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domingo, 28 de abril de 2019

Chevrolet Corvette ZR1 (1989 - 1995)

El Chevrolet Corvette ZR1 es un automóvil deportivo de altas prestaciones producido entre los años 1989 y 1995, y desarrollado a partir de la cuarta generación del Chevrolet Corvette.

El impresionante artículo que mostramos a continuación fue publicado en  el año 1989 por la revista Automovil, y está firmado por Carlos Hernández.

La cuarta generación del Chevrolet Corvette, el denominado modelo C4, es un automóvil deportivo producido en Estados Unidos por la compañía Chevrolet (perteneciente a General Motors), desde el año 1983 hasta 1996.

Esta generación C4 representa una ruptura con la anterior generación del Corvette por su chasis completamente nuevo y una carrocería de aspecto elegante y moderno. Mantenía las características salidas de aire a los lados en las aletas delanteras de sus antepasados, con los parachoques y paneles traseros hechos de plástico moldeado SMC, un poliéster reforzado con fibra de vidrio fabricado por moldeo por compresión.

El bastidor del Chevrolet Corvette (C4) no es monocasco, ya que ninguno de los paneles exteriores de la carrocería eran partes estructurales. En su lugar, utiliza lo que GM denomina un "UniFrame", que consistía en un marco perimetral tradicional, con los marcos de puertas, marco del parabrisas windshield, arco de seguridad y la parte trasera con la bandeja y suelo del maletero integrado en un conjunto soldado.

El C4 fue el primer modelo de producción del Corvette en tener una ventana trasera practicable de vidrio panorámica, sin división para un mejor acceso al maletero. También disponía de los nuevos frenos de disco con pinzas de aluminio.

Otra característica de esta nueva generación era la presencia de un tablero electrónico digital, con pantalla de cristal líquido para el velocímetro, cuenta revoluciones y otras funciones importantes del motor.

La versión ZR1 fue comercializada entre los años 1989 y 1995, con un total de 6.939 unidades producidas durante un período de seis años. Supuso un notable incremento del nivel prestacional del vehículo, al incorporar las múltiples mejoras desarrolladas por Lotus.

Durante 1986, General Motors adquirió el Grupo Lotus, una consultora de ingeniería y fabrica de automóviles localizada en el Reino Unido. La división Corvette pidió a Lotus un proyecto para desarrollar el coche de producción más rápido del mundo, basado en la generación de Corvette C4. Con el aporte de General Motors, la firma Lotus diseña un nuevo motor para colocar en la versión ZR1 del C4.


El resultado fue el motor denominado LT5, equipado con un bloque de aluminio V-8 con sistema de distribución DOHC, con cuatro árboles de levas y 32 válvulas. La cilindrada era de 5.730 cm³ y la potencia 390 CV a 5.800 rpm, con un par máximo de 53,9 mKg a 5.200 rpm. Además del motor, Lotus ayudó a diseñar los sistemas de frenado y dirección mejoradas, y les ayudó a escoger la configuración de la amortiguación activa ajustable para el coche, que ayudaba a garantizar que el vehículo fuera un deportivo de verdad con buena agilidad de manejo y estabilidad.

General Motors reveló que el motor iba a requerir una cadena de fabricación específica, y que ni la planta de Corvette en Bowling Green, Kentucky, ni ninguna de sus instalaciones de producción existentes podrían asumir la carga de trabajo necesaria, por lo que la producció fue traladada a la factoria de Mercury Marine en Stillwater, Oklahoma, que fue contratada para montar los motores y enviarlos a la fábrica de Corvette en Bowling Green, donde se estaban montando los ZR-1.

En 1991, el modelo ZR-1 recibió actualizaciones en el chasis, el interior, y las ruedas. La trasera convexa que fijó el 1990 ZR-1, se abrió camino a todos los modelos, por lo que el caro ZR-1 era aún menos distinguible. Otros cambios fueron realizados en 1992, incluyendo insignias extras ZR-1 en los guardabarros, y la introducción del ASR y el control de tracción.

Para el año modelo 1993, se realizaron modificaciones en el motor LT5, se cambió el diseño de las culatas, sistema de escape y tren de válvulas, elevando la potencia hasta 405 CV. Además, se incorporó un nuevo sistema de control de emisiones por medio de un sistema de recirculación de gases de escape mejorado. El modelo se mantuvo casi sin cambios en el modelo del año 1995.

El Chevrolet Corvette ZR-1 era en su época un deportivo extremadamente rápido, al nivel de las mejores realizaciones Europeas, con una velocidad máxima de 290 Km/h y una aceleración de 0-100 Km/h en solo 4,3 segundos. Para colofón de tan brillante maquinaria, el gran rendimiento del motor LT5 fue igualado por su robustez, contrastada en las muchas pruebas y competiciones en las que participó.

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domingo, 29 de julio de 2018

General Motors EV1 (1996 – 2002)

El EV1 fue diseñado desde cero para ser un vehículo eléctrico. No era una conversión de un vehículo ya existente, ni compartía el motor con otro modelo de GM. Esto contribuyó a unos altos costes de desarrollo y producción. El programa EV1 fue inicialmente administrado por el ingeniero de GM Kenneth Baker, que había sido el director del programa Electrovette en los setentas.

El EV1 no fue solo un escaparate para la propulsión eléctrica, sino que fue pionero en otras tecnologías y características que se trasladaron a otros modelos de GM y otros fabricantes. El EV1 fue de los primeros coches de serie en usar aluminio en la construcción del chasis. Los paneles de la carrocería eran de plástico en vez de metal, haciendo el coche más ligero y resistente a los roces. El coche llevaba frenos antibloqueo ABS y control de tracción. También disponía de un acceso y arranque sin llave. Usaba un cristal térmico para repeler el calor en los días calurosos. Tenía un sistema automático de monitorización de la presión de los neumáticos. Disponía de dirección eléctrica asistida y un sistema de climatización programable.

Para optimizar la eficiencia el EV1 tenía un coeficiente aerodinámico (Cd) muy bajo: 0,19. También el área frontal era muy baja: 0,36 m².​ Ver artículo sobre los Automóviles más aerodinámicos.

Las llantas eran de una aleación de magnesio muy ligera. Los asientos también usaban esa aleación. Los neumáticos Michelin Proxima RR™ Radial tenían una resistencia a la rodadura muy baja. Tenían medidas P175/65R14 y se inflaban a 50 psi de presión. No llevaba rueda de repuesto.

El EV1 tenía chasis de aluminio, paneles de plástico en la carrocería y unas dimensiones de 4.310 mm de largo y 1.765 mm de ancho. Era un cupé de dos plazas y dos puertas. El peso era de 1.400 kg con baterías de plomo y ácido, y 1.319 kg con baterías Níquel-Metal Hidruro (NiMH batteries). La distribución de pesos era de 53% delante y 47% detrás.

El motor eléctrico trifásico de inducción producía 102 kilovatios (139 CV) a 7 000 rpm A diferencia de los motores de combustión interna, el EV1 podía entregar su par máximo (149 N·m) desde 0 rpm hasta 7 000 rpm. Esto hacía innecesaria la caja de cambios que era sustituida por una caja reductora de una marcha que estaba integrada con la transmisión.

El EV1 podía acelerar de 0 a 50 millas por hora (80 km/h) en 6,3 segundos, y de 0 a 60 millas por hora (97 km/h) en 8 segundos. La velocidad máxima estaba limitada electrónicamente a 80 millas por hora (129 km/h).

Los modelos EV1 Gen I lanzados en 1996 usaban baterías de ácido y plomo que pesaban 594 kg. La primera tanda de baterías la fabricó la filial de GM Delphi. Entregaban 53 Ah, 312 V y 16,5 kWh. Su autonomía era de 70 millas (113 km) a 100 millas (161 km) por carga.

Los modelos EV1 Gen II lanzados en 1999 usaban baterías de ácido y plomo suministradas por Panasonic. Algunos de los EV1 Gen I fueron reconvertidos con este paquete de baterías. Las baterías entregaban 60 Ah, 312 V y 18.7 kWh. El paquete estaba formado por 26 baterías de 12 V. Su autonomía era de 100 millas (161 km) por carga.

Más adelante los EV1 Gen II se produjeron con el paquete de baterías de NiMH (Ovonic), que redujo a 1.319 kg el peso del vehículo. Este paquete también se instaló en los vehículos producidos anteriormente. El diseño de los paquetes de baterías fue creado y dirigido por John E. Waters dentro de la compañía Delco Remy.

Las baterías de NiMH entregaban 77 Ah, 343 V y 26,4 kWh. El paquete estaba formado por 26 baterías de 13,2 V. Su autonomía era de 160 millas (257 km) por carga. Esto era más del doble que las primeras unidades del EV1 Gen I.

El paquete de baterías de NiMH tardaba hasta 8 horas para cargar hasta su capacidad máxima. Para alcanzar el 80% de la capacidad tardaba entre 1 y 3 horas.

Las casi las 1.117 unidades fabricadas de este pequeño y futurista vehículo eléctrico fueron literalmente desguazadas en 2004, con solo seis años de vida. GM concluyó que los coches eléctricos ocupaban un nicho de mercado que no era rentable y terminó achatarrando todos sus vehículos eléctricos en contra de sus clientes.

El programa EV1 se canceló en 2002 y todos los coches fueron recuperados por GM. A los arrendatarios no se les ofreció la opción de compra de sus coches. GM argumentó que lo hizo porque tenía que cumplir normativas relativas a mantenimiento, recambios y responsabilidad civil.​

La mayor parte de los EV1 fueron achatarrados y unos 40 se entregaron a museos e instituciones académicas previamente desactivados con el compromiso de no reactivarlos ni conducirlos en las vías públicas. Unos 20 fueron donados a instituciones de otros países. El único EV1 funcional fue donado a la Smithsonian Institution, que sólo acepta vehículos que funcionen.

Prueba del GM EV1 publicada en la revista AUTOMOVIL. Artículo firmado por John McCormick:
 
 

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lunes, 30 de abril de 2018

General Motors incorpora el Autómata Programable (1968)

En las enormes fábricas de Automóviles de los años 60, la creciente complejidad de las líneas de producción de automóviles estaba viendo limitada su evolución por los sistemas de control de las máquinas, las cuales estaban basadas en tecnología cableada por medio de relés.
Pontiac era una marca perteneciente al grupo GM, los modelos que producia tenían precios intermedios y con un claro enfoque deportivo. La marca existió desde 1926 hasta 2010.
 
Fue la empresa General Motors, en aquellos momentos la más grande del mundo en el sector del automóvil, la primera que intentó solucionar la problemática del control con lógica cableada, para ello sacó a concurso el desarrollo de un “controlador de máquina estándar” que cumpliera una serie de requisitos que permitirá sustituir a los relés, incorporando la lógica programada en sustitución de la cableada.
General Motors, el fabricante de automóviles más grande del mundo en 1960. Poseía marcas tan importantes como GMC, Cadillac, Chevrolet, Pontiac, Oldsmobile, y Buick entre otras.

Antes del controlador programable
Antes de la aparición de los PLC, la forma de controlar la maquinaria era mediante el uso de relés (Ver: Control automático con contactores). Los relés funcionan al utilizar una bobina que, cuando se energiza, crea una fuerza magnética para tirar efectivamente de un interruptor a la posición ON u OFF. Cuando el relé está desenergizado, el interruptor se libera y devuelve el dispositivo a su posición estándar de ENCENDIDO o APAGADO. Entonces, por ejemplo, si quisiera controlar si el motor estaba encendido o apagado, podría conectar un relé entre la fuente de alimentación y el motor. Entonces podría controlar cuando el motor está recibiendo energía ya sea alimentando o no el relé. Sin energía, por supuesto, el motor no funcionaría, por lo tanto estamos controlando el motor. Este tipo de relevo se conoce como relé de potencia. Puede haber varios motores en una fábrica que necesitan ser controlados, entonces, ¿qué se hace? Se agregan muchos relés de potencia. Así que las fábricas comenzaron a acumular instalaciones eléctricas llenas de relés de potencia. Pero, ¿qué enciende y apaga las bobinas en los relés de potencia antes de que el relé de potencia encienda el motor, y qué pasa si quiero controlar eso? La solución estaba en más relevos. Estos relés se conocen como relés de control porque controlan los relés que controlan el interruptor que enciende y apaga el motor. Todo este sistema se conoce como lógica cableada y da lugar a que cada máquina tenga un sistema cableado que crece en complejidad en proporción a las funciones t grado de automatización de la máquina.
La tecnología cableada con relés electromagnéticos da lugar a sistemas muy complejos cuando el grado de automatización se incrementa.
 
El problema con los relés
Esta tecnología funcionaba y por supuesto se fabricaban coches pero también poseía una gran problemática.
  • La tecnología cableada no era muy adecuada para implementar sistemas de control complejos.
  • Los elementos que la forman eran electromecánicos ( en el caso de los relés), lo cual implica un número no ilimitado de maniobras (rompen) y la necesidad de implantar logísticas de mantenimiento preventivo.
  • Ofrecían una gran dificultad para la búsqueda de averías (un cable que no hace contacto sigue estando visualmente junto al tornillo). Para facilitar la localización de averías se instalaban contactores y relés que señalizarán los fallos.
  • A veces se debían realizar conexiones entre cientos o miles de relés, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseño y mantenimiento.
  • Cuando se cambiaba el proceso de producción cambiaba también el sistema de control.
  • Los tiempos de parada ante cualquier avería eran apreciables. Si saltaba una parada de emergencia, se tenía que reiniciar manualmente el sistema, dado que se perdía el estado de la producción.
Producción del Chevrolet Corvair en los años 60 del siglo XX
 
Aparición de los primeros PLC
En 1968 la empresa Hydramatic Division subsidiaria de General Motors Corporation trataron de solucionar los problemas derivados de la utilización de la lógica cableada basada en relés, sustituyéndolo por un “controlador de maquinaria estándar”. Para ello solicito a sus proveedores que desarrollasen un prototipo de controlador basado en lógica programada. Además de reemplazar el sistema de relés, los requisitos enumerados por GM para este controlador incluían:
  • Un sistema de estado sólido que era flexible como una computadora pero a un precio competitivo con un sistema lógico de relé similar.
  • De fácil mantenimiento y programado en línea con la manera lógica de hacer las cosas con lógica de escalera de relés ya aceptada (programación ladder).
  • Tenía que funcionar en un entorno industrial con toda su suciedad, humedad, electromagnetismo y vibración.
  • Tenía que ser de forma modular para permitir el fácil intercambio de componentes y la capacidad de expansión.
Entre las empresas que respondieron a la solicitud estaban Allen-Bradley (Odo Struger) y Bedford Associates (Dick Morley). Bedford Associates propuso un sistema de control que denominado Modicon (Modular Digital Controler) al fabricante de automóviles General Motors, siendo el Modicón 084 el primer PLC del mundo en ser producido comercialmente. Posteriormente Allen Bradley presentó el PMC (Programmable Matrix Controller).
Dick Morley es considerado el padre del PLC. Su primer modelo fue el Modicon 084.
 
El primer PLC fue el Modicon 084, que se presentó a GM para cumplir con sus criterios para su "controlador de máquina estándar". Modicon comenzó a vender el 084 a pesar de contar con prestaciones limitadas. Sin embargo, la empresa Modicon siguió aprendiendo y desarrollándose. Posteriormente Modicon daría vida al controlador que cambiaría la industria para siempre, el modelo Modicon 184 que estaba mucho más perfeccionado y satisfacía los requerimiento de la industria en aquellos momentos. 
El Modicon 184, fue el primer PLC que fue realmente exitoso y revolucionó la industria del automóvil.
 
Los "nuevos controladores" debían ser fácilmente programables por ingenieros de planta o personal de mantenimiento. El tiempo de vida debía ser largo y los cambios en el programa tenían que realizarse de forma sencilla.
La producción masiva de automóviles requiere factorias altamente automátizadas para elevar el rendimiento productivo.
 
Programación de los primeros PLC
La apariencia de programación del PLC requería que los electricistas de mantenimiento y los ingenieros de planta la entendieran y utilizaran fácilmente. A medida que los sistemas de control basados ​​en relés evolucionaron y se volvieron más complicados, el uso de diagramas de cableado de ubicación de componentes físicos también evolucionó hacia la lógica de escalera (lenguaje ladder). Los diversos contactos de relé, botones, selectores, interruptores de límite, bobinas de relé, bobinas de arranque del motor, válvulas de solenoide, etc., que se muestran en su orden lógico, formarían los peldaños de la escalera. Se solicitó que el PLC se programara en esta lógica en escalera, denominado lenguaje Ladder.
Secuencia de lenguaje ladder o diagrama de contactos.

Evolución de los PLC
Los primeros PLC tenían la capacidad de trabajar con señales de entrada y salida, lógica interna de la bobina de relé / contacto, temporizadores y contadores. Los temporizadores y contadores utilizaron registros internos de tamaño de palabra, por lo que no pasó mucho tiempo antes de que se dispusiera de matemática simple de cuatro funciones. El PLC continuó evolucionando con la adición de señales one-shots, entrada y salida analógicas, temporizadores y contadores mejorados, matemática de coma flotante, secuenciadores de batería y funciones matemáticas. Tener la funcionalidad incorporada PID (Proporcional-Integral-Derivada) era una gran ventaja para los PLC que se usaban en la industria de procesos. La capacidad de utilizar nombres de etiqueta significativos en lugar de etiquetas no descriptivas ha permitido al usuario final definir más claramente su aplicación, y la capacidad de importar / exportar los nombres de etiquetas a otros dispositivos elimina los errores que resultan al ingresar información en cada dispositivo mediante mano.

 
A mediados de los 70 las tecnologías dominantes de los PLC eran máquinas de estado secuenciales y CPU’s basadas en desplazamiento de bit Los microprocesadores convencionales incorporaron la potencia necesaria para resolver de forma rápida y completa la lógica de los pequeños PLC's. Por cada modelo de microprocesador había un modelo de PLC basado en el mismo.

Las funciones de comunicación comenzaron a integrarse en los autómatas a partir del año 1973. El primer bus de comunicaciones fue el Modbus de Modicon. El PLC podía ahora establecer comunicación e intercambiar informaciones con otros PLC's.

La implantación de los sistemas de comunicación permitió aplicar herramientas de gestión de producción que se ejecutaban en miniordenadores enviando órdenes de producción a los autómatas de la planta. En las plantas se suele dedicar un autómata programable a ejecutar la función de gestión. Este autómata recibe las órdenes de producción y se encarga de comunicarlas a los autómatas programables dedicados a control. A su vez estos los autómatas de control envían el estado de la producción al autómata de gestión.

En los 80 se produjo un intento de estandarización de las comunicaciones con el protocolo MAP (Manufacturing Automation Protocol) de General Motors. También fue un tiempo en el que se redujeron las dimensiones del PLC y se pasó a programar con programación simbólica a través de ordenadores personales en vez de los clásicos terminales de programación. Hoy día el PLC más pequeño es del tamaño de un simple relé.

En la década de los noventa se ha producido una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80.

Los principales fabricantes de Autómatas Programables son Modicon (Actualmente Schneider), Allen Bradley, GE, Omron, Siemens y Mitsubishi, en la tabla siguiente se muestran los hitos importantes desde 1968 hasta 2016;

Tener una PC que se comunique con un PLC proporcionó la capacidad no solo de programar, sino también de facilitar las pruebas y la resolución de problemas. Las comunicaciones comenzaron con el protocolo Modbus utilizando comunicaciones serie RS-232. La adición de varios protocolos de automatización que se comunican a través de RS-485, DeviceNet, Profibus y otras arquitecturas de comunicación en serie han seguido. El uso de comunicaciones seriales y los diversos protocolos de PLC también permitieron que los PLC se conecten en red con otros PLC, unidades de motor e interfaces de hombre a máquina (HMI). Más recientemente, EtherNet y protocolos como EtherNet / IP (para el protocolo industrial) han ganado una gran popularidad.


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