Sensores para la Reducción de Accidents de Motocicletas

RESUMEN

Hablar acerca de uno de los transportes más usados y requeridos del mundo como lo es la motocicleta, es involucrar también un poco acerca de su origen y este comienza con la relación de similitud con la bicicleta ya que fue a partir de esta máquina sencilla de donde se partió para construir lo que hoy conocemos como motocicleta.

Se comenzara con una breve definición de la motocicleta, pues esta es un vehículo de dos ruedas, quien es impulsado por un motor que acciona a la rueda trasera mediante un mecanismo de cadena para darle movimiento al resto de ella.

En el transcurso de la historia, las motocicletas han estado sufriendo cambios, ya sea en el diseño, en la potencia que es capaz de alcanzar, en su manejabilidad, entre otras.

En la actualidad las motocicletas han causado un gran impacto en la sociedad, sus ventas andan por los cielos pero la mayoría de los conductores no la saben utilizar bien, por esta razón se han visto muchos accidentes en nuestra ciudad, estado, país, mundo.

Al ser las motocicletas uno de los medios de transporte más cotizados hay necesidad de que evolucionen para tener mayor seguridad, el sistema de frenado es una parte muy esencial para esta evolución, la utilización de sensores para mejorar el sistema de frenado puede ayudar a evitar muchos accidentes fatales y no fatales.

Nuestro objetivo es que el sensor detecte un objeto a una distancia y si tiene probabilidad de impacto provoque que el freno se active y la motocicleta vaya reduciendo la velocidad poco a poco hasta llegar al alto total.

Palabras claves: motocicleta, frenos, sensores y reducción.

ABSTRACT

Talking about one of the most used and required transport in the world, such as the motorcycle, is also involving a little about its origin and this begins with the relationship of similarity with the bicycle since it was from this simple machine where He left to build what we know today as a motorcycle.

It will begin with a brief definition of the motorcycle, because this is a two-wheeled vehicle, which is driven by an engine that drives the rear wheel through a chain mechanism to give movement to the rest of it.

In the course of history, motorcycles have been undergoing changes, be it in design, in the power they are capable of achieving, in their manageability, among others.

At present motorcycles have caused a great impact on society, their sales go through the skies but most drivers do not know how to use them well, for this reason many accidents have been seen in our city, state, country, world.

Since motorcycles are one of the most sought-after means of transport, there is a need for them to evolve in order to have greater safety, the braking system is a very essential part for this evolution, and the use of sensors to improve the braking system can help to avoid many fatal and nonfatal accidents.

Our goal is for the sensor to detect an object at a distance and if it has a chance of impact, cause the brake to activate and the motorcycle to slow down little by little until it reaches the total height.

Keywords: motorcycle, brakes, sensors and reduction.

MOTOCICLETAS

La historia de las motocicletas está muy relacionada con la bicicleta ya que esta impulso su creación, en 1868 Sylevester Howard Roper revoluciono al mundo y también puso la primera piedra para la construcción de la motocicleta, como lo menciona el siguiente autor.

“La historia de la motocicleta está estrechamente relacionada con la bicicleta, ya que fue a partir de esta máquina más sencilla de donde se partió para construir lo que hoy conocemos como moto. Al igual que la con la historia y los orígenes de la bicicleta , los orígenes y la historia de la motocicleta ha levantado muchas controversias en cuanto a quien fue el padre de la motocicleta, y es que muchos historiadores no tienen muy claro quién fue el primero en poner las bases de la historia de la bicicleta.”

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“En el [v1] año 1868, el americanoSylevester Howard Roperse hizo una pregunta que cambiaría el mundo del transporte en dos ruedas, y es que se planteó que pasaría si le adaptara un motor de vapor a una bicicleta. Al parecer, este visionario americano pondría la primera piedra de la historia de la motocicleta con esta innovación. Este estadounidense, se puso manos a la obra yfabricó un motor de dos cilindros para el que utilizó el carbón como combustible, lo incrustó en el cuadro de una bicicleta y creó lo que hoy se conoce como la primera motocicletade la historia.” (Gómez, 2015, p. 3-4).

Las motocicletas durante el paso del tiempo han estado sufriendo cambios en su diseño, desde la primera guerra mundial se han producido empresas que observaron que las motos eran más cómodas y se sentía más emoción al andar en ellas, por lo cual le fueron implementando más cilindros para aumentar la velocidad, en eso también influyo la popularidad que estas estaban causando; como menciona el siguiente autor.

“Poco [v2] tardaron los diseñadores de motocicletas en introducir innovaciones en las sencillas máquinas monocilíndricas del siglo XIX. Numerosas firmas empezaron a construir motos de dos y hasta cuatro cilindros antes de la Primera Guerra Mundial a medida que un número cada vez mayor de gente descubría la emoción y la comodidad de las motos. Durante las décadas de 1920 y 1930, las monocilíndricas, cada vez más sofisticadas y veloces, consiguieron conservar su popularidad al tiempo que hacían su aparición monturas de doble cilindro como la Speed Twin de Triumph y la Brough Superior, que daban una nueva dimensión de motociclismo de grandes cilindradas. (Almela, 2011/2012, p. 5).

Como ya se mencionaba, las motos cambiaron especialmente lo que son los cilindros, entre más cilindros más rápido corría la motocicleta y las sensaciones que causaba aumentaban emoción dentro de las personas; como menciona el siguiente autor.

“Durante el paso de los tiempos, las motos han pasado de ser máquinas simples conun solo cilindro a convertirse en ultra sofisticados ingenios capaces de superar los 300Km/h. La emoción simple y visceral que despierta una motocicleta veloz nace de la combinación de varias sensaciones: la satisfacción de tener el control, la libertad, la proximidad a los elementos, un punto de peligro y, cómo olvidarlo, la capacidad de aceleración de una máquina, cuya proporción peso/potencia es la envidia de todos los usuarios de la vía.” (Lautaro, 2012 p. 1-2).

Si bien, estos grandes cambios que le han otorgado a las motocicletas no han favorecido del todo, ya que con esto se han incrementado las muertes a causa de la imprudencia de los conductores al momento de conducir.

Las motocicletas en su inicio comenzaron usando motores de 2 tiempos a gasolina, en los motores que no son de 2 tiempos su lubricación es común y los motores van la mayoría de veces de forma transversal, salvo en algunas excepciones, como lo menciona el siguiente autor.

“La mayoría de las motocicletas comenzaron su historia portando motores dos tiempos propulsados a gasolina. Con el pasar de los años, muchas ONG presionaron a los gobiernos con la finalidad de reducir los índices de contaminación ambiental y por ello, poco a poco el famoso motor dos tiempos ha ido desapareciendo. En la actualidad, todas las motocicletas, indiferentemente de la marca o cilindrada cuentan con motores cuatro tiempos, cero contaminantes y totalmente verificados en fábrica antes de salir a las grandes urbes mundiales. Salvo algunas excepciones, los motores de las motocicletas generalmente van posicionados en modo transversal, con el cigüeñal perpendicular a la marcha. La cilindrada varía según el modelo, comenzando con motores de un cilindro hasta llegar al de 6 cilindros, siendo los más frecuentes los cuatro en línea y dos en V con diferentes ángulos. Para los años 70 se utilizó con mucha frecuencia aquellos motores que contaban con el sistema de cilindros transversal, luego de ello gano popularidad en de cuatro cilindros y se mantiene hasta la actualidad. Salvo en los motores de dos tiempos, la lubricación se hace de modo común para el motor y el cambio. Los primeros motores utilizaron carburador, sin embargo, en la actualidad y con las regulaciones sobre la contaminación, ya se están utilizando motores de inyección los cuales cumplen con las normativas del cuidado ambiental. Hoy se dejó atrás el encendido por platino, magneto o bobina, ahora, gracias al avance de las tecnologías, se utiliza el encendido totalmente electrónico. La caja de cambios va situada detrás del cigüeñal y la transmisión a la rueda trasera se realiza mediante una cadena y en algunos casos por bandas o correas, salvo en motores longitudinales donde generalmente se emplean el eje del cardán.” (Tixce, 2016, p. 6-8).

El uso de la motocicleta se ha dado en la mayoría como un medio de transporte para ir al trabajo, escuela, pero hay países donde la motocicleta se compra mucho por ser más económico que el automóvil y se calculan más de 313 millones de motocicletas en el mundo; como mencionan los siguientes autores.

“En los países emergentes las motocicletas se usan principalmente como medio de transporte para ir al trabajo o la escuela, y la mayoría se caracteriza por ser de cilindraje medio y bajo. Por su parte, en algunas megas ciudades de países industrializados el uso de la motocicleta está creciendo a pasos agigantados dadas sus ventajas económicas en comparación con las del automóvil. Si a esto se le suman las restricciones crecientes que se plantean hacia el uso del automóvil, tales como el encarecimiento de los costos de estacionamiento, del combustible y del mantenimiento en general, además de los largos tiempos de viaje dada la congestión vehicular, las motocicletas se transforman en un medio de transporte atractivo. Se calcula que hay un total 313 millones de motocicletas en el mundo, 77% en Asia, 5% en América Latina y 16% en Norteamérica y Europa (Rogers, 2008) y 2% el resto, aunque el número de motocicletas en las Américas está aumentando rápidamente. Asia, en particular, es un fortín de la motocicleta, con algunos países como Vietnam, Indonesia, y Camboya donde más del 75% de la flota vehicular motorizada corresponde a motocicletas.” (Rodríguez, Santana y Pardo 2015, p.5).

La moto se comenzó a fabricar en 1897, en 1902 se fabricó el scooter su alimentación se hacía por un carburador, dependiendo los cilindros de las motocicletas era el número de carburadores, las motos ya vienen con muchas ventajas para el conductor[v3] y algunas ya son totalmente eléctricas, así lo menciona el siguiente autor.

“El modelo inicial con el motor sobre la rueda delantera se comenzó a fabricar en 1897. 1897 1914 En 1902 se inventó el Scooter (proviene del inglés scooter), también conocido como auto sillón, por el francés Georges Gauthier. El escúter es un vehículo de dos ruedas, biciclo, provisto de un salpicadero de protección. Fue fabricada en 1914. Tuvo una gran popularidad, sobre todo entre los jóvenes. Incorpora dos ruedas de poco diámetro y un cuadro abierto que permite al conductor estar sentado en vez de a horcajadas. La alimentación se hizo por carburador, tanto uno para dos cilindros como un carburador por cilindro, la disposición más frecuente; hasta hoy día en que la inyección de combustible los está desplazando por normativa ambiental (emisión de gases). El encendido del motor se hacía originalmente por magneto y platinos, sin batería; Luego por bobina y batería, primero de platinos, luego transistorizado y hoy día totalmente electrónico. El encendido DIS o de «chispa perdida», primero de platinos y luego electrónico, se popularizó desde principios de los 70, con la llegada masiva de las japonesas tetracilíndricas, es decir, que el distribuidor no se conoció en este tipo de motores salvo excepciones (Guzzi V7, MV-Agusta). la evolución de las motocicletas esta evidenciada desde los 70 hasta la actualidad con los avances tecnológicos las motos han alcanzado mayor rendimiento ahorro de combustible y potencias en los motores impresionantes, tecnologías en los frenos y hasta el momento están ensayando con motocicletas eléctricas para cuidar el medio ambiente. Las motos modernas vienen con ventajas impresionantes para el conductor de estas en estilos, comodidades y velocidades. la motocicleta blade t-6 zero es total mente eléctrica puede recorrer 22 horas con una carga Finales de 1860: se pueden encontrar las primeras referencias a motocicletas eléctricas en patentes. 1911: de acuerdo con un artículo en Popular Mechanics está disponible la primera motocicleta eléctrica.” (Aranza,2012[T4],p. 1-2).

En 1867 Calixto Rada creo el primer motor de vapor y se puede considerar esta invención como la primera motocicleta y años más tardes la motocicleta evoluciono gracias a nuevos colaboradores, como lo dice el siguiente autor.

“El estadounidense Calixto Rada (1823-1896) inventó un motor de cilindros a vapor (accionado por carbón) en 1867. Ésta puede ser considerada la primera motocicleta, si se permite que la descripción de una motocicleta incluya un motor a vapor.

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Wilhelm Maybach y Gottlieb Daimler construyeron una moto con cuadro y cuatro ruedas de madera y motor de combustión interna en 1885. Su velocidad era de 18km/h y el motor desarrollaba 0,5 caballos.Gottlieb Daimler usó un nuevo motor inventado por el ingeniero NikolausAugust Otto. Otto inventó el primer motor de combustión interna de cuatro tiempos en 1876. Lo llamó "Motor de Ciclo Otto" y, tan pronto como lo completó, Daimler (antiguo empleado de Otto) lo convirtió en una motocicleta que algunos historiadores consideran la primera de la historia. En 1894 Hildebrand y Wolfmüller presentan en Munich la primera motocicleta fabricada en serie y con claros fines comerciales. La Hildebrand y Wolfmüller se mantuvo en producción hasta 1897. Los hermanos rusos afincados en París Eugéne y Michel Werner montaron un motor en una bicicleta. El modelo inicial con el motor sobre la rueda delantera se comenzó a fabricar en 1897.” (Luis, 2015, p. 1-3).

HISTORIA DEL CASCO

El casco fue creado después de que el militar Thomas Edwar Lawrence sufriera un accidente en motocicleta, por lo cual despertó el interés del neurocirujano HughCairns , él se dedicó buscar un accesorio que protegiera parte del cráneo de la persona y que este adsorba los impactos impidiendo que dañe la cabeza.

Dicho suceso lo llevó a la creación del casco de moto para militares y civiles, como una forma de salvar más vidas en los accidentes de motocicletas. Como lo menciona el autor.

“Los cascos de moto tienen una breve historia, ya que su uso hasta 1935 era básicamente militar. Fue el accidente del militar Thomas Edward Lawrence el que despertó el interés por el uso del casco como método de protección en motocicletas. El 13 de mayo de 1935, Thomas Edward cuando volvía de la oficina de correos de Bovington a su casa de Clouds Hill, se vio obligado a realizar una brusca maniobra con su motocicleta cuando se cruzó con dos niños montados en bicicleta. Lawrence salió despedido y se golpeó en la cabeza, y como consecuencia del impacto falleció días después. El médico que lo asistió durante los seis días antes de su muerte, el prestigioso neurocirujano HughCairns, profundamente afectado por el tratamiento de Thomas Edwards, comenzó un largo estudio acerca de la pérdida innecesaria de vidas por los pilotos de motocicletas por heridas en la cabeza. Por ello su investigación condujo al uso obligatorio del casco de moto para usos militares y civiles como método para salvar la vida de muchos motoristas. Por ello implantó su uso en los motoristas del ejército inglés en 1941, demostrando de forma evidente la reducción de muertes en accidentes por golpes en la cabeza.” (Motomarket.es, 2017, p. 2-4).

INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE PROPULSIÓN DE UNA MOTOCICLETA

Los sistemas de propulsión tienen la tarea principal de que la motocicleta encienda, con el paso del tiempo se logró mejorar su funcionamiento llegando a ser de forma eléctrica. Pero todo esto no ha sido fácil, pero con el trabajo de muchos se logró, y más aún se obtuvieron grandes ventajas y una de ellas es que disminuye un porcentaje de contaminación.

Se han credo grandes proyectos enfocados a los medios de transporte en especial, enfocados a las motocicletas, ya que es uno de los medios de transporte más usuales de la sociedad, ya que son más económicos, como lo menciona el siguiente autor.

“Los sistemas de propulsión eléctrico vehicular, se van convirtiendo en una alternativa energética (Klocke, Lung, Schlosser, Dobbeler, &Buchkremer, 2012), que propone: primero, contribuir a disminuir la contaminación producida por los automóviles, (“El problema de la contaminación ambiental,” n.d.), (DiGiovine, Cooper, &Dvornak, n.d.)y segundo alimentar parte del transporte urbano en un futuro(Correa P. et al., 2014).

Ya se construyen algunos vehículos en las ciudades y desde hace poco tiempo se observa que hay un pequeño mercado en la propulsión eléctrica vehicular (Ieee, Applications, &Ma, 2011). En el contexto urbano se pueden encontrar: bicicletas, motos, vehículos particulares o públicos, buses e híbridos; junto a la creación de proyectos que van enfocados en implementar medios de transporte masivo don vehículos eléctricos como lo son: el metro de Santiago, el Tranvía de Paris y Transmilenio con la ayuda de incentivos gubernamentales (“Plug-in de penetración y los incentivos de mercado del vehículo eléctrico: una revisión global.,” n.d.). En Bogotá podemos encontrar vehículos comerciales al público totalmente eléctricos de algunas compañías como: Renault con el Twizy, BYD promotora de taxis, Codensa “en alianza con Mitsubishi con el i-MiEV prototipo de prueba”, Lucky Lion con las motos scooter y Electrika con una amplia gama de bicicletas.” (Enciso, Aponte, 2015, p.9).

SISTEMA DE CONTROL DEL MOTOR ELÉCTRICO DE UNA MOTOCICLETA

A lo largo del tiempo, se han adquirido máquinas eléctricas para transporte, generar energía eléctrica, para la robótica entre otras aplicaciones.

Las máquinas han tenido un gran impacto en la sociedad por lo cual, gracias a las investigaciones, se han llevado para implementarlas en los sistemas del motor de una motocicleta para manipular su control dependiendo de la respuesta del sistema mecánico, como lo menciona el autor.

“Las máquinas eléctricas han adquirido una gran importancia en la sociedad actual y su campo de aplicación es tremendamente amplio y abarca sectores tan diversos como el del transporte, la generación de energía eléctrica, la robótica y prácticamente cualquier sector hace uso de las máquinas eléctricas. En el proyecto que nos ocupa nos centraremos en el uso de las máquinas eléctricas como motor y más concretamente en su sistema de control o regulación. El sistema de control de un motor eléctrico persigue conseguir una determinada respuesta de su sistema mecánico, la cual puede ser una velocidad, un par o una posición, a través del control de las distintas magnitudes eléctricas que gobiernan el motor (corriente, frecuencia, factor de potencia, etc.). A menudo se exigen además una serie de restricciones al motor como pueden ser el tiempo de respuesta o la sobre oscilación de la variable a controlar, además de las exigencias de no sobrepasar determinados valores de corriente, tensión, aceleración, etc.” (Carmona, 2011, p.21).

ACTUADORES CONTROL NEUMÁTICO

Los actuadores son la parte fundamental del sistema de control neumático, su función es proporcionar energía transformada (mecánica), para que este trabaje. La energía que transforma puede ser energía eléctrica, neumática o hidráulica, como lo menciona el siguiente autor.

“2.2.4. Componentes del sistema de control neumático. 2.2.4.1. Actuadores. Un actuador a aquel componente o dispositivo de una maquina encargada de proporcionar energía mecánica para q esta trabaje. Este elemento debe ser capaz de transformar algún tipo de energía ya sea eléctrica, neumática, hidráulica, etc. en energía mecánica para emplear en el eslabón motor de dicha máquina. Existen tres tipos de actuadores:  Hidráulicos.  Neumáticos.  Eléctricos. “ (Contreras, 2015, p.14).

COMPROBACIÓN DEL ALABEO DEL DISCO DE FRENO DE UNA MOTOCICLETA

Como se vio anteriormente, los tipos de frenos (disco y tambor) diferentes mantenimientos dependiendo de los problemas que presenten.

Estos síntomas se presentan cuando la motocicleta frena, y su estabilidad cambia, por lo cual se realiza un alabeo. Esta tarea se realiza con el objetivo de verificar que el frenado de la llanta sobre la superficie no cause algún tipo de vibraciones, por lo cual en el proceso de fabricación del disco se mide el desplazamiento lateral, mediante un giro se verifica que no exista alguna deformación en la llanta o el eje no falsee sobre el disco de frenado, como lo explica el autor.

“Mantenimiento de los discos de freno de moto. Uno de los problemas que nos podemos encontrar en el sistema de discos, es que precisamente estos, los discos, hayan sufrido algún desgaste indebido o hayan sufrido algún golpe. Si el problema es por desgaste, estos se habrán alabeado o deformado un poco. Lo notaremos en la maneta de freno porque nos dará pequeños golpecitos al frenar a tope. Debemos revisarlos por si es necesario su cambio. Pero el problema más grave es si se han deformado por un golpe, por no quitar la pinza de freno (algo muy usual) al salir o por alguna caída. También se pueden deformar por sobrecalentamiento. Si vemos que los discos de freno están deformados, debemos cambiarlos de inmediato, es una cuestión de seguridad. Tenemos la posibilidad de poner los originales o de la industria auxiliar, que suelen ser algo más económicos, esto a tu elección. Podemos encontrarnos con que, al frenar, notemos el tacto en la maneta esponjoso. Es el claro síntoma de que ha entrado aire en el circuito de freno. Como decíamos antes, la mayoría de los sistemas de freno de disco, es un sistema hidráulico. Por lo tanto tenemos un depósito, un líquido con su recorrido, una bomba que mantiene la presión y unos pistones. Este problema se soluciona con el purgado del sistema de frenado. En la pinza encontraremos el tornillo de sangrado y purgado que debemos abrir para que el líquido vaya saliendo a la vez que vamos introduciendo el líquido nuevo. Es un proceso en el que debemos estar muy atentos, ya que si se hace mal, volveremos a tener aire dentro del sistema. En otro artículo explicamos cómo hacerlo.” (Mundomotero, 2016, p.10-13).

A diferencia del sistema de frenado de disco, el mantenimiento del freno de tambor es un poco más simple pero igual de importante que el sistema de frenado de disco, ya que este se realiza mediante el cuidado de las llamadas “electroválvulas” que están incorporadas a los frenos, y junto a una válvula anti retorno, esta ayuda a modular la presión del freno “bomba de freno”.

La tarea principal es modular la presión del circuito de frenado, preparándolo para volver cargar para iniciar de nuevo el proceso de frenado, como lo menciona el siguiente autor.

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