes, puede traer su mayor satisfacción y también una mejora en los resultados académicos. Con esto se postula que los profesores pueden ayudar a sus estudiantes concibiendo una instrucción que responda a las necesidades de la persona con diferentes preferencias estilísticas y enseñándoles, a la vez, cómo mejorar constantemente sus estrategias de aprendizaje. Los pedagogos buscan renovar las metodologías tradicionales y el rescate del alumnado como polo activo del proceso de enseñanza- aprendizaje. Algunos investigadores, en lugar del término “estilo cognitivo”, comenzaron a usar el término “estilo de aprendizaje”, explicativo del carácter multidimensional del proceso de 19 adquisición de conocimientos en el contexto escolar. El último comprende aquellos rasgos cognitivos, afectivos y fisiológicos, que sirven como guías relativamente estables de cómo los participantes en el proceso de enseñanza - aprendizaje perciben, interaccionan y responden en sus distintos ambientes de aprendizaje. Dichos estilos son "la manera en que los estímulos básicos afectan a la habilidad de una persona para absorber y retener la información". Respecto a la clasificación de los estilos de aprendizaje, es una gama versátil en tipos de estilos o estudiantes, en la gran mayoría establecidas a partir de 2 criterios fundamentales: las formas de percibir la información y las formas de procesarla. Las formas preferidas de los estudiantes para responder ante las tareas de aprendizaje se concretan en 3 estilos de aprendizaje: visual, auditivo y táctil o kinestésico. Por eso es trascendental mezclar las técnicas de enseñanza, puesto que gracias a éstos 3 estilos, el adolescente se familiariza con su realidad más próxima y asocia el aprendizaje a los estímulos sensoriales que le son más impactantes. A partir de investigaciones neurológicas, en los últimos años surgió el enfoque de la mente bilateral, fundamento del "arte de aprender con todo el cerebro". Así las investigaciones del cerebro muestran que sus 2 partes captan y transforman la realidad (información, experiencia) de manera diferente. Ambos hemisferios son igual de importantes para el funcionamiento del cerebro total; pero se es propenso a utilizar un hemisferio para determinadas funciones cognitivas. Sobre la base de estas características, Williams62 clasificó a los estudiantes en predominantemente sinistrohemisféricos (left - brained), si son eminentemente verbales; resuelven los problemas de forma secuencial; procesan la información a pasos, en forma lineal y causal; prefieren la conversación y la escritura; poseen un pensamiento que sigue una lógica explícita; y los predominantemente dextrohemisféricos (right - brained), tienden a ser menos verbales; a resolver problemas intuitivamente; a preferir imágenes y dibujos; procesar holísticamente muchos datos a la vez, simultáneamente, no lineal ni causal. Con esto la tarea principal de la escuela moderna es lograr que los estudiantes "aprendan con todo el cerebro", y en consecuencia desarrollen un uso flexible de ambos hemisferios. 20 Otro modelo teórico de mayor relevancia es el del psicólogo norteamericano Kolb63, quien considera que los estudiantes son "convergentes" o "divergentes", y asimiladores o acomodadores, según cómo perciben y procesan la información. Así las personas pueden captar la información o la experiencia por 2 vías básicas: la concreta (experiencia concreta) y la abstracta (conceptualización abstracta). De acuerdo con Kolb algunas personas, después de percibir una experiencia o información, prefieren reflexionar sobre algunos aspectos, filtrarla en relación con la propia para crear nuevos significados en una elección pausada y deliberada. Ello fundamenta una forma común de procesamiento de la información: la observación reflexiva; opuesta a la experimentación activa, propia de aquellas personas que toman una información y casi de inmediato se ven precisadas a utilizarla, actuando sobre la realidad para transformarla. Según Kolb, los estudiantes divergentes captan la información por experiencias reales y concretas, y la procesan reflexivamente; los convergentes por percibir la información de forma abstracta, por la formulación conceptual (teóricamente) y la procesan por la experimentación activa. Los asimiladores o analíticos, tienden también a percibir la información de forma abstracta, pero a procesarla reflexivamente. Los acomodadores perciben la información a partir de experiencias concretas y la procesan activamente. Existen otros postulados de los estilos de aprendizaje en 4 dimensiones, de acuerdo con los siguientes criterios, que conducen a plantear la siguiente taxonomía de los estilos de aprendizaje (Tabla 1.1). La concepción teórica conformada para comprender y estudiar los estilos de aprendizaje proporciona la información básica para organizar la teoría y práctica de un proceso de enseñanza - aprendizaje, que desarrolle la personalidad del individuo. Indiscutiblemente, se necesitan establecer los fundamentos didácticos para concebir un proceso de enseñanza - aprendizaje desarrollador sobre la base de los estilos de aprendizaje. Al respecto, cualquier propuesta didáctica con los estilos de aprendizaje, debe partir por distinguir el carácter rector de la enseñanza con relación al desarrollo psíquico, considerándolo como fuente de ése desarrollo. 21 Tabla 1.1. Taxonomía de los estilos de aprendizaje. Formas de gestionar la información: Estilos de aprendizaje de los estudiantes: Según las formas preferidas de los estudiantes de percibir la información (canales de aprendizaje). Relacionadoscon las formas preferidas de percibir la información: visual, verbal- auditivo. Según sus formas preferidas de procesar la información. Relacionados con las formas preferidas de procesar la información: global, analítico. Según sus formas preferidas de orientarse temporalmente hacia el cumplimiento de sus metas como aprendices. Relacionados con las formas preferidas de orientarse temporalmente en el cumplimiento de sus metas como aprendiz: planificado y espontáneo. Según sus formas preferidas de orientarse socialmente hacia la realización de tareas y la solución de problemas. Relacionados con las formas preferidas de orientarse socialmente en la realización de tareas de aprendizaje: independiente o individual, cooperativo. 1.3.1- La tecnología educativa actual de la Carrera de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Holguín, para la temática automotriz. La tecnología educativa es el resultado de las aplicaciones de diferentes concepciones y teorías educativas para la resolución de un amplio espectro de problemas y situaciones, referidos a la enseñanza y el aprendizaje. Su evolución, como disciplina que nació en Estados Unidos de América en la década de los 50 del siglo pasado, ha dado lugar a diferentes tendencias, conocidas como enseñanza audiovisual, enseñanza programada, tecnología instruccional, diseño curricular o tecnología crítica de la enseñanza. El establecimiento del plan de estudios “D” en la UHo brindó la posibilidad de ofertar un grupo de asignaturas electivas (El automóvil contemporáneo y Solución de problemas en el transporte) y optativas (Restablecimiento de materiales del transporte); que junto a la asignatura del currículo propio Máquinas automotrices, debe permitir un conocimiento 22 amplio de las tecnologías modernas y contemporáneas, asociadas al ciclo de vida de los medios de transporte64. Al respecto se han identificado algunas líneas de actuación para potenciar el futuro del transporte, a partir de la situación actual mundial, que constituyen derroteros para nuestro actuar en el ámbito de la UHo65: Elevada edad y homogeneidad del parque de vehículos. Nivel de competencia interna negativa en el sector de discrecionales. Recorrido de pocos kilómetros por las flotas de vehículos, incluso en descenso. Constatación de carencias formativas. Escasa implantación de nuevas tecnologías (Sistemas de posicionamiento, Internet, aplicaciones informáticas, etc.). Imagen poco atractiva del sector ante el conjunto de la sociedad. Discreto incremento de la movilidad en vehículos privados. Problemas de fiscalidad, normativa, trato preferencial a otros modos de transporte (ferrocarril). Es así que el diseño de un plan de formación para los trabajadores del sector, que incida en la capacitación profesional, la utilización de nuevas tecnologías, el conocimiento de idiomas y la seguridad en la conducción, es un asunto pendiente para el claustro de la UHo. En el marco menos ambicioso y para desarrollar las habilidades del Ingeniero mecánico en la temática automotriz, en la UHo se cuentan con materiales didácticos. Dichos materiales son los medios y recursos que facilitan el proceso de enseñanza - aprendizaje, dentro de un contexto educativo global sistemático, estimulando la función de los sentidos para acceder más fácilmente a la información, a la adquisición de habilidades y destrezas, y a la formación de actitudes y valores66. Antes de relacionarlos, se desean diferenciar "medios" y "recursos": los primeros han sido diseñados para ser utilizados en procesos educativos, mientras que los segundos han sido diseñados con otros propósitos y son adaptados por los docentes para los procesos educativos. Veamos ejemplos de ambos: un libro de texto es un material didáctico, y un procesador de textos o una presentación realizada con Microsoft PowerPoint pueden ser un recurso educativo. 23 Para enriquecer la definición anterior, algunos autores han propuesto lo que es un medio educativo; de ellos se infiere que: medio educativo y recursos de instrucción surgen como sinónimos; y el medio educativo (recurso de instrucción), tiene una función de intermediario entre el profesor y los alumnos. Para entender lo que es un medio educativo se toman en cuenta 4 características esenciales: recursos de instrucción, experiencia mediadora, organización de la instrucción y equipo técnico. En el Laboratorio Automotriz se disponen de los siguientes medios: 1. Motor Komatsu67. 2. Motor Lada 210168. 3. Motor MAZ 20469. 4. Motor Aro70. 5. Chasis autopropulsado del auto Lada71. 6. Banco del conjunto motor y sistemas de transmisión de potencia y freno del automóvil Lada72. 7. Diferencial de automóvil Skoda73. 8. Instalación para las cajas de velocidades74. 9. Sistema de frenos delantero del automóvil Lada 210175. 10. Sistema eléctrico del automóvil Lada 210176. 11. Equipo de diagnóstico para elementos del sistema de encendido de automóviles77. En el Laboratorio Automotriz se disponen de los siguientes recursos: 12. Banco de bombas de inyección Diesel78. 13. Televisor LG de 32 pulgadas. 14. Microcomputadora personal PIV. Con estos medios y recursos, en diferentes estados técnicos, además de las pancartas, se auxilian los profesores de la Disciplina Máquinas Automotrices para impartir la docencia, desde el 1er año hasta el 5to año. 1.4- Nomenclatura de vehículos soviéticos y rusos. En el presente trabajo se trabajó con un modelo de automóvil marca Lada, por lo que se consideró oportuno abordar en éste epígrafe cómo se estableció la nomenclatura de sus modelos. Durante la época de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas 24 (URSS), el Gobierno nacional impuso una norma para nombrar a los vehículos mediante números, que actualmente se usa en la República de Rusia. Hay 2 versiones. Sistema antiguo. Fue usado desde 1950 hasta mediados de 1970, cuando fue reemplazado por el sistema moderno. Según el sistema antiguo, el modelo consistía en el nombre del fabricante, y un máximo de 3 dígitos. Cada fabricante recibía un rango de números para que cada uno los eligiera para sus modelos. Los rangos fueron asignados de la siguiente manera: 1-99: GAZ GAZ-14; 100-199: ZIL; 200-299: YaAZ, KrAZ; 300-399: UralAZ; 400-450: MZMA (AZLK); 450-499: UAZ; 500-599: MAZ, BelAZ; 600-649: KAZ; 650-699: Buses - PAZ, LiAZ, LAZ; y 700-999: ZAZ, RAF, trailers. Sistema moderno. Usando el sistema moderno se puede determinar el tipo de vehículo y la cilindrada del motor. Fue introducido a mediados de los años 1970, y todavía se usa en Rusia. Hoy en día existe un sistema similar en China. Según éste sistema, el nombre completo se compone del nombre del fabricante (VAZ) y de 4 dígitos (2108). Primer dígito: Para automóviles se usa la cilindrada del motor: 1: hasta 1,0 litros; 2: entre 1,2 y 1,8 litros; 3: entre 1,8 y 3,2 litros; y 4: más de 3,5 litros. Para camiones se usa la masa seca: 1: hasta 1 200 kg; 2: 1 200 kg – 2 000 kg; 3: 2 000 kg – 8 000 kg; 4: 8 000 kg – 14 000 kg; 5: 14 000 kg – 20 000 kg; 6: 20 000 kg – 40 000 kg y 7: más de 40 000 kg. Para autobuses se usa la longitud: 2: hasta 5 m; 3: entre 6,0 y 7,5 m; 4: entre 8,0 y 9,5 m; 5: entre 10,5 y 12,0 m; y 6: más de 16,0 m. Segundo dígito: indica el tipo de vehículo. 1: turismo; 2: autobús; 3: camión; 4: camión con semirremolque; 5: camión volquete; 6: camión con remolque; 7: furgoneta; 8: reservado y 9: vehículo especial. Tercer y cuarto dígitos: se usaban para asignar un número de modelo por la factoría. La quinta cifra es opcional, y especifica diferentes versiones del mismo modelo. En el caso de un sexto dígito, se usa para especificar variantes de exportación. 25 A continuación se presenta un ejemplo: VAZ 21063. Significa que es un vehículo fabricado por VAZ, con una cilindrada entre 1,2 y 1,8 litros(2), es un automóvil de turismo (1), al que el fabricante le dio el código 06 (06), y tiene la modificación 3 (3). El futuro del sistema no está claro. Algunos fabricantes siguen usándolo y otros no. Por ejemplo, AvtoVAZ no hace uso del código en el nuevo Lada Kalina, dejando de lado el primer 2, y otorgándole los números 1117, 1118 y 1119, aún a pesar de equipar un motor de 1,6 litros. 1.4.1- Características generales del automóvil Lada. Lada es una marca comercial perteneciente al fabricante de automóviles ruso AvtoVAZ, anteriormente llamada simplemente VAZ (Volzhski Automobillni Zavod). Se ha caracterizado siempre por realizar modelos de automóviles (como los realizados para la policía moscovita) baratos y duraderos, de bajo consumo, aunque de prestaciones y diseño limitados. Actualmente AutoVaz comercializa modelos según la tradición de la firma, aunque ha depurado mucho sus diseños. Entre los modelos nuevos están los de la serie 110, entre éstos: 2110 Sedán, 2111 Station Wagon, y 2112 Hatch Back. Todos han sido bautizados de manera diferente por países: en Argentina el modelo 2110 Sedán ha sido bautizado como Afalina, y en Venezuela se llama Aquarius; en Grecia el modelo 2112 (Hatch Back) se llama Venus 2112, y en Venezuela Glacial 2112. Los modelos más nuevos son el Kalina 1118 y el Lada Priora. El modelo más popular y prestigioso de Vaz es el Lada 4x4 2121, conocido mundialmente como Niva; éste modelo ha ganado competiciones y ha llegado a lugares remotos como el Ártico. La producción actual de la planta de fabricación de Lada en Togliatti (región del Volga Central, Rusia), produce todas las piezas metálicas del vehículo en sus departamentos Metalúrgico y de Prensado. La alta tecnología usada en la fabricación de las piezas, basada en el uso de bobinas de metal en lugar de planchas, permite un mayor ahorro de metal y una gran resistencia a la corrosión, reduciendo al mismo tiempo la mano de obra necesaria para su ensamblado. Actualmente Lada ha lanzado al mercado unos nuevos modelos de vehículos, como el Lada Concept, Kalina, nuevo Niva, Revolution y Lada Roadster, los cuales cuentan con 26 moderno y atractivo diseño, alta tecnología, calidad y buenos precios. La penetración de Lada en algunos países ha sido como sigue: España: aunque en los años 1980 y los primeros 1990 tuviera más arraigo con modelos como Samara, durante unos años comercializó sólo Niva y la serie 110/111/112 llegando a ventas prácticamente anecdóticas. Desde septiembre de 2007, se comercializan los Kalina 1118, 1119 y versiones del Niva 4x4. Para 2008 llegó el Priora 2170 y la variante familiar del Kalina (1117). Con las nuevas gamas Lada está en recuperación de cuota en el mercado español de turismos, luchando con los modelos económicos de Tata o Dacia. Ecuador: ingresó al mercado durante la década de 1970 y la importación terminó a mediados de la década de 1990. En 2000, AvtoVAZ se asoció con la fábrica local AYMESA para producir el Lada Niva 1.7i. Inicialmente se produjeron 2 versiones: estándar y DLX, que incluía molduras plásticas y aire acondicionado (opcional). Posteriormente se produjo una variante intermedia, similar a la DLX pero sin moldura. Esta asociación duró hasta el 2005, desde el cual se reiniciaron las importaciones de los vehículos. Actualmente se importan los siguientes modelos: 110 (llamado Dinastía), 111 (llamado Premier), 112 (llamado Sport), Kalina, Niva 2121 (3 puertas), Niva 2131 (5 puertas) y el 2107 (llamado Clásico). Chile: Lada ingresó a fines de la década de 1980, convirtiéndose en una de las marcas número uno en ventas por más de 10 años. Los modelos eran los 2104, 2105, 2106, 2107, Samara y Niva. En 1998 desapareció completamente. En el año 2007 quedaban muy pocos Lada circulando por las calles y se han visto algunos abandonados en las calles. Venezuela: Los modelos más vendidos son: Lada 110 (Aquarius), Lada 111 (Stawra), Lada 112 (Glacial), Niva 2121 (3 Puertas), Niva 2131 (5 puertas) y Lada 2115 (Samara). Argentina: los modelos comercializados son: Lada 2105 (Laika), Lada 21102 (Afalina), Lada 21099 y Lada 201993 (Samara) y la famosa Niva 2121, conocida por ser una 4x4 económica y confiable. 27 1.5- Nuevas tecnologías en los automóviles. Como se ha mencionado, los automóviles son un compendio de tecnología rodante, así que resumir los adelantos de los que han sido beneficiarios es bastante difícil. En las siguientes páginas aparecen algunos aspectos novedosos y de interés. Automóvil conceptual: es un prototipo de automóvil, diseñado por un fabricante para presentar al público sus tendencias en tecnología y diseño de futuros automóviles79. Los prototipos pueden ser utilizados para exhibir interés en desarrollar tecnologías que beneficien a los clientes de la marca y a la comunidad, o para mostrar futuras características de diseño. En algunos casos, un prototipo se presenta en un salón del automóvil para medir la impresión del público ante un modelo nuevo; en estos casos, la diferencia entre el prototipo y el modelo a comercializar pueden ser mínimas. Vehículo eléctrico: es un vehículo propulsado por un motor eléctrico. Son más eficientes energéticamente y producen menos contaminación, siempre y cuando obtengan la electricidad de fuentes de energía limpias80. Se distinguen según si la electricidad se almacena o genera a bordo, o se obtiene directamente de una fuente externa. En el primer caso, la electricidad se puede obtener de un supercondensador, celda de combustible, reactor nuclear, molino, batería inercial, panel solar, batería eléctrica o un motor de combustión interna. A éstos 2 últimos tipos de vehículos se los denominan vehículo solar, eléctrico de batería y híbrido, respectivamente, y se están desarrollando para uso masivo81. También existen automóviles híbridos enchufables, es decir, la batería eléctrica se recarga tanto con el motor eléctrico como desde un tomacorriente. Los reactores nucleares son muy habituales en submarinos y portaaviones que funcionan con motores eléctricos. En el segundo caso, la energía se obtiene de una red fija conectada al vehículo mientras se circula, al contrario que un vehículo eléctrico de batería, que se recarga periódicamente. Esto restringe el movimiento del vehículo a caminos predeterminados, y por lo tanto se usa en trenes eléctricos, y trolebuses. Vehículo de aire comprimido: es un vehículo de transporte que funciona a base de aire comprimido. En el 2007 seguían en la etapa de diseño y de prototipos, en el 2010 ya circulan en ciudades con problemas medioambientales. Podrían llegar a ser 28 parte del transporte y ocio urbano además de su mercado y sus aplicaciones podrían incluir ciclo-taxis, servicios postales y transporte en parajes turísticos82. Esta es la razón por la cual los métodos de uso del aire comprimido en un sistema explican porque con motores de aire comprimido con 2 principales tendencias, conceptualmente distintas. Durante la explotación termodinámica y en el momento de expansión rápida de una gran cantidad de aire comprimido, correspondiente a una importante disminución de presión, se le hace físicamente imposible al gas recuperar su volumen inicial; la variación de temperatura que sigue, produce un importante enfriamiento, mientras la expansión del volumen útil puede limitarse en aproximadamente 40 % del volumen teórico. Contrariamente, con compresión, la reducción de volumen generalmente involucra un ascenso en temperatura resultando una vez más en un volumen total de aire comprimido más bajo que su valor teórico. Las tecnologías de MDI, Energine y Quasiturbine requieren relativamente importantes flujos al animar los motores, pero deberá obligatoriamente constreñirse a las limitantes termodinámicas83. Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global: su nombrecorrecto es NAVSTAR-GPS. Determina una posición en todo el mundo, con una exactitud de centímetros usando GPS diferencial, aunque lo habitual son metros. Por ello constituye un servicio de gran utilidad para la gestión de flotas, la prevención de embotellamientos, etc. Su invención se atribuye a los gobiernos francés y belga, fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América. Funciona por una red de 27 satélites (24 operativos y 3 respaldos) en órbita a 20 200 km, con trayectorias sincronizadas. Para determinar la posición, el aparato localiza automáticamente como mínimo 3 satélites, de los que recibe señales indicando la posición y el reloj de cada uno. En base en éstas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS, calcula el retraso de las señales (la distancia al satélite) y por "triangulación" calcula la posición. Conociendo además las coordenadas de cada satélite por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de ellos. 29 AutoPC: es una computadora personal integrada y exclusiva para automóviles, desarrollado por Microsoft y la empresa nipona de sistemas de sonido integrados en el automóvil Clarion. El ordenador utiliza un procesador Hitachi SH3 en un Windows CE (sistema operativo incrustado modular de tiempo real para dispositivos móviles de 32 – bits, inteligentes y conectados). El aparato consta de una pantalla de cristal líquido desplegable que muestra gráficamente información del navegador, aparte de otro software como programas de reconocimiento de voz. Incluye un reproductor de mp3, lector de CD y de tarjetas CompactFlash. Más tarde, el producto se rebautizó como Joyride y se actualizó añadiendo un sistema de navegación con GPS y un giroscopio para el sistema de guía inercial. ABS: (del alemán Antiblockiersystem, sistema de antibloqueo) es un dispositivo utilizado en aviones y en automóviles, para evitar que los neumáticos pierdan la adherencia con el suelo durante un proceso de frenado. El sistema fue desarrollado inicialmente para aviones, los cuales acostumbran a tener que frenar fuertemente una vez han tomado tierra. Más adelante, Mercedes Benz lo desarrolló por primera vez para automóviles. Con el tiempo se ha generalizado, de forma que en la actualidad la absoluta mayoría de los automóviles y camiones de fabricación reciente dispone de él, y algunas motocicletas de alta cilindrada. El ABS se convirtió en un equipo de serie obligatorio en todos los turismos fabricados en la Unión Europea a partir del 1 de Julio de 2004, gracias a un acuerdo voluntario de los fabricantes de automóviles. BAS: es un sistema de asistencia de frenada de emergencia de Mercedes Benz. La firma comprobó que ante una frenada de emergencia, la reacción del conductor es frenar menos de lo que el automóvil le permite, e ir aumentando la presión sobre el freno según se acerca el impacto. Como resultado, se alarga la distancia de frenada. Para evitar el aumento, se ideó un sistema que interpreta cuándo se produce una frenada de emergencia, y en tal caso, frena con la máxima potencia aunque el conductor no lo esté haciendo. Se interpretar una frenada de emergencia midiendo la velocidad con que se suelta el acelerador y se pisa el freno, además de la presión con la que éste movimiento se hace. Siempre funciona combinado con el ABS. 30 Variable vehicle transmision: una transmisión variable continua es un tipo de transmisión automática que cambia la relación de cambio a cualquier valor arbitrario dentro de sus límites. No se restringe a un pequeño número de relaciones de cambio, como las 4 a 6 relaciones típicas de los automóviles. Su centralita electrónica simula a menudo cambios de marcha abruptos, a bajas velocidades especialmente, porque la mayoría de los conductores esperan las bruscas sacudidas típicas y rechazarían una transmisión perfectamente suave por su aparente falta de potencia. CAN – Bus de datos. Crecen continuamente las exigencias a la seguridad de conducción, confort de marcha, comportamiento de las emisiones de escape y consumo de combustible. Éstas implican un intercambio cada vez más intenso de información entre las unidades de control. Para mantener estructurados claramente los sistemas eléctricos y electrónicos, evitando que ocupen demasiado espacio, se necesita una solución técnica para intercambiar la información. El CAN-Bus de datos, de Bosch, es tal solución. Ha sido desarrollado especialmente para automóviles y crecientemente se implanta en los vehículos Volkswagen y Audi. CAN significa Controller Area Network (red de área de controlador) y significa, que las unidades de control están interconectadas e intercambian datos entre sí84. Inyección de óxido nitroso: es tal vez una de las modificaciones más extremas y menos entendidas. Es mal llamado NOS, siendo ésta palabra la sigla para Nitrous Oxide Systems, una compañía grande del ramo. Fue descubierto y usado en la Segunda Guerra Mundial, para compensar la baja densidad del aire y falta de oxígeno a grandes alturas85. En Estados Unidos de América, durante 1950, el famoso corredor Smokey Yunick lo redescubre como alternativa para ganar carreras, hasta que la NASCAR se percata y lo prohíbe en sus competencias86. Es muy posible que aún hoy sea usado clandestinamente en éstas por los pilotos menos conocidos. Puede ser una práctica de ganar potencia, con una relación precio – confiabilidad – durabilidad desventajosa. Resumiendo, el óxido nitroso es como un supercargador o un aumentador de relación de compresión, y puede aumentar drásticamente la presión dinámica dentro de la cámara de combustión. 31 Car audio: es término usado para describir el sistema de sonido para los automóviles. Stok Car Audio se refiere al sistema de sonido de los vehículos originales. El Car Audio personalizado es el sistema normalmente añadido por el comprador, generalmente más potente, la instalación es totalmente personalizada y única, jugando con distintos modelos y potencias de cornetas, amplificadores, tweeters, subwoofers, lectores de discos compactos o virtuales digitales, mp3, bluetooth y WiFi, entre los muchos componentes. Aire acondicionado. Son instalaciones de refrigeración que complementan la calefacción y, conjuntamente con ésta, climatizan totalmente el vehículo87. El acondicionador de aire instalado en el vehículo está integrado en el sistema de ventilación y calefacción, debido a que climatizar o acondicionar el aire significa regular la temperatura, la humedad, la pureza y la circulación del aire. Un acondicionador de aire en el vehículo enfría el aire y le extrae la humedad y el polvo. Por medio de las unidades manuales o automáticamente combinadas de refrigeración y calefacción, el conductor puede regular a su elección la temperatura en el interior del vehículo. Sistemas de seguridad. Representa uno de los campos de investigación a los que se destina gran parte del presupuesto para desarrollo por parte de cada fabricante88. Se trata de fabricar vehículos cada vez más seguros, que cuiden hasta el mínimo detalle la integridad de sus ocupantes, utilizando sistemas de Airbag, cinturones pirotécnicos, sistemas de ABS, controles de tracción, controles de estabilidad, etc. La seguridad activa engloba todos los elementos destinados a prevenir los accidentes y mejorar la respuesta del vehículo en su funcionamiento normal, para conseguir un grado de seguridad y prevención elevado. Dentro del apartado se encuentran los siguientes sistemas: ABS, control de tracción, control de estabilidad, control de iluminación, sistemas antibalanceo, etc. Todos mejoran el comportamiento del vehículo, ala vez que reducen el riesgo de accidente89. El término Seguridad pasiva engloba los sistemas destinados a reducir en lo posible las consecuencias de los accidentes. A este apartado pertenecen los siguientes: Airbag, cinturones pirotécnicos, carrocerías con deformación programada, barras de 32 protección lateral, etc. Son sistemas que no evitan el accidente, pero reducen sus consecuencias para los ocupantes del vehículo. Los cinturones de seguridad actuales han dejado de ser una mera sujeción del ocupante del vehículo y han pasado a convertirse en un eficaz complemento del Airbag gracias al sistema de pretensado. Lo incorporan la mayoría de los vehículos actuales, mediante el cual, en caso de impacto, el cinturón no sólo impide el desplazamiento del ocupante del vehículo, sino que interviene activamente para aferrarlo contra el asiento. Esto se consigue tensando por medios pirotécnicos (como un Airbag) o mecánicos, alguno de los puntos de sujeción del cinturón, como pueden ser el carrete (donde se recoge el cinturón cuando no está abrochado) o el cierre (donde se encaja la hebilla del cinturón). On Board Diagnostics. Es un estándar que aporta un control casi completo del motor y otros dispositivos del vehículo, para minimizar el borrado entre la detección de un malfuncionamiento del sistema de control de emisiones del vehículo, y su corrección90. Para Europa se designa como EOBD y en Japón se conoce por JOBD. OBD 2 es un sistema sofisticado para detectar esos problemas, pero no es más efectivo que el OBD 1. El OBD 3 asiste a la reparación del vehículo. Si se detecta un problema o una falla, el sistema de OBD 2 ilumina una lámpara de advertencia en el tablero de instrumentos para avisarle al conductor. La lámpara de advertencia normalmente lleva la inscripción "Check Engine" o "Service Engine Soon". Con esto se ayuda a dar un mantenimiento más efectivo cuando sea necesario, así el automóvil funcionará mejor y contaminará menos, gran ayuda para un mundo contaminado. Conclusiones del capítulo 1. Se concluye que: el automóvil como concepto ha evolucionado mucho en las últimas décadas hasta constituir una floreciente industria, bajo presión de los grupos medioambientales; el marco regulatorio cubano debe actualizarse; y la modernización de los medios de transporte en Cuba es un reto contemporáneo, donde las Universidades deben desempeñar un papel más activo. 34 Capítulo 2. Reparación general de la carrocería autopropulsada de auto LADA. Se describe cómo se construyó la maqueta, las razones de mayor peso que influyeron en la pérdida de su funcionalidad, y se realiza el defectado técnico por los sistemas de ésta. Se implementan y describen las acciones hasta llevarla a un buen estado técnico. Se analizan los riesgos de las actividades con la maqueta, se propuso un régimen de mantenimiento y se valoran los trabajos realizados. 2.1- Descripción de la construcción de la maqueta. Al realizar en el curso procedente un diagnóstico preliminar a los medios de enseñanza que existían en el Laboratorio Automotriz, se encontró uno que poderosamente nos llamó la atención: el conocido por chasis autopropulsado del auto Lada. Se consideraba autopropulsado porque a una carrocería de automóvil Lada, se le agregaron: el conjunto motor – sistema de transmisión de potencia, hasta el momento en un banco; el sistema de frenos; el sistema eléctrico; el sistema de suspensión; y el sistema de dirección. Es decir, se formó como la suma acumulada de varios trabajos de diplomas, lo que se correspondió con una planificación estratégica que comenzó en el año 2005 y se concretó en la actualidad. La designación de chasis se otorgó porque la carrocería se reforzó en aquel momento con angulares y barras corrugadas de diferentes longitudes y dimensiones, para que soportara el peso de todos los sistemas anteriores. Como es considerable el efecto de la dinámica de los elementos de los sistemas durante su funcionamiento como automóvil, aspiración difícil pero alcanzable, era necesario emplear elementos auxiliares como los que explicarán más adelante. Se destaca que los sistemas de dirección y suspensión se debían colocar en una carrocería de Lada 21011, que requirió de la comprobación geométrica de los puntos de sujeción de los conjuntos y grupos de la carrocería del automóvil91. En el caso del motor, su apoyo se encontraba fijo a la carrocería con soldadura manual por arco eléctrico y el apoyo delantero derecho de la dirección se había desplazado hacia el exterior, producto de un golpe. En éste caso se retiraron los restos de lubricantes y polvo, que formaban una capa de aproximadamente 1 mm de espesor. Mediante una máquina de soldadura por arco 35 eléctrico se separó su apoyo delantero, se retornó a la posición establecida mediante influencia mecánica y se comprobaron las dimensiones. Luego se rellenó con soldadura el espacio resultante, y se rectificaron las irregularidades con una máquina de pulir eléctrica. Todo esto lo realizó un soldador profesional con la ayuda de los autores del trabajo en un taller especializado. De ésta manera se crearon las condiciones para un correcto montaje del sistema de dirección. 2.2- Descripción del estado inicial de la maqueta. El Laboratorio automotriz original se considera un local espacioso, con forma de letra “L”. Desde la entrada principal, que se muestra en la figura 2.1, mide 6 m de ancho por 12 m de largo, espacio empleado para el aula “José Emilio Carrasco García”. Figura 2.1. Entrada principal del Laboratorio automotriz. Anexo a la parte final izquierda se encuentra un área de 6 m por 6 m, dedicada a maquetas y otros medios de enseñanza. Separado por una puerta de madera, en años anteriores se anexó por la parte posterior un área de 12 m de ancho por 6 de largo, donde se encuentra un pequeño taller, empleado para realizar trabajos mecánicos menores, y el local de profesores. El anexo posee una entrada de servicio. 36 En la entrada principal se destinó un espacio a la maqueta. Existen algunos factores que han atentado contra el buen estado de la carrocería autopropulsada de automóvil, por ejemplo: un exacto goteo del acondicionador de aire del piso superior en la puerta principal, la pared “Este” es de celosías, por donde penetra abundante aire, con partículas de polvo y tierra, que erosionaron la pintura original de color rojo, salideros de agua de los pisos superiores que dan un ambiente húmedo a todos los lugares, deficiente limpieza, inexistencia de personal que eliminen las malas hierbas, hasta la instalación del condensador de otro acondicionador de aire en la pared. Lo anterior se ha paliado con la ayuda de los estudiantes y profesores, sin embargo, constituye responsabilidad de otra área administrativa de la Universidad. Por ello, el estado de la maqueta al comenzar los trabajos se comprenderá mejor con la figura 2.2. Figura 2.2. Estado de la maqueta al comenzar los trabajos. En la figura 2.2 se aprecia también el deplorable estado de los asientos, cuya cubierta se deterioró, exponiendo el relleno de los mismos. La carencia de las 4 puertas y el techo debilitaba la carrocería, que con sólo elevarla manualmente se flexionaba, aspecto que no es recomendable92. 37 En la figura 2.3 se observan los guardabarros delanteros oxidados, separados del frente de la maqueta; la carencia de parachoques delanteros; así como la exposición a los agentes externos del motor de combustión interna y sus agregados (aspecto que los deteriora sobremanera93), por la carencia de un capó. La reparación de la carrocería se había realizado con uniones indesarmables o “chirris”, como solución temporal. Finalmente, el soporte empleado para los faros delanteros eran piezas de madera contrachapada, por ser éstos de un modelo
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