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Si no eres un avezado en el mundo del motor seguramente para ti solo existan dos tipos de cambio, manual y automático. Sin embargo, dentro de los cambios automáticos podemos encontrar varios tipos diferentes, los cuales vamos a contarte en una serie de artículos: cómo funcionan, sus pros y sus contras, en qué coches podemos encontrarlos… Para ello, en este primer artículo comenzaremos por las automáticas de convertidor de par.
Podemos decir que una caja de cambios automática por convertidor de par es la caja de cambios por antonomasia, la más extendida y utilizada, sobre todo en coches de los 80, 90 y primeros años de los 2000. Están formadas principalmente por tres elementos: el convertidor de par, un tren de engranajes epicicloidal y la mecatrónica.
¿Cómo funciona?
A la salida del motor nos encontramos con el convertidor de par que hace las veces de embrague hidráulico. Imagínate dos hélices dentro de un recipiente de aceite. La primera de ellas está unida al motor y recibe el nombre de turbina, y la segunda está conectada a los engranajes de la caja de cambio, recibiendo el nombre de bomba. Cuando el motor gira al ralentí la turbina tiene muy poca fuerza y apenas puede mover el aceite. Así, a medida que aumentan las revoluciones del motor aumenta la velocidad de giro de la turbina, creando ésta un “remolino o turbulencia” en el aceite que pone en marcha a la bomba, haciendo girar los engranajes de la caja de cambio. Una característica típica de este sistema es el resbalamiento que se produce a bajas velocidades de giro, el cual consiste en que la turbina gira ligeramente más rápida que la bomba (en torno a un 2 %). Evidentemente, el funcionamiento de un convertidor de par es más complejo, y presenta otros elementos como el reactor (“una hélice intermedia”) o unas palas de las hélices (llamadas álabes) con una forma determinada, con el objetivo de disminuir ese resbalamiento y maximizar el par transmitido.
A continuación, tras el convertidor de par, encontramos el tren de engranajes epicicloidales o planetarios y la mecatrónica que comanda esos engranajes. Un tren de engranajes epicicloidal está formado por un engranaje central o sol, por tres engranajes que giran en torno al sol y sobre sí mismos, los satélites, y por otro exterior con dientes en su cara interna y que gira sobre los satélites, llamado corona. En la imagen adjunta puedes ver cómo es este tren de engranajes de una manera más fácil, pero como puedes ver la cosa se complica. En este conjunto de engranajes se puede bloquear el giro de los diferentes elementos, dando lugar así a varias combinaciones con diferentes relaciones de transmisión, es decir, con diferentes velocidades de salida. Para más inri, una caja de este tipo dispone típicamente de dos trenes epicicloidales. Resumiendo, podemos decir que dispone de una serie de engranajes que bloqueando el giro de unos u otros obtenemos diferentes relaciones de transmisión (las diferentes marchas o velocidades de la caja de cambios).
La mecatrónica es el sistema que bloquea esos engranajes, y está compuesto por una parte electrónica y por un circuito hidráulico que consiste en unos surcos o canales en una placa de acero, siendo el aceite de este circuito (llamado ATF) el mismo que el del convertidor de par: están conectados los circuitos. De hecho, justo debajo de placa de acero se encuentra el cárter de aceite, estando dentro de él el filtro de dicho aceite. El bloqueo se consigue mediante la acción de una serie de cintas de freno y/o embragues multidisco accionados por presión hidráulica de ese aceite, pero no vamos a entrar en el funcionamiento de ello en este artículo. Por último, añadir que en función de la antigüedad de la caja de cambios tendrá más peso la componente hidráulica o electrónica.
¿Cuáles son las principales ventajas?
La principal ventaja de este tipo de cambios automáticos radica en el convertidor de par, ya que este tipo de embrague hidráulico puede transmitir un par mucho mayor que un embrague convencional de disco de fricción, además de que su fiabilidad es muy elevada y teóricamente debería durar toda la vida del vehículo. Por último, su mantenimiento es más económico que el mencionado embrague convencional, porque tan solo es necesario sustituir el ATF y filtro cada 60.000 kilómetros aproximadamente, y no reemplazar el kit de embrague con la mano de obra que ello conlleva. Cabe añadir que, a pesar de lo que diga el fabricante de la caja de cambio, es necesario sustituir el ATF, ya que el fabricante del mismo advierte que se degrada con el tiempo y uso, perdiendo así sus propiedades. Para ello, acude a un taller especialista en cajas de cambio que dispongan de sistema de diálisis para realizar el cambio, y así poder vaciar todo el circuito, incluido el convertidor, y no solo el aceite que se encuentra en el cárter.
¿Y los inconvenientes?
Uno de los grandes inconvenientes es el fenómeno del resbalamiento a bajas velocidades. Esto provoca un consumo ligerísimamente mayor, ya que se está desperdiciando potencia, además de unas aceleraciones algo menores. Así, por ejemplo, en fuertes pendientes al emprender la marcha se puede notar como el motor sube de vueltas y el coche se mantiene inmóvil o apenas avanza; aunque esto sucede de manera casi imperceptible, incluso diría que alguien que no tenga conocimiento de ello no se daría cuenta. Sin embargo, con el avance de la tecnología estos problemas se han disminuido, o incluso se han llegado a eliminar.
Siguiendo con los inconvenientes, podemos decir que en general este tipo de cambios automáticos son algo más lentos que un cambio manual, o que por ejemplo, un cambio automático de doble embrague. Sin embargo, de nuevo el desarrollo de la técnica juega a nuestro favor, y ha dado lugar a cambios de convertidor de par tan buenos como la última caja de 8 velocidades fabricada por ZF, y que equipan deportivos como el Alfa Romeo Giulia QV, por lo que lenta, lo que se dice lenta, como puedes imaginar, no es.
Por último, podemos decir que el coste de una reparación es muy elevado, ya que es un tipo de caja de cambio bastante complejo, y es usual que en coches con años el mantenimiento se haya descuidado, bien por desconocimiento, bien por dejadez, aumentado así la probabilidad de sufrir algún tipo de avería.
¿Qué coches equipan este tipo de caja de cambios?
Como hemos dicho en el encabezado de este artículo, es un tipo de cambio muy usado en vehículos de los 80, 90 y principios de los 2000, sobre todo por parte de marcas premium, aunque también lo es hoy en día compartiendo espacio con las de doble embrague.
Las denominaciones comerciales que han recibido son Steptronic (BMW), Tiptronic (Audi, Porsche y grupo VAG en general), G-Tronic (Mercedes-Benz)… aunque otras marcas solo utilizaban la denominación automático. Como pista, ten en cuenta que cualquier coche con un motor de gran cilindrada o mucho par motor usará una caja de cambio de este tipo casi al cien por cien.
Espero que hayas encontrado interesante este artículo, y que haya aclarado todas tus dudas sin sembrar muchas más. Seguiremos esta serie de artículos técnicos con otros sobre las cajas de cambio de doble embrague tan de moda o las cajas de cambio de variador continuo.
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