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Hallan en sensores GMR la clave para reducir consumo de gasolina

La tecnología GMR (magnetorresistencia gigante) ha demostrado ser una excelente opción para incrementar la eficiencia en el consumo de combustible automotriz, y reducir significativamente las emisiones contaminantes.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

La industria automotriz está presionada por encontrar a la brevedad la tecnología que permita reducir el consumo de combustible en vehículos con motor a gasolina y decrecer las emisiones contaminantes de los hidrocarburos, esto mientras los coches eléctricos apenas representan poco menos del 5% de la plantilla a nivel mundial, según datos de Statista 2020.

 

En sus intentos, la industria ha conseguido mejoras importantes como aleaciones menos pesadas para aligerar el chasis, refinamiento de los sistemas de inyección de gasolina, y otras innovaciones aplicadas al sistema de propulsión y del tren motriz, incluso a nivel de electrónica los ingenieros automotrices han encontrado formas para continuar reduciendo el consumo de combustible en coches con motores a gasolina o diesel.

La tecnología GMR (Magneto-Resistencia Gigante) fue propuesta como una de las soluciones para mejorar los índices de consumo de combustible sobre la implementación de sensores tipo Hall. De esta forma, según describe . Maurizio di Paolo Emilio, ingeniero de diseño con doctorado en Física, especialista en ondas gravitacionales y desarrollo de tecnología automotriz, los sensores GMR o también definidos como sensores de campo magnético de efecto magnetorresistente, pueden ser una excelente opción para alcanzar una mejor eficiencia automotriz.

La reducción de consumo de combustible en coches con motor a gasolina o diésel continúa siendo una obligación para los fabricantes automotrices mientras sigan activas las líneas de manufactura de estas unidades.

 

El experto refiere que la tecnología GMR explota la mecánica cuántica de magnetorresistencia observada en varias multicapas ferromagnéticas. El estudio en este campo obtuvo el premio Nobel gracias al estudio de Albert Fert y Peter Grunderb. Debido a que la respuesta al campo magnético de estos sensores no depende de la frecuencia como sucede con otros sensores tipo Hall, es posible obtener una buena sensibilidad como señales de salida máxima a frecuencias del orden de los kHz.

El efecto en la resistencia eléctrica depende de la magnetización de los elementos ferromagnéticos adyacentes y la dirección de la magnetización puede ser controlada aplicando un campo magnético externo basado en la dispersión de electrones en la orientación de la rotación.

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Los sensores GMR acompañados de otros circuitos integrados de calidad pueden reducir considerablemente el consumo de combustible en vehículos propulsados con hidrocarburos. (Imágenes: Allegro Microsystems).

 

"La solución debe ser un módulo completamente integrado, incluyendo el imán y el componente de protección para lograr un rendimiento óptimo en el diseño final del sensor. La inclusión del imán y la protección EMC simplifica considerablemente el diseño del sensor GMR", explicó Christine Graham, Gerente de la línea de productos de sensores de velocidad magnética de Allegro Microsystems, compañía que actualmente mantienen líneas de trabajo sobre estos sistemas. "Una segunda consideración es la interferencia del campo magnético externo y su capacidad para interrumpir la señal de salida. Los campos de modo común pueden eliminarse mediante el uso de una técnica de detección diferencial; sin embargo, los campos vagabundos que no sean de modo común, pueden perturbar la señal de salida de los sensores magnéticos y deben ser considerados durante el proceso de diseño".

El documento refiere que los sensores GMR están siendo analizados como base para el desarrollo de modelos de sensores híbridos que tengan la capacidad de detectar y caracterizar las discontinuidades del subsuelo en multicapas conductoras por medios electromagnéticos. Estos sensores híbridos podrán integrarse también a bobinas convencionales para generar el campo magnético alterno en materiales examinados, y un sensor GMR como elemento de detección para estabilizar el efecto y obtener las salidas deseadas.

El número de coches eléctricos en la carretera alcanza los 125 millones en 2030 bajo el Escenario de Nuevas Políticas de la IEA, aun así, seguirán siendo minoría con respecto a los coches con motor a gasolina y diesel que estarán circulando. (Imagen: IEA.org).

 

La aplicación de esta tecnología sobre los sistemas automotrices permitiría, de acuerdo a los especialistas asociados a este sector de investigación, incrementar considerablemente reducir el consumo de energía y también las emisiones de dióxido de carbono.

El informe también ofrece algunas recomendaciones para quienes desean incursionar en el desarrollo de tecnología, y resalta que una de las principales consideraciones en el diseño de estos sistemas es optimizar el circuito magnético para lograr un rendimiento superior con el uso de la tecnología basada en GMR.

Esto puede lograrse mediante el uso de circuitos integrados de buena reputación en el mercado que ofrezcan GMR de alto rendimiento. “El diseño de un sistema que utilice tecnología GMR se realiza mejor por aquellos con el conocimiento íntimo necesario de las tendencias de diseño de la transmisión en evolución”, explicó Maurizio di Paolo.

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