Capítulo 1
Sistemas eléctricos básicos del vehículo
Contenido
2. Elementos generales en los vehículos
3. Unidades y magnitudes (intensidad, tensión y resistencia)
5. Sistema de arranque y carga. Baterías. Motor de arranque y alternador
6. Sistema de encendido. Bujías y cables de alta
La electricidad complementa a la mecánica para hacer que el funcionamiento general del vehículo se realice de forma coherente. El conocimiento de las magnitudes fundamentales de la electricidad, como son la tensión, la intensidad y la resistencia, y la relación que las une harán que en su aplicación a los vehículos se obtenga un conocimiento del porqué de su instalación.
Los instrumentos de medición eléctrica proporcionan datos rápidos y reales de las magnitudes eléctricas, sirviendo también para la comprobación del buen o mal funcionamiento de los circuitos del vehículo, necesarios para la coordinación de movimientos que en ellos se producen.
La electricidad necesaria para el arranque del motor se toma de la batería, y por medio de un motor eléctrico se crea el primer impulso que hace moverse al motor térmico.
La chispa eléctrica que hace inflamarse los gases en los cilindros de explosión ha sido transformada previamente en un circuito de encendido formado por una bobina que eleva la tensión eléctrica y la distribuye de manera secuencial. Este sistema convencional está dejando paso a otros de tipo electrónico, que utilizan el control de la unidad central para la toma de datos y la emisión de órdenes.
Elementos como el fusible y el relé regulan los circuitos en intensidad y aprovechan las propiedades magnéticas de la electricidad para proporcionar movimientos en los mecanismos del vehículo.
A modo de introducción, para su posterior estudio, es necesario identificar de manera general la situación de los elementos más importantes que se encuentran en los vehículos del tipo turismo, aplicado también a muchos vehículos de medio y gran tonelaje.
Importante
A la hora de trabajar con los principales sistemas de los vehículos hay que tener una idea muy clara de dónde están situados y su distribución.
Observando la imagen siguiente como mapa general, se puede situar claramente la mayoría de los elementos que componen los vehículos, algo esencial para el estudio de los que funcionan con electricidad.
Los vehículos se encuentran formados por diferentes sistemas independientes que unidos consiguen el movimiento de las ruedas para los desplazamientos por la vía de circulación.
Todos estos sistemas unidos de manera mecánica y eléctrica son necesarios en todos los vehículos a motor. Hay que pensar que un vehículo dispone de todos los sistemas mecánicos diferentes, así como la gran mayoría de los controles eléctricos y electrónicos que en la actualidad se encuentran en la ingeniería.
Para que un vehículo se desplace por la carretera son necesarios, además del motor, una serie de sistemas compuestos por elementos auxiliares que inician el movimiento y lo transforman a través de transmisiones eléctricas y mecánicas, para que se produzca el movimiento lineal y curvilíneo en los cambios de dirección. Algunos de ellos son:
En los vehículos a motor se utiliza la electricidad para el funcionamiento de muchos de sus elementos. El conocimiento básico de las variables que intervienen en la electricidad, tanto de corriente continua como alterna, ayuda a la identificación de los problemas que pudieran aparecer en los vehículos de todo tipo.
Sabía que…
La Ley de Ohm recibe su nombre del físico alemán Georg Ohm, conocido principalmente por su investigación sobre las corrientes eléctricas.
La intensidad, la tensión y la resistencia están unidas por la Ley de Ohm, básica en el cálculo de los circuitos eléctricos de todo tipo.
Es el fenómeno que se produce cuando se desplazan los electrones (e-) libres de un cuerpo que los tiene en exceso (electronegativo) hacia otro cuerpo que tiene menos electrones (electropositivo), cuando estos se encuentran unidos por un elemento conductor.
Los electrones en el átomo se encuentran realizando trayectorias alrededor del núcleo formado por protones (positivos) y neutrones (sin carga), de modo que cuando un material se une a otro, el conductor hace de camino para que uno ceda electrones al otro y se consiga el equilibrio entre los dos.
El camino para el desplazamiento de los electrones de un cuerpo a otro es un material, que dentro de su forma les permite el paso en los huecos de su constitución atómica.
Si se ponen en contacto dos cuerpos que se encuentran a diferente potencial, uno cargado más positivamente y otro cargado más negativamente, por medio de un elemento llamado conductor, se producirá un paso de electrones del cuerpo que más tiene al que menos, para conseguir el equilibrio entre los tres.
En cualquier circuito eléctrico, ya se trate de corriente continua (CC) o corriente alterna (CA), existen tres variables que son la Tensión (V), la Intensidad (I) y la Resistencia (R), relacionadas por la “Ley de Ohm”.
La Tensión (V), también llamada diferencia de potencial, es la diferencia de electrones que existen entre dos cuerpos cargados que se ponen en contacto. Un cuerpo estará a más tensión o tendrá mayor potencial cuando el número de electrones libres de que dispone para abandonarlo hacia otro cuerpo sea mayor que el cuerpo a donde llegan.
La unidad de tensión eléctrica es el voltio (V), por lo que tradicionalmente también se denomina voltaje a la tensión de un circuito.
Sabía que…
El voltio recibe su nombre en honor a Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química.
La Intensidad (I) es la cantidad de corriente eléctrica que es capaz de circular por un conductor, en un tiempo determinado, cuando existe una diferencia de potencial entre los dos cuerpos. Siempre estará en función del tamaño de la sección y del material por donde se desplazan los electrones.
La unidad de intensidad eléctrica es el amperio (A).
La Resistencia (R) es la oposición que un cuerpo, o el conductor que une dos cuerpos, opone al paso de los electrones a través de él. Según el material y las dimensiones de la sección, un conductor puede tener mayor o menor resistencia, ya que los huecos que tiene en su estructura dejan más o menos paso a los electrones libres.
La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio, representado por la letra griega omega (Ω).
La Ley de Ohm relaciona estas tres magnitudes -Tensión, Intensidad y Resistencia-: el voltaje o diferencia de potencial que existe en un circuito eléctrico cerrado depende de la resistencia que el conductor oponga al paso de la intensidad de corriente eléctrica representada por los electrones libres que realizan el camino.
En la imagen siguiente, que representa un circuito eléctrico de corriente continua (CC), se observa que cuando el interruptor está cerrado, el exceso de electrones (e-) que se encuentran en el generador (pila) realizan el camino a través del conductor hacia el polo negativo de la pila, encontrando en su camino una resistencia eléctrica (lámpara) que hace caer parte de la tensión transformándose en luz y calor.
En los vehículos, la aplicación del circuito eléctrico de corriente continua se tiene cuando se enciende la luz de los faros, tomada la electricidad acumulada en la batería.
Como ejemplo general, pensar que en los edificios de viviendas se utiliza la corriente alterna a 230 V de tensión, donde la resistencia general está formada por el conjunto de elementos de consumo interior (circuito pasivo) que se encuentran en las viviendas como lámparas, apliques, bases de enchufe y conexiones a aparatos electrodomésticos, e instalaciones comunes de fuerza en los edificios como grupos de presión o motores y mecanismos del ascensor.
De esta manera siempre existen las tres magnitudes de Tensión, Intensidad y Resistencia, cuando el circuito se encuentre cerrado o “en carga”, relacionadas por la Ley de Ohm.
En los vehículos, la aplicación del interruptor con circuito abierto o circuito cerrado se encuentra en la llave de contacto para encender el motor.
Importante
La llave de contacto para encender el motor de un vehículo es un ejemplo de aplicación del interruptor con circuito abierto o cerrado.
Actividades
1. Investigar qué sucede cuando en una casa se enciende la luz y se apaga, dónde está la resistencia eléctrica del circuito y por dónde llega a ella la corriente.
Cuando los electrones se desplazan a través del conductor del circuito eléctrico encuentran a su paso resistencias que hacen que la tensión eléctrica se transforme en luz o se consuma moviendo algún mecanismo que tiene un motor. Se produce un trabajo realizado en una unidad de tiempo.
Está relacionada, la potencia eléctrica, directamente con la tensión del circuito y con la intensidad durante el tiempo en el que el circuito eléctrico está cerrado, circulando a través de él los electrones libres.
La unidad de potencia eléctrica es el vatio (W), que representa el trabajo de fuerza mecánica realizado en la unidad Julio (J), en un intervalo de tiempo (t).
Ese trabajo es la potencia eléctrica que se puede transformar, por ejemplo en potencia mecánica al moverse algún mecanismo.
Otra característica muy importante que posee la electricidad es que con el aumento de la intensidad se consigue una gran cantidad de energía en forma de calor que hace que se puedan romper los conductores que transportan la energía eléctrica, debido al Efecto Joule.
Sabía que…
El Efecto Joule recibe su nombre en honor a su descubridor, el físico británico del siglo XIX James Prescott Joule.
El calor generado (Q) está en función del cuadrado de la Intensidad eléctrica (I), la Resistencia del circuito (R) y el tiempo durante el cual el circuito está cerrado (t), moviéndose los electrones (e-) a través de él.
Esta propiedad tan importante hace que se pueda producir calor en un aparato eléctrico cuando este dispone de una resistencia muy grande que necesita gran intensidad eléctrica para atravesarla, debido a los choques internos de los electrones dentro de ella. La aplicación más general es la estufa, cocina o calentador de agua eléctrico.
Sabido es que un material conductor es el que permite el paso de la electricidad a través de él. En realidad todos los materiales son conductores de la electricidad, pero como cada uno es diferente, unos tienen más facilidad que otros para permitir el paso de los electrones libres. Esta característica está relacionada con los movimientos que se producen dentro del mismo cuerpo a nivel atómico, ya que, por ejemplo, los metales tienen sus átomos más quietos que los átomos que contiene la madera.
De esta forma un material por su constitución propia puede ser conductor, semiconductor o aislante.
La resistividad, nombrada mediante la letra griega “ro” (ρ), es la propiedad que tiene cada material para permitir el paso de los electrones a través de él. Varía bastante en cada material, incluso en los metales considerados siempre buenos conductores de la electricidad.
Definición
Resistividad
Es la resistencia eléctrica específica de una determinada sustancia o material.
Actividades
2. Realizar de memoria un listado de materiales conductores y no conductores de la electricidad.
Los líquidos como el agua también son conductores de la electricidad, y si además se encuentran mezclados con diferentes compuestos salinos, facilitan el movimiento de los electrones. En la galvanotecnia, para conseguir recubrimientos de protección en los metales, el cromado, cincado y galvanizado utilizan las propiedades de la electricidad para pasar electrones de un material a otro.
En la imagen anterior, se puede ver el proceso de electrólisis con un ánodo de sacrificio de cobre, el cual al paso de la electricidad de corriente continua que genera la pila, con los conductores y en presencia de un baño de sulfato de cobre, se deposita en el metal a recubrir.
En los vehículos, las propiedades de algunos líquidos para transportar las cargas eléctricas se encuentran en la batería, que proporciona electricidad de corriente continua a algunos elementos.
Recuerde
La galvanotecnia es la rama tecnológica que agrupa a aquellos procesos en los que se logra depositar una capa metálica continua y adherente sobre la superficie de un conductor inmerso en un electrólito, con el uso de la corriente eléctrica. Al proceso de deposición en particular se le denomina recubrimiento electrolítico.
Existen dos tipos de corrientes eléctricas, que se definen observando los cambios que se producen en sus variables de tensión y polaridad positiva o negativa.
La corriente continua (CC), también denominada DC., tiene a lo largo del tiempo de utilización siempre la misma tensión, de manera constante.
En los vehículos, la CC es la que se consume en los circuitos eléctricos, tomada de la batería que se recarga mediante el alternador.
En la imagen siguiente, se puede ver que la tensión es siempre la misma durante el tiempo de funcionamiento del circuito, siendo su polaridad positiva.
La corriente alterna (CA), también denominada AC, es la que cambia el valor de la tensión y su polaridad de positivo a negativo, y de negativo a positivo de manera instantánea, siendo utilizada en casi todas las aplicaciones habituales en las viviendas, edificios, iluminación, etc.
En el gráfico siguiente, se observa que durante el tiempo de utilización, la tensión en su avance varía el valor de cero al máximo, y del máximo a cero, siendo su polaridad primero positiva y después negativa, describiendo una curva en forma senoidal.
El ciclo “T” se repite, siendo el número de ciclos por segundo lo que se llama frecuencia, que se mide en hercios (Hz). La corriente alterna en Europa es de 50 Hz, y en América de 60 Hz.
El origen de la utilización de la corriente alterna fue por el descubrimiento de las propiedades magnéticas de la electricidad (Oersted), y con las que se puede generar electricidad en las centrales, a partir de energía de movimiento mecánico de las aspas de una turbina.
Sabía que…
Existe además un tipo de corriente llamada pulsatoria, que tiene valores constantes de polaridad con picos y valles en su tensión.
Actividades
3. Investigar en internet cómo se puede realizar el cambio de corriente continua a corriente alterna, y viceversa.
Con las propiedades magnéticas que tiene la electricidad, esta se puede generar a partir de una combinación de conductores e imanes, por medio de un instrumento llamado generador.
En los vehículos, el generador se llama alternador y se utiliza para recargar la batería mientas el vehículo está funcionando.
El generador eléctrico es capaz de mantener un voltaje mediante la transformación de energía mecánica en eléctrica. Se genera electricidad cuando un conductor o grupo de conductores (bobina) se mueven dentro de un campo magnético producido por un imán de tipo natural o artificial.
Esta electricidad se puede consumir en una lámpara o en otro tipo de resistencia de un circuito.
Esta electricidad generada será de corriente alterna, ya que la polaridad varía de positiva a negativa, y después de negativa a positiva.
El proceso contrario al otro extremo del generador, una vez que se ha conseguido la electricidad, será hacer que gire otra bobina, con lo que se consigue el motor eléctrico. Cuando la electricidad llega al motor, la bobina o arrollamiento de cables conductores que tiene (rotor) gira alrededor del imán que tiene (estator), produciendo energía mecánica de giro.
Actividades
4. Investigar en qué consistió el experimento de Oersted y realizar una somera exposición.
Este giro se puede aprovechar para mover una polea con correa y transmitir y transformar ese movimiento en otros.
En los vehículos, la aplicación es el motor eléctrico de arranque para iniciar el primer movimiento de los pistones dentro de los cilindros del motor, proporcionando movimiento, mediante una rueda dentada, que se acopla al volante del motor de explosión.
También se utiliza cuando se trata de un vehículo de tipo eléctrico o un vehículo híbrido.
La batería o pila es un elemento capaz de acumular carga eléctrica en su interior, para utilizarla cuando esta sea necesaria.
Sabía que…
La primera pila eléctrica fue dada a conocer por Volta en 1800 mediante una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense.
Utiliza las propiedades de la electroquímica, y no se puede usar si no se ha recargado previamente. Con la utilización, la batería al final se descarga. En los vehículos se puede realizar su carga continua mediante el alternador, movido por una correa que lo une al motor de combustión. También existen equipos que realizan la recarga cuando no está montada en el vehículo.
Con el transformador se pueden variar los valores de tensión e intensidad de la corriente alterna, consiguiéndose en el devanado del secundario una reducción de la tensión y un aumento de la intensidad, o viceversa, debido a la influencia del núcleo ferromagnético y a la variación del número de espiras que lo envuelven (N1 → N2). Solo se pueden realizar estas variaciones en la corriente alterna (CA), en la que circulan los electrones de un extremo a otro del generador, cambiando su polaridad de manera instantánea cuando el circuito está cerrado.
El transformador se emplea para reducir la intensidad y subir el voltaje de la electricidad a la salida de la planta generadora, y conseguir que en el transporte por la red no se produzcan calentamientos excesivos por el ya comentado Efecto Joule. De esta manera se podrá transportar la electricidad hasta los puntos de consumo, pero habrá de transformarla de nuevo antes de ser utilizada, reduciendo su tensión y aumentando su intensidad para conseguir una tensión de 230 V, habitual en las viviendas.
En los vehículos, la aplicación del transformador se encuentra en la bobina de encendido del motor de explosión.
Existen dos formas de conectar los elementos de consumo en un circuito eléctrico: en serie y en paralelo. Una combinación de ellos se llama mixto.
La diferencia entre los circuitos de resistencias (o lámparas) en serie y de resistencias en paralelo es que en el primer caso la corriente eléctrica en amperios que circula es siempre la misma, pero la tensión total se reparte entre el número de lámparas. En el caso de resistencias en paralelo, la tensión permanece constante en todas las lámparas, siendo la intensidad la que aumenta cuando el número de resistencias también aumenta.
Sucede que mientras en un circuito de lámparas en serie la resistencia total es igual a la suma de cada una de las resistencias, en los circuitos en paralelo la inversa de la resistencia total es igual a la suma de la inversa de la resistencia de cada una de las lámparas.
Es decir, que en un circuito en serie la resistencia total es la suma de las resistencias parciales:
Mientras que en un circuito en paralelo la resistencia total es:
En la corriente continua (CC) se sabe ya que intervienen tres variables como son la tensión, la intensidad y la resistencia, pero en el caso de la corriente alterna (CA) participan además otras variables debido a que la electricidad posee propiedades magnéticas.
Esto hace que aparezcan inducciones electromagnéticas en los arrollamientos de las bobinas que hace que en la corriente alterna se hable de reactancia o capacitancia cuando un circuito tenga más bobinas o más condensadores, respectivamente, en su constitución.
Definición
Reactancia
Impedancia ofrecida por un circuito eléctrico en el que existe inducción o capacidad, sin resistencia. Se mide en ohmios.
Aunque en los vehículos la electricidad que se utiliza es de corriente continua a partir de la batería y el alternador, el análisis de los circuitos se realiza ahora en corriente alterna, como la que puede existir en las viviendas.
Para una misma tensión (230 V), esta se repartirá entre las resistencias que se encuentran en el circuito, de modo que con un elevado número de lámparas cada una de ellas emitirá menos cantidad de luz.
Para una misma tensión (230 V), esta se mantiene en las resistencias que se encuentran en el circuito, de modo que cada una de las lámparas emitirá la misma cantidad de luz.
En esta segunda situación de lámparas conectadas en paralelo, se mantiene la misma tensión total de la línea en cada una de las lámparas, pero la resistencia total (al ser la inversa) cada vez se hace más pequeña, por lo que la intensidad total va aumentado en relación al número de lámparas conectadas, con el consiguiente calentamiento de los conductores que pueden producir la rotura de estos.
Actividades
5. Realizar un dibujo con un circuito mixto, y estimar el valor de sus variables de tensión e intensidad.
Para lámparas instaladas en paralelo en las viviendas, en los pasillos y en las habitaciones o dormitorios grandes, la colocación de los interruptores conmutados es muy utilizada. Existe la posibilidad de encender unas lámparas desde un punto y apagarlas desde otro distinto.
Los circuitos eléctricos en el coche no se realizan como los circuitos de las viviendas sino que el extremo negativo de la batería se une a la parte metálica de la carrocería o chasis (masa), iniciando el circuito desde el borne positivo hacia los puntos de consumo. Para cerrar el circuito en los puntos de consumo, el extremo se pone también conectado a masa.
Importante
En los vehículos, el cierre del circuito eléctrico en los puntos de consumo también se pone a masa.
Aplicación práctica
Usted tiene una furgoneta veterana. La luz interior no enciende y quiere cambiarla por otra y además poner una nueva atrás y dos conmutadores, para poder encenderlas y apagarlas desde el asiento delantero y desde la puerta posterior.
El vehículo suministra una tensión de 12 V por medio de la batería, y necesita saber a qué tensión e intensidad funcionarán las lámparas que ha de comprar si las instala en serie, y si las instala en paralelo.
SOLUCIÓN
Para la instalación en serie de las dos lámparas, como la tensión total es de 12 V, esta se repartirá entre las dos ya que el cable conductor pasará por la primera dejando caída y generando luz, y seguirá el camino hacia la otra, con lo que se tendrán 6 V en cada una de ellas.
12 V / 2 lámparas = 6 V en cada lámpara.
Para la instalación en paralelo de las dos lámparas, como la tensión total es de 12 V, esta será la misma para las dos ya que se enganchan en las derivaciones del cable conductor.
12 V cada lámpara.
La forma de saber qué valor tienen las magnitudes fundamentales en un circuito eléctrico, además de calculándolas matemáticamente, se pueden medir con instrumentos simples que se deben “introducir” en el circuito.
Estos instrumentos realizan las mediciones de los circuitos, independientemente de la complejidad que se encuentre en ellos, ya que pueden estar formados por muchos elementos distintos. Se realiza la explicación sobre la corriente alterna, ya que es más intuitiva en los esquemas-dibujos al encontrarse siempre en las viviendas de las personas.
La primera de las variables de la corriente eléctrica, la Tensión (V), se mide con un instrumento llamado voltímetro, que indica en una escala graduada el valor en voltios (V) de aquella. Existen de lectura analógica y más modernos de lectura digital.
Voltímetro de lectura analógica y de lectura digital
Los bornes del voltímetro, para comprobar o medir el valor de la tensión o diferencia de potencial en un circuito eléctrico, se deben conectar cuando el circuito está cerrado (con electricidad) y en paralelo, en los dos extremos de la conexión del aparato de consumo (lámpara o resistencia). También se pueden realizar mediciones en cualquier punto de la instalación, siempre que un borne se ponga en el conductor de fase (marrón, negro, gris) y el otro en el conductor de neutro (azul).
El propio voltímetro tiene en su interior una resistencia muy alta para que la electricidad fluya por el circuito y no por el instrumento, de manera que se eviten las mediciones incorrectas.
La segunda de las variables, la Intensidad (I), se mide con el instrumento llamado amperímetro, que indica en una escala graduada el valor en amperios (A) que discurre por el circuito. Existen, como en el caso anterior, de lectura analógica y de lectura digital.
Amperímetro de lectura analógica y de lectura digital (amperímetro de pinza)
Sabía que…
El amperímetro tiene en su interior una resistencia muy baja para que la electricidad fluya por el circuito y no se pierda tensión en el instrumento, de forma que se eviten las mediciones inexactas.
El amperímetro, al medir la cantidad de corriente que fluye por el circuito eléctrico, debe formar parte de él, para lo cual habrá de conectarse en serie, y realizar la medición cuando el circuito esté cerrado (con electricidad).
Esto que en electrónica se puede realizar de manera sencilla en la placa board, resulta ser una tarea demasiado engorrosa cuando se trata de circuitos eléctricos en las viviendas y edificios.
Por ello, se utiliza en la actualidad el amperímetro de pinza, que dispone de un anillo que se abre y que abraza los conductores (fase y neutro) dentro de él, realizando las mediciones con gran facilidad y rapidez.
La última de las variables esenciales en los circuitos es la Resistencia (R), que se mide con el instrumento denominado ohmímetro. Este indica en una escala graduada el valor de la resistencia en ohmios Ω. De igual forma que en los casos anteriores, existen de lectura analógica y de lectura digital.
Ohmímetro de lectura analógica y de lectura digital
Es muy importante indicar que para realizar las lecturas de resistencia con el ohmímetro el circuito siempre debe estar sin tensión, para lo cual será mucho más sencillo desmontar solo el elemento al que se le quiere realizar la medición. Este aparato dispone en su interior una pila que proporciona una tensión eléctrica que fluye entre los extremos de conexión de la resistencia o lámpara a medir. Este tipo de medición se considera “en frío”.
Los bornes del ohmímetro, para comprobar o medir el valor de la resistencia en un elemento del circuito eléctrico, se deben conectar cuando el circuito está abierto (sin electricidad), aunque se recomienda la extracción de ese elemento del circuito.
Si se realizara la medición de resistencia de algún elemento del circuito eléctrico estando este en tensión o con corriente, el ohmímetro quedaría dañado, ya que aunque puede disponer de un fusible interno, la intensidad recorrería el interior del instrumento, deteriorándolo o incluso rompiéndolo.
Importante
No se debe usar el ohmímetro estando el circuito en tensión o con corriente, ya que se puede dañar el aparato.
Además de los instrumentos anteriores, también existe otro que mide la potencia eléctrica en vatios (W). Como ya se dijo, se puede calcular la Potencia eléctrica relacionando la Intensidad (I) en amperios y el Voltaje (V) en voltios de un aparato eléctrico, en función del tiempo (t) en segundos de utilización.
También la potencia eléctrica se puede obtener relacionando la Intensidad (I) en amperios, y la Resistencia (R) en ohmios de un aparato en funcionamiento.
El vatímetro es el dispositivo que se utiliza para medir la Potencia eléctrica de un circuito. Consta de un par de bobinas, una fija y una móvil, que giran marcando en la escala. Un vatio es igual a un julio/segundo.
Existen diversos tipos, desde los de aguja hasta los actuales de tipo digital.
Vatímetro de lectura digital (vatímetro de pinza)
A medida que la electricidad pasa por una resistencia, ya sea en corriente continua o en corriente alterna, se produce una caída de tensión que hace que se descargue el elemento generador o la batería (pila) del circuito.
Dependiendo del tiempo de utilización y del número de elementos que estén en funcionamiento a la vez en un circuito eléctrico, se producirá un mayor o menor consumo que se contabilizará calculando la potencia de todas las resistencias en el tiempo de utilización.
En los vehículos existen numerosos circuitos que tienen su origen en el acumulador eléctrico (batería) y que terminan, después de ser consumida la electricidad en la resistencia (lámparas, bobina de encendido, elevalunas, etc.), en la denominada “masa”. Esta es la parte metálica del vehículo que se encuentra a potencial cero (0 V), y es donde se conecta el borne negativo de la propia batería y de los elementos que consumen electricidad.
Existen distintos puntos donde se conectan estos cableados, que se deberán encontrar en buenas condiciones para que en los diferentes circuitos no se generen problemas de aislamiento o sobrecarga.
En las instalaciones eléctricas de corriente alterna de las viviendas, el conductor de neutro hace de teórico “retorno” de la electricidad. En realidad esto no es así ya que la corriente alterna, como se dijo anteriormente, cambia su polaridad de positivo a negativo de manera instantánea. Al neutro, tradicionalmente, también se le llama “masa”.
Existen diferentes elementos que se ponen en los circuitos electrónicos y que son muy útiles para conseguir controlar determinados circuitos eléctricos.
La resistencia es el elemento básico de un circuito electrónico y con ella se puede conseguir regular la tensión y la intensidad del circuito o derivación, ya que se produce una caída de tensión cuando la electricidad la atraviesa.
Cada resistencia electrónica tendrá un valor que se interpreta en las siguientes imágenes:
Marcada en cada resistencia se encuentran los colores que dicen la resistencia que tiene, de manera el primer color corresponde con la primera cifra, el segundo color con la segunda, el tercero con el multiplicador y el cuarto se reserva para indicar la tolerancia que tiene en cuanto a resistencia en ohmios.
Actividades
6. Buscar ejemplos de lectura de resistencias con el código de colores.
Existen resistencias de varios tipos, dependiendo de para qué se utilicen en el circuito: resistencias variables PTC o NTC, también llamadas termistores, que se pueden regular o que varían con el calor, utilizadas en los sensores de temperatura del motor; resistencias LDR, que varían dependiendo de la luz que reciben, utilizadas como interruptores; y resistencias VDR, que varían en función de la resistencia que se le aplique, utilizadas para adecuar la tensión total en los circuitos electrónicos.
Importante
Dentro de las resistencias se pueden encontrar de varios tipos: resistencias variables PTC o NTC, resistencias LDR y resistencias VDR.
El diodo es otro elemento de los circuitos y está formado por un ánodo (positivo) y un cátodo (negativo). No dejan pasar la electricidad nada más que en una dirección (del positivo al negativo).
Existen diferentes tipos de diodos: los LED cuando se polarizan emiten una luz visible; y los Zener, que cuando pasa determinada cantidad de tensión se polarizan y dejan pasar corriente en la otra dirección (del negativo cátodo al positivo ánodo).
El condensador es capaz de almacenar una pequeña cantidad de energía eléctrica que se puede descargar según las condiciones del circuito.
Otros componentes son el transistor, utilizado como interruptor, y el tiristor, que es un diodo que dispone de una puerta entre el ánodo y el cátodo que deja pasar corriente eléctrica cuando esa puerta recibe un impulso eléctrico.
Aplicación práctica
Para la instalación de las lámparas en serie en su furgoneta necesita unas herramientas básicas para realizar las operaciones. Son el pelacables, el destornillador y la cinta aislante.
Realice unos croquis de ellos y describa las medidas de seguridad básicas que ha de tener en cuenta durante los trabajos.
SOLUCIÓN
Se realizan primero los dibujos de las herramientas y después se describen las medidas de seguridad necesarias durante los trabajos.
Para pelar los cables conductores se utiliza la herramienta pelacables. Dispone de cuchillas que se amoldan a los diferentes grosores de los cables conductores, por lo que habrá que tener cuidado de no cortarse con ellas. Además, como se abre, se tendrá cuidado de no pinzar las manos o los dedos con la mordaza delantera.
Cuando se ha tomado el cable y se estira de él para pelarlo, habrá que realizar el desplazamiento hacia fuera del cuerpo para evitar un golpeo de la herramienta en el pecho.
En la unión de los cables a las lámparas se utilizará el destornillador. Dispone de una cabeza que se amolda al tipo de tornillos que se utilizan. Se tomará con una mano por el mango y se evitará poner la otra mano cerca de la cabeza, ya que está afilada y puede producir punzonamientos si se pierde o se escapa de la cabeza del tornillo. Este destornillador será de electricista, ya que dispone de aislante en el mango.
Se girará el destornillador a derechas, y se obtendrá un avance en el tornillo.
La cinta aislante deberá cubrir totalmente las uniones de los conductores que queden al descubierto, consiguiendo un aislamiento para que no se contacte con las partes activas del circuito.
Actividades
7. Dibujar un esquema con los tipos de asociaciones de resistencias eléctricas que se han explicado hasta ahora.
Con el avance de la tecnología, la electrónica y la informática, unidas íntimamente, se han conseguido fabricar muy diferentes instrumentos de medición que detectan las magnitudes fundamentales de la electricidad.
Se pueden encontrar desde el clásico polímetro, que reúne en un mismo soporte la posibilidad de medir las diferentes magnitudes de intensidad, resistencia y voltaje o diferencia de potencial, a instrumentos adaptados como la lámpara de pruebas, necesaria para identificar la continuidad de los circuitos y la existencia de fugas de tensión o voltaje; y otros como el comprobador de baterías y el densímetro, este último utilizado para determinar la densidad de cualquier líquido o mezcla química.
La lámpara de pruebas es un instrumento que se utiliza para verificar el buen estado de un circuito eléctrico o electrónico -en este caso eléctrico del vehículo-, la existencia de voltaje en él y la localización de las posibles fugas de corriente que pudiera tener. También se puede utilizar para detectar dónde se encuentran las señales de alimentación positiva o negativa en algún componente electrónico del motor.
Una salvedad importante es que no se debe utilizar cuando la tensión sea superior a 24 V (o los que indique la propia lámpara), ya que la luz de que dispone, y que sirve de identificación, puede quedar dañada.
Nota
La lámpara de prueba no se debe usar en circuitos con una tensión superior a 24 V.
La lámpara de pruebas consta de un soporte con una luz (LED) y una punta, unida al otro extremo mediante un cable, que suele ser una pinza, al ser más cómodo para trabajar.
Lámpara de pruebas
La utilización de la lámpara de pruebas sin tensión será para detectar la “parte viva” de un circuito, pero anteriormente se puede comprobar su correcto funcionamiento colocando la pinza al borne negativo de la batería y la punta al borne positivo. Si la luz se enciende, significará que la lámpara está en buenas condiciones para ser utilizada. Las mediciones siempre se realizarán en paralelo.
Siempre hay que tomar precauciones de seguridad en su utilización, y también deben ser consultadas las instrucciones y los consejos del fabricante.
Las lámparas de pruebas hoy día están en desuso, debido a que los circuitos del automóvil ya no son eléctricos, sino electrónicos y sobre estos no se debe conectar componentes que tengan resistencias altas, pues pueden dañar los mismos.
El polímetro, también llamado multímetro, combina en un mismo soporte la posibilidad de medir las tres variables de tensión, intensidad y resistencia, además de otras no fundamentales, con lo que se disminuye y facilita el trabajo, solo seleccionando el tipo de medición que se quiera realizar.
La batería del vehículo se encuentra en un extremo unida a la masa metálica por medio del borne negativo (-), y al final de cada circuito también se encuentra unida a la masa metálica.
Como ya se dijo, defectos en estas uniones con la masa metálica del vehículo generarán grandes problemas de funcionamiento en los circuitos.
Mediante este instrumento, se pueden realizar mediciones de electricidad en corriente continua (electrónica, DC) y de electricidad en corriente alterna (electricidad en baja tensión, AC).
Importante
Con el polímetro se pueden realizar mediciones de electricidad en corriente continua y en corriente alterna.
Los dos bornes/cables del polímetro son de color negro y rojo, de forma que el negro se conecta siempre al instrumento en la entrada negra (COM), denominada terminal común o “masa”. El terminal rojo se conectará en el instrumento dependiendo del tipo de medición que se quiera realizar, ya sea tensión o resistencia (V/Ω) o intensidad (10A - 2A).
La rueda central (selector) se puede mover para seleccionar el tipo de corriente eléctrica (CA/CC) y el rango en el que la medición se realizará (V, mV, μA, mA o A). La rueda HFE se utiliza en la medición de diodos y transistores en electrónica.
La lectura se realiza en la pantalla o display, con salida digital o analógica si el instrumento es de este tipo, de forma que podrá aparecer el valor de la tensión, de la intensidad o de la resistencia que se está midiendo en el circuito o en el elemento fuera de él.
Polímetro de lectura analógica y de lectura digital
Es muy importante verificar que el instrumento se encuentra en condiciones de ser utilizado, con baterías o pilas en buen estado. Los instrumentos homologados CE aseguran la calidad del instrumento y para su utilización se deberá consultar el manual de instrucciones de que dispone.
En los vehículos, la aplicación del polímetro se puede encontrar para comprobar que los circuitos están a la tensión adecuada de 12 V, así como para verificar los aislamientos, la continuidad de los circuitos y las uniones a las masas metálicas en el final de cada circuito.
Importante
El polímetro se usa en los vehículos para verificar los aislamientos, la continuidad de los circuitos y las uniones a las masas metálicas a final de circuito.
Actividades
8. Investigar el precio de varios modelos de polímetro y ver si este aparato es muy caro.
Además del polímetro que se vio anteriormente, existe un instrumento perfectamente adaptado para comprobar el nivel de carga que tiene la batería en un vehículo, siempre que se trate de lo habitual que es 12 V en corriente continua.
El funcionamiento del comprobador de baterías es muy sencillo, ya que solo se debe poner cada cable en el borne de su mismo color negro (-) y rojo (+), realizando la lectura en la pantalla que dispone o en los indicadores que tiene.
Utilización del comprobador de baterías
En los talleres de mecánica del automóvil existe además un instrumento llamado densímetro, el cual realiza la verificación de densidad del electrolito que está en el interior de la batería.
Importante
El densímetro mide la densidad del electrolito que está en el interior de la batería.
La utilización es muy sencilla, pero siempre habrá que tomar precauciones cuando se está extrayendo líquido ácido de la batería (electrolito). Los equipos de protección individual (EPI) necesarios serán el mono de trabajo o bata, las gafas protectoras y los guantes adaptados.
Se abre la tapa de los vasos, y se toma algo de electrolito con el densímetro, que marcará la densidad por medio de la bolita que tiene en su interior, cuando esta se detenga en su descenso por el interior de la pipeta.
Existe un equipo industrial que se encarga de la recarga de la batería que se utiliza en los vehículos a motor.
Para utilizar este equipo cargador eléctrico habrá que realizar unos pasos previos en la propia batería que se quiere recargar, para conseguir que se lleve a cabo en su totalidad el proceso. Además se deberán guardar unas precauciones de seguridad, ya que en los trabajos con electricidad siempre se pueden producir accidentes indeseables, de consecuencias desde leves hasta graves y muy graves.
Aunque la constitución y el funcionamiento de la batería de los vehículos se desarrollará más adelante, se puede decir que en el proceso de preparación se debe disponer de la batería en buenas condiciones de limpieza exterior, realizando la apertura de la tapa múltiple de los diferentes vasos, y con el electrolito, que es el líquido que interiormente tiene la batería, llegando hasta el nivel indicado en los propios vasos. Nunca debe rebosar el electrolito antes de la carga de la batería.
Nota
El electrolito de la batería nunca debe rebosar antes de la carga de esta.
En caso de no haber electrolito hasta el borde superior de los vasos, porque se ha evaporado, se debe rellenar con agua destilada hasta la marca. En caso de que accidentalmente rebose el electrolito, se vaciará el que se encuentre por encima de la línea marcada. Se secará, por supuesto, el sobrante que haya podido caer en la batería. Si la batería es sin mantenimiento no será necesario (ya que no se puede abrir) comprobar el nivel de electrolito.
Esta operación, debido a que se va a trabajar con electrolito ácido y electricidad, deberá realizarse como de costumbre con los EPI (guantes, gafas protectoras y mono de trabajo) adecuados, para evitar que salpicaduras caigan directamente sobre el operario.
En caso de realizar la carga con la batería dentro del coche será necesario que esté totalmente desconectada, y que no se encuentre conectado ningún circuito eléctrico del propio vehículo, realizando siempre la carga en lugares ventilados y lejos de zonas donde las eventuales chispas en los bornes de la batería puedan encender o inflamar “puntos calientes”, que provocarían explosiones y accidentes muy graves.
Una vez tomadas todas estas precauciones, se deberá poner, lógicamente, el borne rojo (positivo) del cargador en el borne positivo (+) de la batería, y el negro en el negativo (-).
El cargador dispone de dos posiciones de carga, la lenta (más recomendada) y la carga rápida, en la que en 40-60 min se puede conseguir la carga completa.
Nota
La carga lenta es mejor ya que la durabilidad de la batería será mayor, así como el número efectivo de recargas.
La batería dispone de los datos sobre el tiempo necesario que se emplea en cada recarga total, pero además se puede comprobar con el polímetro que la recarga se ha terminado, midiendo que se encuentra a una tensión igual o superior a 13,5 V. Habrá que tener cuidado también con el calentamiento del electrolito de la batería, que se controla por medio de una sonda que el cargador tiene y que se introduce por uno de los seis vasos.
Aplicación práctica
En ocasiones se pueden producir fugas de electricidad en la batería que se ha cargado con el cargador cuando se vuelve a montar en el vehículo.
Indique cómo se puede llevar a cabo la comprobación de la fuga de electricidad con la lámpara de pruebas y con el polímetro, si existe caída de tensión en el borne una vez que se ha apretado en la batería.
SOLUCIÓN
Todas las pruebas eléctricas, como siempre, se realizarán con el motor del vehículo apagado.
Se puede realizar la comprobación de la existencia de fugas en la batería montada en el vehículo por medio de la lámpara de pruebas. Hay que seguir unos pasos:
Se realiza la correcta conexión de los bornes a la batería, poniendo el polímetro en modo voltaje de corriente continua (DC). Hay que seguir unos pasos:
Los motores térmicos, de explosión de gasolina (Otto) o de combustión de gasoil (Diésel), no pueden funcionar si no se les suministra previamente un movimiento en sus cilindros por medio del llamado motor de arranque, de tipo eléctrico. El sistema eléctrico de encendido proporciona la primera energía de movimiento necesaria para que el motor mecánico mantenga su funcionamiento. A su vez, este con poleas y correas transforma el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros en giro del alternador, que nutre de energía eléctrica los puntos de consumo del vehículo, además de encargarse de cargar la batería, punto inicial de toma de energía en el arranque.
La batería del vehículo es el origen de la electricidad que se consume durante el arranque del motor térmico (de explosión o de combustión).
Cuando se gira la llave de contacto, esta actúa de interruptor dando paso a la electricidad acumulada en la batería, cerrando el circuito un instante y haciendo que el relé actúe sobre los contactos y se desplace el piñón que se acopla al volante de inercia del motor.
Este primer movimiento de rotación del motor eléctrico hace que se inicie el movimiento de la distribución, la admisión de combustible y el salto de la chispa eléctrica en las bujías, si el vehículo dispone de ellas.
Es el encargado de suministrar la electricidad a todos y cada uno de los circuitos que tiene el vehículo a partir de la batería, utilizando el alternador para recargarla cuando el motor de explosión o combustión, que genera el movimiento de desplazamiento, está funcionando.
Importante
El circuito de carga lo forman el regulador de tensión y el generador o alternador.
El circuito de carga está formado por varios elementos:
Actividades
9. Investigar si al hablar de la correa de periféricos y la correa de distribución estamos haciendo referencia a lo mismo.
Es un acumulador de electricidad a partir del cual se toma la corriente que se utiliza en todo el vehículo. Los propios mecanismos se encargan de recargarla con el movimiento del alternador y por medio de la distribución, y es necesaria siempre para iniciar el arranque y el movimiento del vehículo.
Dispone de dos bornes (positivo y negativo), que se encuentran unidos a unos tanques de electrolito compuestos de ácido sulfúrico, en un 34 %, y agua destilada, en un 66 %, y que permiten la disociación de las cargas positivas y negativas que recibe de la carga del alternador.
Bornes rojo y negro de la batería
Dentro del baño de electrolito se disponen unas placas separadas con aislante, siendo unas positivas y otras negativas, conectadas según se observa en las siguientes imágenes:
Las características que definen cualquier batería son la tensión, la capacidad y la intensidad máxima que se puede conseguir con ella.
La tensión de 12 V se consigue con los seis vasos que tiene la batería, multiplicada por los 2 V que cada vaso puede proporcionar, ya que se encuentran dispuestos en serie. La capacidad (Ah) de la batería está definida por la cantidad de intensidad de descarga eléctrica que es capaz de suministrar, a una temperatura de 25 ºC, durante 20 h de utilización. Por último, la intensidad eléctrica máxima, medida en amperios, que se puede conseguir con una batería será la que es capaz de suministrar durante un periodo de 210 s.
El nivel de electrolito debe llegar hasta dos centímetros por encima de las placas de la batería, ya que con el calentamiento del vehículo en su utilización se puede llegar a evaporar parte del líquido. Se deberá rellenar siempre solo con agua destilada, cuando se trata de una batería con mantenimiento.
Nota
Cualquier batería acumuladora se puede recargar con equipos adaptados.
Existen también en la actualidad baterías de vehículos sin mantenimiento, que se encuentran encapsuladas herméticamente, con características especiales de construcción en las placas, que permiten que la pérdida de electrolítico sea casi mínima.
Baterías con y sin mantenimiento
La batería se descarga por la utilización, y su duración siempre estará en función del número de veces que se usa en los arranques, horas de utilización sin movimiento del motor, cuidado y mantenimiento. Los bornes hay que mantenerlos limpios para evitar la sulfatación.
Las características que definen la batería eléctrica y la forma de utilización siempre están indicadas en las instrucciones escritas en el mismo equipo o en papel separado, que de manera obligada debe proporcionar el fabricante.
Aplicación práctica
Llegó un cliente al taller de automoción en el que trabaja para que se revise el estado de la batería, ya que tiene problemas a la hora de arrancar su vehículo.
Investigando, ha observado que la batería tiene el nivel de líquido electrolito muy bajo y es posible que los terminales (bornes) se hayan sulfatado. Se trata de una batería con mantenimiento. Describa las operaciones de llenado y protección de bornes para que la batería vuelva a funcionar correctamente, completándolo con unos sencillos dibujos de las operaciones.
SOLUCIÓN
Si se realiza el mantenimiento de la batería sin desmontarla del vehículo, que es lo más habitual, este deberá estar totalmente parado para evitar descargas eléctricas o movimientos. Hay que seguir unos pasos:
Los grupos de placas positivas se encuentran conectadas al borne positivo (de mayor tamaño), y las negativas al borne negativo. A partir de ellos se toma la electricidad de corriente continua de 12 V de tensión, aunque se pueden realizar agrupaciones de baterías para conseguir otros voltajes distintos, con la salvedad de que todas sean de la misma capacidad y características.
Importante
En una batería se debe tener cuidado que los conectores estén limpios y que los polos también estén firmemente unidos a ellos.
Aplicación práctica
Se necesita en el taller de reparación mecánica en el que trabaja un voltaje de seguridad de 24 V, por lo que se hace necesario agrupar unas baterías de 55 Ah de capacidad para conseguirlo.
Indique cómo habría que conectarlas y cómo realizaría la comprobación de la tensión obtenida mediante el polímetro.
SOLUCIÓN
Las baterías, que son acumuladores de electricidad, se pueden asociar de tres maneras diferentes: en serie, en paralelo y en forma mixta.
Teniendo en cuenta que cada batería tiene 12 V de tensión, si se colocan dos en paralelo, según el esquema, se obtendrán en el extremo de cada una 12 V, mientras que si se conectan en serie se obtendrán 24 V.
El tipo de medición que se quiere realizar es de tensión (V). Se pondrá la rueda central (selector) en la posición de V/Ω, en corriente continua (DC).
Los terminales/cables del polímetro son uno de color negro y otro de color rojo. El terminal negro se conecta al instrumento en la entrada negra (COM), denominada terminal común o “masa”, y el otro extremo al borne negro de la primera batería. El terminal rojo se conecta en el borne rojo del polímetro (V/A DC) y el otro extremo en el borne rojo de la segunda batería.
Se realiza la lectura en la pantalla, y se observa que es de 24.0 V de tensión, o una cifra muy aproximada.
Es importante seleccionar el régimen de lectura del polímetro en la rueda selectora central para evitar pensar que se tiene por ejemplo 0,24 V o 240 V.
Actividades
10. Pensar que el polímetro es un instrumento muy interesante y muy útil en el oficio de mecánico y electricista, y explicar los usos que tiene.
De tipo eléctrico, tiene la misión de iniciar el movimiento en el motor térmico, tomando la electricidad de la batería. Su característica principal es su gran fuerza cuando se enciende (par de arranque elevado).
Este motor de arranque está acoplado a un relé, que se encarga de acoplar, con las propiedades de los electroimanes, el piñón móvil al volante de inercia del motor de explosión o combustión interna al que se pretende iniciar el movimiento.
Cuando se pone en funcionamiento el circuito, por medio de la llave de contacto, el relé toma electricidad en la bobina creando un campo magnético que atrae la parte móvil (núcleo) hacia los bornes de contacto, alimentando el motor de arranque e iniciando el giro. El mismo movimiento del núcleo móvil hace bascular la articulación (horquilla) que va unida al piñón, la cual queda acoplada al volante de inercia, iniciando el giro del motor térmico.
Una vez iniciado el movimiento del motor térmico, la llave de contacto vuelve a su punto de reposo, abriéndose el circuito, dejando de dar paso a la electricidad en la bobina del relé. Esto hace que el núcleo móvil bobinado se desplace hacia atrás mediante el muelle de retroceso, con lo que el piñón se desacopla del volante de inercia del motor térmico, dejando de funcionar el motor de arranque eléctrico hasta un nuevo encendido.
El motor eléctrico consta de dos partes fundamentales como son el rotor, que se mueve, y el estator, que permanece en reposo (quieto).
Importante
El rotor y el estator son las partes fundamentales del motor eléctrico que forma parte del motor de arranque.
Cuando se proporciona electricidad al arrollamiento de cable conductor de la bobina del motor, se crea un campo magnético que hace girar al rotor, transformándose la energía eléctrica en energía mecánica de giro, aprovechable para transmitir el movimiento circular a circular mediante ruedas dentadas, o circular a lineal mediante poleas y correas.
Como ya se dijo, el motor eléctrico tiene el mismo principio electromagnético que el generador, pero en este caso se aprovecha de la electricidad para realizar el giro.
Actividades
11. Investigar sobre las diferentes formas de transformación de movimiento mecánico.
Aplicación práctica
Un vehículo, estando en el taller mecánico, no arranca. Las causas pueden ser múltiples, pero se han de ir descartando. Se suele iniciar la investigación en el motor de arranque, identificando si funciona por medio de las conexiones individuales de su motor y de su relé.
Utilice la lógica de la electricidad para describir cómo se comprobaría el buen o mal funcionamiento de los dos elementos de que consta el motor de arranque, sabiendo que para el funcionamiento se debe conseguir el circuito eléctrico cerrado.
SOLUCIÓN
Se deberá desmontar de sus soportes al vehículo el grupo del motor de arranque que se ha de comprobar. Se separan los dos elementos (motor y relé) que se encuentran unidos por un cable.
Se tendrá que determinar si el fallo es debido al relé o al propio motor eléctrico de arranque:
1. En el relé se deberán conectar cables conductores que harán de puente con la batería del vehículo de la siguiente manera:
2. En el motor eléctrico se deberán conectar también cables conductores, que harán de puente con la batería, de la siguiente forma:
También llamado generador, porque genera electricidad con el movimiento de su rotor, el alternador es el encargado de suministrar electricidad a los elementos del vehículo que funcionan con ella. Esta electricidad generada se emplea en elementos básicos y principales, como las luces de alumbrado y encendido del motor, y auxiliares, como el funcionamiento del limpiaparabrisas y elevalunas eléctrico; encargándose igualmente de realizar la carga de la batería cuando el motor térmico (de explosión o de combustión) está funcionando.
Hace años se sustituyó en los vehículos la dinamo de corriente continua por el alternador, ya que se consigue la misma carga con menor peso, siendo posible la carga de la batería incluso cuando en las ciudades se encuentra el vehículo al ralentí.
Nota
Una dinamo es un generador de energía eléctrica de corriente continua.
El alternador, con la correa que lleva acoplada, genera el movimiento de la bobina que tiene para, aprovechando la inducción electromagnética que se produce en un conductor movido en el interior de un imán, generar electricidad que se pueda aprovechar.
El alternador pertenece como ya se sabe al circuito de carga compuesto además por la batería, el motor de arranque y el regulador de tensión. Este último es el encargado de hacer que la tensión de la corriente eléctrica que genera el alternador se mantenga a 12 V de manera constante. El regulador se conecta al alternador por sus respectivos bornes positivos.
La unión del alternador a la batería que ha de recargar se realiza asimismo por los bornes positivos de estos.
Para cerrar los distintos circuitos, se utilizan las partes metálicas del propio chasis o carrocería del vehículo en la denominada “masa”.
Como mantenimientos básicos a realizar al alternador se encuentra la sustitución de las escobillas por donde se extrae la electricidad, así como pequeños desajustes en el entrehierro del estator y el rotor, debidos a los movimientos y vibraciones que se producen en el vehículo durante su funcionamiento.
El montaje habitual del alternador es unido al bloque motor, cerca de la distribución que mueve los elementos principales de admisión y escape de combustible en los cilindros donde se produce la explosión o combustión de la mezcla.
Montaje del alternador en el bloque motor
Importante
El alternador se suele montar en el bloque motor, cerca de la distribución que mueve los elementos principales de admisión y escape de combustible en los cilindros.
La correa, llamada secundaria o de periféricos del motor, produce el movimiento de algunos elementos entre los que se encuentra el alternador. Para mantener la tensión correcta, la correa utiliza una polea tensora que sirve además para realizar el cambio de esta cuando ya está deteriorada por el tiempo.
Actividades
12. Exponer cómo funciona interiormente la dinamo de una bicicleta que enciende la luz delantera cuando se acopla al movimiento circular de la rueda.
Aplicación práctica
La batería del vehículo de un cliente ha tenido que ser recargada en tres ocasiones durante el último año, por lo que se plantea si el problema es debido al alternador que la recarga durante el funcionamiento del motor.
Realice una descripción de los pasos a seguir para el desmontaje del alternador eléctrico que tiene el motor térmico del vehículo, y su posible sustitución por otro.
SOLUCIÓN
El primer trabajo es identificar dónde se encuentra el alternador. La localización es cerca de las correas de distribución, y se encuentra acoplado a la correa de periféricos que lo hace funcionar.
Existe una polea tensora que hace que la correa se encuentre con la tensión correcta y se consiga el rozamiento de esta en todas las poleas que mueve.
Según el tipo de vehículo, la facilidad o dificultad de montaje y desmontaje de esta correa siempre dependerán de la accesibilidad que se tenga en cada modelo. De todas formas, hay que llevar a cabo unos pasos determinados:
Este sistema es complementario con el anterior de arranque y carga, ya que consiste en realizar el encendido del motor térmico montado en el vehículo.
Se encarga de mantener también el funcionamiento del motor en las condiciones necesarias para conseguir que aunque el régimen de funcionamiento varíe, se disponga de energía eléctrica que suministre la chispa a la mezcla de combustible y mantener el motor térmico encendido.
La electricidad para el encendido del motor eléctrico que dará paso al motor térmico se toma de la batería, donde se almacena, como ya se sabe, tanto para este arranque como para el funcionamiento de otros elementos que se encuentran en el vehículo.
La llave de contacto, al girarse, cierra el circuito en un instante haciendo que la bobina de encendido transforme la electricidad de bajo voltaje en la batería en alta tensión (voltaje), por medio de los arrollamientos que tiene. Es la aplicación del transformador.
El distribuidor reparte la electricidad a las bujías por medio del giro del ruptor (platinos), efectuando el paso de corriente a cada una de las bujías de manera secuencial. Este distribuidor tiene un condensador acoplado en el que se guarda electricidad. La puesta a masa es importante en el inicio y en el final del circuito para que exista un lugar por donde cerrar el circuito.
Importante
La puesta a masa se realiza en el polo negativo de la batería, y al final de cada circuito de consumo de electricidad.
La resistencia en serie que se coloca se amoldará, en cada caso, a las características del circuito.
Este primer elemento del circuito de encendido del motor de combustión es un transformador eléctrico encargado de convertir la baja tensión de 12 V de la batería en alta tensión, para provocar la chispa eléctrica en la bujía que inflamará la mezcla de combustible y aire en los motores de explosión Otto o a gasolina. Los motores de combustión diésel no necesitan bujías al incendiarse la mezcla por inyección de gasoil directamente en el aire precalentado en el interior de los cilindros del bloque motor.
Importante
Los motores diésel no tienen bujías porque no las necesitan ya que en estos la mezcla se incendia por inyección de gasoil directamente en el aire precalentado en el interior de los cilindros del bloque motor.
Como cualquier transformador, debido a la propiedad magnética de la electricidad, la bobina de encendido consigue con los dos arrollamientos de cable conductor (primario y secundario) variar la tensión en la corriente, adaptándola a las características que se necesitan.
La bobina consta de una barra metálica de hierro dulce sobre la que se enrollan dos cables conductores. El primario está formado por un hilo grueso, de aproximadamente 1mm de diámetro, enrollado unas 200 veces; y el secundario por hilo más mucho más fino (de diámetro 0,08 mm), enrollado unas 20.000 veces. La relación entre bobinados primario y secundario en cuanto a vueltas alrededor del núcleo de hierro dulce puede variar entre 60 y 150.
Entre cada una de las bobinas y el núcleo existe un aislamiento de resina sintética o aceite mineral, que además favorece la refrigeración para bajar las altas temperaturas que se producen en el interior, por el ya conocido Efecto Joule. El recipiente es metálico y totalmente estanco y hermético para evitar contaminaciones o pérdidas.
El borne positivo se conecta al cable positivo de la batería, como siempre, y el borne negativo se une al condensador que lleva acoplado el distribuidor de corriente de las bujías de encendido. Este condensador se encarga de reforzar el campo magnético del enrollamiento primario, absorbiendo también parte de la energía que se emite al funcionar el distribuidor.
Por la parte superior de la bobina se extrae la corriente de alta tensión transformada en el secundario por medio del cable de alta, llegando al distribuidor encargado de dar paso a la electricidad, secuencialmente, para el funcionamiento de las bujías.
Existen bobinas que disponen de tres arrollamientos, dos primarios y uno secundario.
Una de las bobinas primarias (la auxiliar) se utiliza solo durante el momento del encendido, y hace que la tensión en el primario sea mayor y en el secundario también. Se compensa con la bobina primaria auxiliar la gran caída de tensión o consumo que se produce cuando se acciona el motor de arranque, que consume mucha electricidad en el encendido. Esta bobina auxiliar se desconecta una vez que se ha realizado el encendido del motor de explosión, cuando la llave de contacto vuelve al origen y abre el circuito de encendido.
Este elemento realiza una distribución de la electricidad por medio del giro del ruptor, dando electricidad a las bujías en el orden y en el momento necesario para cada régimen de funcionamiento del motor térmico, en el desplazamiento del vehículo.
Su utilización está dejando paso a otros sistemas de encendido, pero que en la actualidad aún se emplea en muchos de los vehículos con motor térmico de explosión Otto.
El distribuidor, o delco, está acoplado al árbol de levas mediante una rueda dentada (piñón) de manera que, con el giro de la distribución, este envía la electricidad secuencialmente a cada una de las bujías que emiten la chispa eléctrica que enciende la mezcla de gasolina y aire precalentado por compresión, en los cilindros del motor.
Tiene además unos elementos llamados regulador centrífugo y regulador de vacío, que se encargan de regular la velocidad de giro del ruptor, para adecuar el salto de la chispa cuando se acelera o se frena el vehículo durante la marcha.
En el esquema de funcionamiento siguiente, se puede observar que al tratarse en este caso de cuatro cilindros, el ruptor reparte la electricidad de alta tensión en cuatro puntos mediante su giro.
Actividades
13. Encontrar en internet algún otro esquema de encendido para un número superior de bujías en el motor de explosión.
El distribuidor de tipo inductivo está formado por numerosas piezas, y es un elemento necesario en los sistemas de encendido convencionales; pero con los avances de la electrónica se ha conseguido sustituir casi completamente. Con el siguiente despiece de la imagen, se puede tener más información sobre este elemento del motor, que desaparecerá en pocos años.
Nota
Los avances de la electrónica han provocado que el distribuidor de tipo inductivo esté en desuso.
Se encargan de llevar la electricidad de alta tensión generada en la bobina de encendido hacia la parte superior de la bujía, que emitirá una chispa de encendido de la mezcla en el motor de combustión.
Están realizados con un alto aislamiento ya que deben ser duraderos, protegiendo a la vez de contactos fortuitos por personas que estén manejándolos con el motor en marcha, aunque esta práctica es del todo no recomendable. No hay que olvidar que la tensión que se transporta es muy alta, de alrededor de 12.000 a 15.000 V, cuyo valor es peligrosísimo, pudiendo esta tensión producir la muerte de una persona.
El número de cables de alta está en función del número de bujías que hay que alimentar, que será el mismo que de cilindros de explosión.
Además, existe otro cable que es el que lleva la corriente del secundario de la bobina a la entrada superior del distribuidor, en el centro de este.
Importante
Además de los cables de alta existe otro que lleva la corriente del secundario de la bobina a la entrada superior del distribuidor.
En el montaje de los cables, desde su salida en la parte superior del distribuidor hasta la correspondiente bujía del cilindro, se puede observar en el siguiente esquema.
Aplicación práctica
Uno de los trabajos de esta mañana en el taller mecánico que regenta consiste en realizar el cambio del distribuidor de un vehículo turismo, ya que el motor térmico no arranca por haberse humedecido el que tiene, con lo que la conexión eléctrica no se realiza correctamente. Aprovechará para colocar unos nuevos cables de alta, y renovar toda esa zona del circuito de encendido del motor de explosión.
Escriba los pasos a seguir en el desmontaje de los cables de alta y la colocación de los nuevos.
SOLUCIÓN
Existen cinco cables de alta, uno que se une a la parte superior de la bobina de encendido y otros cuatro que se unen cada uno a una bujía, situadas en la parte superior de la culata del motor de explosión de gasolina. Recordar que el motor de combustión de gasoil no necesita bujías.
Se toman las medidas de protección personal. En este caso se necesitarán guantes y el ya conocido mono de trabajo.
En estos trabajos hay que ser muy metódico ya que un montaje desordenado de los cables de alta provocaría que la chispa de encendido se produjera de manera descoordinada entre el movimiento del distribuidor y el del árbol de levas.
Teniendo en cuenta esto, se procederá así:
De esta forma, aunque parezca muy simple, se pueden evitar muchos de los problemas que se presentan en los desmontajes y montajes de elementos en el vehículo.
La chispa eléctrica que se produce en cada uno de los cilindros de explosión del motor está provocada por la bujía. Se debe cuidar especialmente ya que tiene una vida útil que en ocasiones se puede reducir mucho por las condiciones del medioambiente donde se encuentre el vehículo y del funcionamiento de régimen del motor.
Se encuentran en la parte superior del motor, unidas a la culata, la cual es el soporte de los elementos de inyección y generación de chispa eléctrica que hace explosionar la mezcla combustible.
Actividades
14. Investigar por qué los motores de combustión diésel no necesitan bujías.
Se considera esencial para el operario mecánico conocer claramente el funcionamiento y la forma de limpiar y/o cambiar las bujías, ya que la sustitución es parte importante en el mantenimiento del vehículo a motor.
Bujía, vista por abajo
La electricidad necesaria para el funcionamiento de la bujía le llega desde el cable de alta, a cuyo extremo se sitúa el distribuidor. La chispa se produce en una zona al aire, entre el llamado electrodo central y una plaquita que se llama electrodo de masa. Su colocación se realiza mediante la zona roscada macho de que dispone, contando también la bujía con un aislante a base de porcelana.
Nota
Las bujías suelen contar con un aislante a base de porcelana.
En su forma externa tiene una tuerca que se utiliza para el montaje y desmontaje de esta en el motor, ya que quedará roscada en el bloque motor y embutida en la culata.
Las zonas y elementos de la bujía se pueden observar en el siguiente esquema:
En el reglaje de las bujías, la zona donde se produce la chispa eléctrica debe tener una separación adecuada, siendo necesario cumplirla siempre si se pretende que la bujía se encuentre en buenas condiciones cuando esté en funcionamiento el motor. Esta separación se puede medir con una galga de espesores.
La galga es un instrumento calibrado que se utiliza para verificar la separación de dos elementos e investigar sobre el tamaño de radios exteriores, interiores y roscas existentes en las piezas en general. La galga es el espesor del objeto en micras multiplicado por cuatro. De esta manera un espesor de 50 micras sería una galga 200.
Galga de espesores
Actividades
15. Consultar y representar imágenes de diferentes tipos de galgas que existen en la ingeniería mecánica.
Las bujías se emplean también para evacuar parte del calor que se genera por la combustión de los gases, encontrándose por esta razón una clasificación según el grado térmico que tengan. Existen bujías de tipo frío y de tipo caliente.
La bujía fría se suele utilizar en motores de altas revoluciones (motores de competición), y posee un aislante grueso y corto, de forma que el calor se extrae más rápidamente. La bujía caliente, en cambio, evacua más lentamente el calor al ser su aislante en forma puntiaguda y más largo que el anterior tipo.
Se obtienen ventajas en las bujías dependiendo de la forma en que está dispuesto el electrodo de masa con respecto al electrodo central.
El aspecto de una bujía utilizada es la que hace identificar los posibles problemas en su utilización. Para cada situación existe una imagen, pero cuando una bujía presenta un color grisáceo y castaño significa que su funcionamiento es normal y el arranque se realiza correctamente.
Aspecto bueno de una bujía
Importante
Si la bujía presenta un color grisáceo o castaño es que el funcionamiento es correcto y el arranque es normal.
Actividades
16. Realizar una búsqueda en internet de fotografías donde se aprecien los diferentes grados de desgaste de las bujías.
La conveniente fuerza con la que las uniones de elementos roscados están realizadas, cuando se realiza en este caso el cambio de las bujías, debe comprobarse con la llave dinamométrica. Esta tiene un indicador en el que se puede regular la fuerza necesaria en cada par de apriete.
Llave dinamométrica
Se acopla la llave a la cabeza del tornillo o tuerca, girando ligeramente en avance. El sonido del tope se escucha cuando se ha alcanzado el apriete que se ha fijado anteriormente.
Aplicación práctica
El motor del vehículo que está revisando suena muy mal, como que “se ahoga”. Una de las revisiones que debe efectuar es la comprobación del circuito de encendido del motor de explosión, con lo que echarle un vistazo a las bujías no está de más.
Escriba una descripción de las operaciones que ha de realizar para la extracción de las bujías y su conveniente limpieza.
SOLUCIÓN
Las bujías, como ya se sabe, se encuentran en la parte superior del motor de explosión, roscadas a un taladro roscado hembra en el bloque motor.
El vehículo debe estar totalmente parado y frío, para que no se produzcan descargas eléctricas, que en este caso serían de alto voltaje en la bujía.
Quitar los cables de alta del casquillo de conexión de cada una de las bujías, marcando claramente el orden de los cables, para identificarlos y colocarlos en el orden correcto posteriormente.
La extracción es sencilla siempre que se disponga de las herramientas apropiadas. Una llave de vaso tipo cardán, acoplada a un mango, es necesaria para desenroscar la bujía de su situación en el motor.
Es muy importante realizar esta operación con la linealidad correcta para que no se produzcan deformaciones en el choque con la cavidad. Hacerlo lentamente pero con seguridad.
Una vez extraída la bujía habrá que observar el nivel de deterioro de la base, ya que de su aspecto se pueden sacar conclusiones de por qué está funcionando mal el sistema eléctrico de encendido del vehículo a motor.
Si se van a cambiar las bujías, cambiar las cuatro, y disponerlas de las características que el fabricante del vehículo recomienda.
Si se van a montar las mismas bujías, porque se encuentran en buenas condiciones, limpiarlas y dejarlas secar antes de introducirlas de nuevo en su cavidad roscada.
Comprobar con la llave dinamométrica que el apriete es el correcto. Estos datos los proporciona el fabricante en el catálogo del vehículo, ya que se trata de una operación de seguridad. De esta manera se evitará que al estar el elemento roscado poco apretado la unión se pueda soltar, o que al estar muy apretado se deforme en longitud la rosca del tornillo y se pueda romper.
Aplicación práctica
Usted trabaja en un taller de automoción tuning. Debe realizar el montaje de unas bujías especiales de competición en el vehículo del cliente. Estas bujías, de tipo frío, están especialmente construidas con una separación mínima entre los electrodos central y de masa, que favorecen la rapidez de salto de la chispa para conseguir más revoluciones y más potencia en el motor.
Describa las operaciones de comprobación de la separación de electrodos mediante una galga.
SOLUCIÓN
Se debe tomar la bujía con la mano izquierda, evitando que se mueva en exceso.
Con la otra mano se despliega el juego de galgas, tomando una que hará de aproximación.
Desplazar la galga en el espacio entre electrodos, no forzando la maniobra. Se deberá probar con la galga superior y con la inferior en la idea de acotar exactamente las dimensiones.
Con los datos de la galga, que será su dimensión marcada en ella, se comprueba que es la necesaria para conseguir la chispa eléctrica.
El encendido convencional se encuentra montado en muchos de los vehículos que circulan por las carreteras, pero los avances de la electrónica han hecho que quede, como se dijo, un poco relegado. Para motores normales de cuatro cilindros y rpm máximo de 10.000, la solución convencional es correcta, pero con un mayor número de cilindros y revoluciones del motor se encuentran problemas de funcionamiento en la bobina a régimen elevado debido a las condensaciones, residuos de las combustiones, suciedad y otras causas menores que pueden llegar a disminuir la tensión eléctrica que se necesita.
La ayuda electrónica en el encendido del motor viene a sustituir al encendido convencional ya que se consiguen hasta 24.000 saltos de chispa por minuto en las bujías, por lo que el ruptor no está sometido a tanta carga eléctrica.
Se consigue una mayor durabilidad por el menor número de averías, eliminado también el condensador asociado al distribuidor que se necesitaba en los posibles defectos de corriente en el arrollamiento de la bobina del primario.
Nota
Con la ayuda electrónica en el encendido del motor se consiguen hasta 24.000 saltos de chispa por minuto en las bujías.
El encendido electrónico sin contactos es un sistema que sustituye el ruptor de tipo mecánico secuencial por un generador de impulsos inductivo o uno llamado de efecto Hall, que envía la señal a la unidad electrónica que controla el corte de corriente en el primario de la bobina. Se consiguen hasta 30.000 chispas por minuto en las bujías, disminuyendo el trabajo eléctrico (impedancia) en los arrollamientos primario y secundario de la bobina de encendido, con una elevación de la tensión más rápida. El generador de efecto Hall dispone de un sensor inductivo que emite una señal.
Actividades
17. Investigar en internet qué es el efecto Hall en el encendido de los vehículos a motor y en qué se diferencia del generador de impulsos inductivo.
El sistema de encendido electrónico integral consigue, sin la utilización de mecanismos, un control exacto de actuación. Se eliminan los reguladores centrífugo y de vacío además del ruptor que generaba los impulsos. Una centralita electrónica distribuye las señales eléctricas pulsatorias para poner la chispa necesaria en cada bujía, en el momento ideal. Este tipo de sistema carece de mantenimiento.
El encendido electrónico para inyección de gasolina dispone de múltiples sensores que se gobiernan desde la Unidad Electrónica de Control (UCE), la cual recibe señales de entrada, emitiendo señales de salida. En los sistemas de inyección de gasolina y también en los sistemas de inyección de gasoil, la electrónica ha tenido mucho que ver en la evolución, ya que mediante la UCE del vehículo se puede controlar y decidir qué elemento y a qué régimen debe funcionar.
La cantidad de combustible a inyectar y la emisión de la chispa por parte de la bujía se deciden electrónicamente, siempre dependiendo del régimen de funcionamiento del motor, desde el arranque en frío hasta la máxima aceleración, pasando por el ralentí o el régimen de marcha continua en cualquier marcha.
Por último, el encendido por descarga de condensador está aplicado a motores que deben tener un alto número de revoluciones por minuto y que por tanto provocan una gran tensión en las bujías. En los vehículos de competición de velocidad, el condensador se descarga directamente en las bujías con una duración muy corta, por lo que este sistema es más propenso a tener problemas de encendido.
Actividades
18. Realizar un cuadro-resumen donde se indiquen las ventajas de los nuevos sistemas de encendido del motor de explosión.
Los fusibles y los relés son dos elementos que se pueden encontrar en los circuitos eléctricos, y se encargan de actuar en la seguridad, el primero, y para conseguir movimientos automáticos, el segundo.
Son muy útiles en los vehículos a motor, ya que realizan la función por sí mismos, debido a su forma constructiva.
El fusible es un elemento muy importante en los circuitos eléctricos y electrónicos ya que mediante él se puede regular el exceso de intensidad que circula. Por una intensidad de corriente elevada se produce un calentamiento en el material conductor, debido al Efecto Joule, que puede ser muy perjudicial. En ese caso el fusible se rompe por fusión, abriendo el circuito en ese punto.
Importante
Los fusibles tienen como misión regular el exceso de intensidad que puede haber en un circuito eléctrico.
El fusible siempre se coloca en serie dentro del circuito.
Su punto de fusión es inferior al de los conductores del circuito. Un tipo de fusible está construido de material plomo y colocado en el interior de una ampolla de cristales de sílice, para evitar que la rotura del cable salga al exterior y pueda provocar un accidente.
Otros tipos de fusibles del coche
Para una misma intensidad, existen dos tipos de fusibles:
En los vehículos, la aplicación del fusible es en todos y cada uno de los circuitos del vehículo, y se colocan en la caja de interconexiones o caja de fusibles.
Caja de fusibles de un coche
Decir que en las instalaciones de las viviendas y los edificios, que utilizan corriente alterna (CA), los fusibles ya no se instalan, pero en las reformas de muchas de ellas pueden aparecer, aunque deberían de ir sustituyéndose progresivamente por interruptores magnetotérmicos, en beneficio de la seguridad de las personas y de las propias instalaciones.
Nota
En las viviendas los fusibles se han sustituido por interruptores magnetotérmicos, que son más seguros.
El relé es un elemento eléctrico de funcionamiento mecánico.
Se pueden aprovechar las características magnéticas de la electricidad no solo en el movimiento de rotación de los motores eléctricos, sino también para conseguir determinados movimientos que abran o cierren circuitos, actuando automáticamente.
En los vehículos, la aplicación del relé es como componente del circuito de arranque del motor de combustión interna, junto con el motor eléctrico de arranque.
Como ya se ha comentado, por un lado el movimiento de un hilo conductor dentro de un campo magnético (imán) genera una corriente eléctrica inducida; en el caso contrario, si esa corriente se pasa a través de un hilo conductor y se hace un arrollamiento alrededor de una masa metálica, producirá un campo magnético, convirtiéndose este en un imán electromagnético.
Como los imanes se sienten atraídos por los metales, se puede crear un imán artificialmente mediante una bobina, consiguiéndose que se mueva en la dirección de un metal colocado a propósito, ya que lo atrae.
Los relés son muy utilizados en la industria en general para abrir o cerrar los contactos de los interruptores, para de esa forma abrir o cerrar el paso de la electricidad al circuito. Con ello se pueden conseguir interruptores a la conexión, que cierran el circuito cuando hay paso de electricidad en el relé que los controla, e interruptores a la desconexión, que abren el circuito cuando actúa el relé que también los controla.
Sabía que…
El relé fue inventado por el físico estadounidense Joseph Henry, en 1835.
Para conseguir que el relé vuelva a su posición inicial de reposo, se dispone un muelle acoplado que lo hace volver hacia atrás cuando se ha eliminado el paso de corriente a la bobina, momento en el cual el relé ya no es un imán.
Cuando se estudió el relé que se encuentra acoplado al motor de arranque se vio que el movimiento hacía desplazar un piñón para que se acoplara al volante de inercia del motor térmico de explosión o combustión.
Actividades
19. Recordar los elementos fundamentales del sistema de encendido convencional, realizando un dibujo en el que aparezcan los elementos y el recorrido de los cables eléctricos.
La aplicación de la electricidad en los vehículos a motor está muy desarrollada, y se beneficia de las propiedades magnéticas de esta para conseguir coordinar los movimientos mecánicos que se producen, y realizar el movimiento.
Las magnitudes eléctricas básicas están relacionadas por la Ley de Ohm, que tanto en corriente continua como en corriente alterna tienen numerosas aplicaciones en la vida cotidiana de las personas.
La tensión, la intensidad, la resistencia y resistividad, junto con la potencia eléctrica y el magnetismo, son necesarias, y su conocimiento es esencial para entender cómo funcionan los vehículos.
Los instrumentos de medición y verificación eléctrica simples se reúnen en el polímetro, que dispone, en un mismo soporte, de la posibilidad de realizar mediciones en los circuitos de corriente continua de los vehículos. El comprobador de baterías y la lámpara de pruebas completan el juego de instrumentos.
La batería, el motor de arranque, con el relé que tiene incorporado, y el alternador son los componentes del circuito de arranque y carga del motor térmico que se monta en los vehículos, siendo la electricidad el elemento fundamental para conseguir el primer movimiento.
Existen elementos que ayudan a conseguir movimientos como es el caso del relé, cuya aplicación se basa en el efecto magnético de la electricidad. El fusible controla que la intensidad eléctrica en los circuitos no supere cierto valor, ya que provocaría con su rotura la apertura.
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. La Ley de Ohm relaciona magnitudes eléctricas. La fórmula es:
a. Intensidad por tensión igual a resistencia.
b. Intensidad entre resistencia igual a potencia.
c. Voltaje igual a resistencia por intensidad.
d. Resistencia entre intensidad igual a voltaje.
2. La propiedad que tiene cada material para permitir el paso de electrones a través de él se denomina…
a. … inductancia.
b. … resistencia.
c. … capacitancia.
d. … resistividad.
3. Relacione los tipos y elementos fundamentales en las aplicaciones de la electricidad con los conceptos que las definen.
a. Corriente alterna.
b. Transformador.
c. Generador.
d. Corriente continua.
e. Motor.
f. Batería.
4. Con la colocación de las resistencias en paralelo en los circuitos eléctricos…
a. … cada lámpara emitirá la misma cantidad de luz.
b. … se facilitará el cálculo de potencia.
c. … no se podrá quitar ninguna lámpara, al apagarse todas.
d. … la intensidad eléctrica se reparte entre todas.
5. Para realizar la medición de tensión (voltaje), el instrumento se debe colocar respecto al circuito…
a. … en paralelo, con carga.
b. … fuera de él, en paralelo.
c. … en serie, con las pinzas en cada uno de los conductores.
d. … en serie con el interruptor cerrado.
6. La potencia eléctrica se puede obtener relacionando la intensidad y la resistencia, y se mide…
a. … en ohmios por julio.
b. … en segundos de utilización del circuito, para una misma relación I/R.
c. … en voltios (W).
d. … en vatios.
7. Complete:
En los vehículos existen numerosos circuitos que tienen su origen en la _________ y que terminan, después de ser consumida la electricidad en las _________, en la denominada _________. Esta parte metálica del vehículo se encuentra a _________ cero.
8. Con la lámpara de pruebas se puede verificar el estado de los circuitos eléctricos del vehículo para…
a. … el cálculo de la intensidad que lo recorre.
b. … verificar la existencia de resistencia.
c. … la iluminación de las zonas oscuras.
d. … la localización de fugas de corriente.
9. Antes de realizar la carga de la batería esta se debe encontrar…
a. … con el electrolito hasta el borde de los vasos, añadiendo si no se llega al borde.
b. … limpia de suciedad, aunque puede estar húmeda.
c. … rellenada de agua destilada hasta la marca del vaso.
d. … colocada con los bornes rojo y verde, conectados correctamente.
10. La batería del vehículo es capaz de suministrar una tensión de…
a. … corriente continua a 12 V.
b. … 13,5 V cuando se termina de descargar.
c. … 12 V de potencia.
d. … 12 V en corriente alterna.
11. La batería tiene un electrolito compuesto por…
a. … un 10 % de agua y 90 % de ácido peróxido.
b. … ácido sulfúrico y agua destilada (66 - 34 %).
c. … agua mineralizada, ozono y ácido péntico en un 34 %.
d. … sulfato de litio y agua desnaturalizada al 50 %.
12. Realice un esquema-croquis en el que se observe la manera de alimentación del alternador a la batería del automóvil, con sus diferentes conexiones y elementos.
13. Entre los elementos auxiliares del motor se encuentra el motor de arranque…
a. … que inicia el movimiento circular alternativo del motor térmico.
b. … utilizado para el desplazamiento lineal del vehículo.
c. … de tipo eléctrico, que inicia el movimiento mediante la llave de contacto.
d. … utilizado para mover el relé de arranque.
14. El alternador genera electricidad por medio de las propiedades de magnetismo de la electricidad y se mueve…
a. … por medio de la correa de periféricos.
b. … alternativamente con el movimiento de los pistones y el cigüeñal.
c. … creando el campo inductivo de corriente continua.
d. … cuando el relé que tiene desplaza el piñón de engrane.
15. Describa con sus palabras la constitución material de la bobina de encendido, sabiendo que se trata de un transformador de electricidad.
16. Los cables de alta se encuentran uniendo…
a. … el distribuidor y las bujías.
b. … la bobina y las bujías.
c. … el distribuidor, las bujías y la bobina.
d. … dos para la bobina, desde el distribuidor o delco, y tres para cada bujía.
17. Realice un dibujo en el que se observen las zonas y elementos de la bujía, indicando dónde se produce la chispa eléctrica que inflama la mezcla de combustible en el motor.
18. El sistema de encendido electrónico integral…
a. … utiliza íntegramente la electrónica de corriente AC.
b. … recibe la información en la ECU, enviando marcas pulsatorias.
c. … elimina los reguladores centrífugo y de vacío.
d. … proporciona la electricidad por medio del ruptor (platinos).
19. El fusible se rompe cuando la intensidad eléctrica es superior a la permitida, debido…
a. … al efecto Ohm.
b. … al efecto Faraday.
c. … al efecto Oersted.
d. … al efecto Joule.
20. Mediante un relé se puede…
a. … conseguir movimiento magnético.
b. … conseguir desplazamiento de elementos.
c. … generar movimientos gracias al electromagnetismo de los metales.
d. … controlar un circuito, mediante su rotura.