jueves, 14 de septiembre de 2017

DE TECNOLOGÍA: DIRECCIÓN ELÉCTRICA EN TRACTORES

Ver vídeo dirección ACS
DIRECCIÓN ELÉCTRICA
Una entrega más en la sección "De tecnología"Si hay un proceso que se adivina imparable en los últimos años es la “electrificación de funciones” del tractor.
Hace unos días publicaba la tracción eléctrica en remolques arrastrados por tractor, hoy lo voy a hacer sobre una de las aplicaciones que ya está en marcha, la denominada “dirección eléctrica”.
La dirección ideal: En un sistema de dirección ideal se requeriría que las características de la dirección, en cuanto a control y esfuerzo necesarios, para el transporte no fuesen las mismas que para un trabajo en campo. Con el sistema tradicional de dirección hidráulica-hidrostática las capacidades de ajustar el ratio de dirección (vueltas de volante y ángulo de dirección) y esfuerzo se ven limitados, así que se opta por una configuración única y de compromiso entre “transporte” y “campo”.
Pero si se dispone de un sistema de dirección con control electrónico entonces se permite ajustar el ratio de dirección y el esfuerzo de forma sencilla y automática.
La auténtica dirección eléctrica:
Consiste en disponer de un conjunto de dirección en el cual se suspende la unión mecánica entre el sistema de la dirección y el volante y se sustituye por un potenciómetro que detecta el movimiento en el volante para "traducirlo" a movimiento de rueda delantera a través de la orden (impulsos eléctricos) a un motor eléctrico que mueve la cremallera de la dirección o la bomba hidráulica y el orbitrol del sistema.
Nissan Infinity Q50 primer coche con dirección eléctrica
Es decir el movimiento de la columna de dirección no actúa directamente sobre el orbitrol, si no que esa columna se sustituye por un potenciómetro (reostato) cuya medida del ángulo de giro del volante se transforma en ángulo de giro de las ruedas.
¿Y cuales son las ventajas?:  Pues muchas. Por ejemplo la libertad en el diseño del interior de la cabina; pero también una mayor seguridad en caso de choque frontal (no es habitual en un tractor pero…) Lo más curioso, y lo digo yo que jamás he conducido un tractor o un coche con dirección eléctrica, así que hablo de oídas, es que el volante con dirección eléctrica “se mueve”, sobre todo en recta, mucho menos que una dirección convencional. Esto es así porque en la convencional hay que ir constantemente corrigiendo la trayectoria, mientras que en una eléctrica avanzada esos pequeños movimientos desaparecen porque es el propio sistema el que corrige. Es decir ves mucho más tiempo el volante “recto”.
Otro ejemplo, si en un sistema de dirección convencional quieres trazar una circunferencia tendrás que ir cerrando la dirección de forma continua. Esto es así debido a la geometría de dirección y a sus efectos “autodireccionales”; En el caso de una eléctrica esto no ocurre, no hay que hacer correcciones.
En el caso del autoguiado, incluso se puede optar porque el volante ni tan siquiera se mueva cuando se mueven las ruedas.
¿Y las desventajas?: La asignatura pendiente tanto de este tipo de dirección como de aquellas "sucedáneos" en las que se usa la electricidad para asistir a la dirección, es la pérdida de tacto al conducir. Para entendernos, con una dirección eléctrica es como cuando coges el volante de la Play Station.
El tacto de dirección es la fuerza que hace la dirección para regresar a la posición central. Al conductor le gusta sentir ese tacto porque genera confianza. Con una dirección eléctrica no hay sensación que suba por la columna de la dirección por eso hay que procurarle un “tacto” y lo que se suele hacer es que según el consumo eléctrico de los motores se transforme en “dureza”, ese es el tacto. En resumen con una dirección eléctrica "con tacto" no perderemos la confianza de saber que entre el volante y las ruedas “no hay nada” y sin embargo no sentiremos en nuestros brazos ningún bache, ninguna piedra.
Los fabricantes:
Esquema ACS (John Deere)
Preguntado a algunos fabricantes sobre si sus tractores incorporaban este sistema he conseguido su amable respuesta y que en algunos casos explican que no disponen del sistema o bien de como implementan ellos la dirección eléctrica o alguna variante en sus modelos.

John Deere 
El fabricante dispone de un novedoso sistema de dirección y que de momento solo incorpora en algunos modelos fabricados en Waterloo (EEUU) Al sistema de John Deere de “dirección eléctrica” (Steer by Wire) el propio fabricante le llama Active Command Steering (ACS)
Active Command Steering: El sistema de dirección utiliza la detección de carga de la presión hidráulica y una bomba de compensación de presión y caudal produce la respuesta de la dirección.
¿Qué hace el sistema ACS?:
  • Se reduce el esfuerzo aplicado sobre el volante: La resistencia del volante varía automáticamente con la velocidad de avance. Se reduce el esfuerzo de giro del volante a velocidades bajas durante maniobras en cabecero y se aumenta el momento de giro del volante a velocidades de transporte
  • Eliminación de los “latigazos” en el volante: El sistema elimina las reacciones violentas que a veces se puede provocar en una columna mecánica a través del eje y el distribuidor
  • Existe un control dinámico en transporte: Un potenciómetro de giro detecta las variaciones de dirección del tractor y puede realizar pequeños ajustes automáticos en la dirección
  • Dirección de relación variable: Aproximadamente 3,5 giros de tope a tope a velocidades en el campo para realizar maniobras rápidas en cabecero y aproximadamente 5 giros de tope a tope a velocidades de transporte para mejorar el control sobre el vehículo. Esto también permite que el volante sea de menor tamaño (345 mm) que con dirección convencional
  • Perfecta integración en el sistema de autoguiado
¿Cómo funciona el ACS?:
Componentes del sistema (John Deere)
Por una parte el sistema está compuesto por los potenciómetros de giro que también mide la velocidad de giro del tractor a velocidad de transporte (giroscopio) y los sensores de ángulo de ruedas (potenciómeros) También existen unos sensores de ángulo de volante así como un freno que es el encargado de aumentar o reducir la resistencia en función de la velocidad. El cerebro del sistema recibe las informaciones y es el encargado de controlar el ACS. El control se realiza a través de las válvulas de dirección que son a la postre las que hacen girar el tractor. Una bomba de accionamiento eléctrico es la que suministra aceite al sistema de dirección.
Ratio de dirección&velocidad del tractor (John Deere)
La alimentación eléctrica se recibe desde batería y alternador a 12 V 

NEW HOLLAND 
No es exactamente un sistema de dirección eléctrica, pero si que con el sistema de New Holland se puede controlar y personalizar la dirección hidrostática.
New Holland ofrece como opción su denominado CustomSteer y que consiste en una función de giro variable para favorecer la maniobrabilidad con menos giros del volante.
Con el sistema de New Holland se puede personalizar el ratio de giro del tractor y así elegir desde 1 vuelta, de tope a tope, del volante a casi 5 vueltas. En realidad existen 3 ajustes predefinidos seleccionables pero también se ofrece la posibilidad de hacer un ajuste personalizado. El fabricante preselecciona los ratios 1:1; 2:1; 3:1 y el estándar 4,7:1 Esto significa que se puede optar por girar toda la dirección en una vuelta completa del volante (de tope a tope) o ídem pero en 2 vueltas, o en tres vueltas o en 4,7 vueltas.
Además se puede ajustar de forma independiente el ratio marcha adelante y atrás para hacerlo más agresivo en avance y menos agresivo marcha atrás para el trabajo en cabeceras o justo al revés para maniobras con remolque. En fin al gusto de cada cual. Pero eso si, a partir de 26 km/h el ratio vuelve al estándar de las 4,7 vueltas de tope a tope y si se baja de esa velocidad el ratio vuelve al programado.
Número de vueltas&Velocidad (New Holland)

MASSEY FERGUSON 
Al igual que en el caso de New Holland, MasseyFerguson tampoco ofrece una dirección eléctrica si no la posibilidad de automatizar y personalizar en parte su respuesta de dirección.
Massey denomina a su sistema el SpeedSteer, y con el se permite al operador ajustar la relación de dirección y seleccionar el número de giros del volante requerido para una cantidad dada de ángulo de dirección. De esta forma se puede hacer más cómodo el trabajo en cabeceras. El sensor de ángulo de giro determinara la posición dando una señal eléctrica al orbitrol que indique el giro.



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