INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREYCAMPUS EUGENIO GARZA SADA

ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ I

C E G S

DIVISION PROGRAMAS TECNICOSITESM CEGS1998

PROLOGO

Este Manual ha sido elaborado como guía para el profesor de la materia de electricidad automotriz I. Contiene los conocimientos mínimos indispensables de electricidad automotriz que el alumno debe de adquirir durante el semestre, como son los principios de electricidad, instrumentos de medición, acumulador, el sistema de arranque y el sistema de carga con generador. A criterio del maestro, se podrá profundizar en los temas lo que él crea conveniente, pero no omitirá ninguno. Para la evaluación; elaborará únicamente reactivos basados en el contenido de éste manual. Los alumnos llevarán éste manual como libro de texto y al reverso de las hojas efectuarán las tareas y los apuntes necesarios de la exposición del Profesor durante la clase. Esta obra es básica, presenta circuitos reales y explica su funcionamiento. Está destinada a formar personal capacitado en ésta área y por lo tanto es amplia, detallada y muy didáctica. Aunque la obra fue elaborada para asignaturas muy especiales del I.T.E.S.M., su contenido es muy interesante, útil y muy accesible al público lector que guste de conocer el funcionamiento de los vehículos automotores y que él mismo repara su automóvil. Considero que trata la mayor parte de la información requerida para la asignatura, expuesta de una forma clara, amena y objetiva por su gran cantidad de figuras y por la riqueza de sus datos reales y ajustes prácticos. Agradezco a mi esposa y a mis hijos su apoyo y comprensión por haberme cedido todo el tiempo necesario para la elaboración de éste manual.

OBJETIVO GENERAL Comprender los principios de electricidad. Conocer el uso y cuidados de instrumentos de medición en electricidad. Comprender el funcionamiento del acumulador, sus cuidados y pruebas. Conocer en forma profunda y detallada los sistemas

de arranque y de carga con generador; los principios de funcionamiento, partes, fallas, diagnóstico, mantenimiento, y reparaciones.

INDICE Pag

Prólogo .......................................................2Objetivo general ........................................ 2

PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD Estructura de la electricidad, de la materiay del átomo .................................................. 4Teoría del electrón en electricidad ............. 5Métodos para poner en movimiento loselectrones .................................................... 5Términos eléctricos comúnmente usados .... 5Comparación de un circuito eléctrico conun circuito hidráulico ................................. 6Ley de Ohm .................................................. 7Circuitos eléctricos en serie ...................... 7Circuitos eléctricos en paralelo ................. 9Circuitos eléctricos en serie-paralelo ....... 10Diferencias entre la corriente directa y lacorriente alterna ........................................ 11Magnetismo e imanes permanentes ............. 12Magnetismo residual (imanaciónremanente) ................................................. 12Campos electromagnéticos .......................... 13

INSTRUMENTOS DE MEDICION Voltímetro .................................................. 14 Amperímetro .............................................. 15 Ohmetro ...................................................... 16

EL ACUMULADOR Producción de corriente por el métodoelectroquímico ............................................ 18Construcción del acumulador ......................18Funcionamiento del acumulador .................. 18Cuidados con el acumulador ......................... 19Peso específico ............................................19Uso del densímetro o hidrómetro ................20Capacidad del acumulador ............................ 20Precauciones antes de cargar unacumulador................................................... 21Carga lenta y carga rápida ..........................21Precauciones al cargar un acumulador ....... 23Acumuladores sobrecargados ...................... 23

PagSISTEMA DE ARRANQUE

Función del sistema de arranque ................. 24Componentes del sistema de arranque ......... 24Circuito de arranque ................................... 24Interruptor del encendido ........................... 25Interruptor de arranque de seguridad ........ 25Relevador de arranque ................................26Solenoide de acción sencilla ........................ 26Solenoide de doble acción ............................. 26Principios en que se basa el funcionamientodel motor de arranque ................................. 27El impulsor ................................................. 28Revisión y pruebas de los componentes delmotor de arranque ....................................... 29Prueba de la corriente que consume elmotor de arranque ....................................... 30Prueba del circuito de tierra del motor dearranque ...................................................... 31Prueba del circuito de corriente del motorde arranque ................................................. 31Detección y reparación de fallas en el motorde arranque ................................................. 31

SISTEMA DE CARGA CON GENERADOR Función del sistema de carga........................ 35Componentes del sistema de carga congenerador .................................................... 35Circuito del sistema de carga con generador. 35Principios en que se basa el funcionamientodel generador ............................................... 35Generadores tipo "A" ................................... 37Generadores tipo "B" ................................... 38Polarización del generador ......................... 38Regulador para generador tipo "A" ............. 40Regulador para generador "VW" ................. 42Revisión y pruebas de los componentes delgenerador .................................................... 43Pruebas de funcionamiento del generador .. 45Pruebas de funcionamiento del regulador ... 45Pruebas del circuito de tierra del reguladory del generador............................................. 46Funcionamiento de la lámpara indicadora ... 46Instalación del amperímetro........................ 47Detección y reparación de fallas en elsistema de carga con generador ................... 49

PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD

Objetivo específico:Interpretará la estructura de la electricidad, así como sus principios fundamentales. Identificará los términos eléctricos más comúnmente empleados. Dibujará y calculará circuitos eléctricos en serie y en paralelo. Interpretará el magnetismo y electromagnetismo así como diagramas eléctricos.

Estructura de la electricidad, la materia y el átomo. Estructura de la electricidad. Todos los cuerpos están compuestos esencialmente de cargas eléctricas que se denominan arbitrariamente cargas positivas y cargas negativas. Cuando éstas cargas se concentran en un lugar, le llamamos electricidad y si se mueven a su alrededor le denominamos flujo eléctrico o corriente eléctrica. En los automóviles por medio de la electricidad opera el sistema de arranque que da las primeras vueltas al cigüeñal, el sistema de encendido que produce chispas en las bujías, hace funcionar el alumbrado, accesorios eléctricos, etc. Estructura de la materia. Para comprender la electricidad, estudiaremos primero la materia. Todos los cuerpos, ya sean sólidos, líquidos o gaseosos, están compuestos de pequeñas partículas denominadas átomos. Estos átomos se combinan en grupos pequeños de dos o más para formar moléculas, por ejemplo una molécula de agua (H2O) está formada por 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno. Estructura del átomo. Un protón es una partícula fundamental que tiene carga positiva sencilla. Un electrón es una partícula fundamental que tiene carga negativa sencilla. Un neutrón es una partícula fundamental que no tiene carga aparente y que sirve de enlace a los protones.

El átomo es semejante a un sistema solar en miniatura, en el cual el Sol sería el núcleo que contiene a los protones y neutrones. A continuación podemos apreciar un átomo de cobre, el cual consta de 29 electrones.

En éste átomo encontramos que en la primera capa están girando dos electrones, en la segunda ocho, en la tercera dieciocho y en la cuarta y última un solo electrón, alejado de los demás y con muy poca fuerza de atracción del núcleo sobre él, siendo fácilmente trasladado de un átomo a otro por alguno de los métodos citados en la página 15. Esta es la razón por la cuál el cobre es un buen conductor de la electricidad.

Teoría del electrón en electricidad

Ocasionalmente los electrones que no están muy unidos con el núcleo se desprenden de sus átomos. Cuando muchos electrones se desprenden de sus átomos y se reúnen en un área, le llamamos al efecto una carga de electricidad y cuando empieza a moverse en una dirección, por ejemplo a lo largo de un alambre, se le llama flujo de electricidad o corriente eléctrica, por lo tanto, la corriente eléctrica es un flujo de electrones.

Como acabamos de ver, los electrones tienen carga negativa y si se reúnen en un área ésta será el polo negativo, por lo tanto al circular lo harán de negativo a positivo, ya que en el positivo tenemos una escasez de electrones. Ya que hemos estudiado que la corriente eléctrica circula de negativo a positivo, veamos ahora el sentido convencional: Hace muchos años,

cuando los conocimientos de la electricidad eran pocos, los hombres de ciencia suponían que circulaba de positivo a negativo e hicieron manuales y libros de texto señalando con flechas en los dibujos y diagramas el sentido de la trayectoria de la corriente. Pasaron los años y el mundo se llenó de libros y manuales y al descubrirse que no era como ellos suponían, ya era muy tarde y ahora, cuando no importa mucho el sentido de la corriente se emplea el sentido convencional en lugar del real. Nosotros usaremos el sentido convencional.

Métodos para poner en movimiento los electrones

Existen muchos métodos para poner en movimiento los electrones, los más comunes son los siguientes: • Electroquímico: Por medio de reacciones químicas.• Electromagnético: Por medio de magnetismo.• Electrostático: Por medio de fricción.• Termoeléctrico: Por medio de calor. Existen otros, por ejemplo por medio de ondas lumínicas, de energía solar, etc., pero los que más nos interesan a nosotros son el electroquímico (acumulador) y el electromagnético (generador y alternador).

Términos comúnmente empleados

Los términos eléctricos más comúnmente empleados son los siguientes: •Circuito •Aislador •Voltio •Vatio o Watt •Conductor •Amperio •Ohmio.

Circuito. Es la trayectoria que la corriente puede seguir, por ejemplo, las instalaciones eléctricas y los diagramas eléctricos. Conductor. Es todo aquel material que deja pasar la corriente eléctrica con facilidad como el oro, plata, cobre, aluminio y la mayoría de los metales. Aislador. Es todo aquel material que no permite el paso de la corriente eléctrica con facilidad, sino que opone mucha resistencia como el vidrio, porcelana, mica, baquelita, madera seca, cinta aislante, etc.. La cinta aislante "aisla" la corriente eléctrica a un determinado voltaje, si excede de éste la corriente pasará a través de ella en forma de chispa.

Amperio. Es la unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica que circula por un conductor, a un amperio lo forman 6.3 x 1024

electrones por segundo o sea 6.3 con 24 ceros. El símbolo del amperio es "A" (amperios), también se puede utilizar la letra "I" (intensidad). Voltio. Es la unidad de medida de presión eléctrica o tensión y su símbolo es "V" (voltios), también se puede utilizar la letra "E". Ohmio. Es la unidad de medida de la resistencia ("R") al paso de la corriente eléctrica. Su símbolo es la letra "Ω" (omega). Vatio o Watt. Es la unidad de medida de la potencia eléctrica, su símbolo es "W". Un caballo de fuerza o HP; equivale a 746 Watts. La potencia se calcula multiplicando los Voltios por los Amperios.

Comparación de un circuito eléctrico con un hidráulico

Para comprender mejor lo que hemos estudiado hasta ahora, comparemos un circuito eléctrico con uno hidráulico.

Comparando los circuitos; tenemos lo siguiente: El generador (G) = La bomba que impulsa el líquido (B)

El voltímetro (V) = Al manómetro medidor de la presión (M)El amperímetro (A) = Medidor de flujo o cantidad de líquido (F)La resistencia (R) = La válvula que restringe el paso del líquido (R) Como podemos apreciar en los dibujos anteriores, tanto en el circuito hidráulico como en el eléctrico; la corriente tiene que tener un camino de ida y otro de regreso. Si se interrumpe en "R", seguirá existiendo electricidad porque existe voltaje pero ya no circulará corriente; por lo tanto no habrá corriente eléctrica ni circulación de líquido en el circuito hidráulico aunque exista presión.

Ley de Ohm

La ley de Ohm es la siguiente: Toda corriente ("I") que circula por un conductor es directamente proporcional al voltaje ("V") e inversamente proporcional a la resistencia ("R"). En otras palabras; se necesita un voltio para hacer pasar una corriente de un amperio por una resistencia de un ohmio. Voltios VAmperios = ______ = ___

Ohmios R

Voltios VOhmios = ______ = __ Amperios I Voltios = Amperios x Ohmios = I x R Como hemos visto en la ley de Ohm, cualquier aumento en el voltaje trae consigo un aumento en la corriente y viceversa. También un aumento en la resistencia nos ocasionará una disminución en la corriente que circula o amperaje. Esto es muy notorio en los vehículos cuando un foco prende con poca intensidad se dice comúnmente "le falta tierra" y en realidad lo que ocurre es un falso contacto. Un falso contacto es un aumento en la resistencia y una disminución en la corriente que circula, ocasionando un circuito con poca intensidad.

Circuitos eléctricos en serie

En los automóviles se utilizan muchos circuitos en serie, en éstos circuitos la corriente tiene un solo camino a seguir. Una característica de éste

circuito es que la corriente es la misma en cada uno de sus componentes. Un ejemplo es el que está a continuación de un sistema de encendido convencional. El condensador (capacitor) se omite en el dibujo.

En el dibujo anterior, la corriente sale del acumulador o batería por el poste positivo (sentido convencional), pasa por el interruptor de encendido, sigue por la resistencia o balastra, de ahí al embobinado primario de la bobina, luego a los platinos para completarse el circuito a tierra hacia la batería nuevamente. Si alguno de éstos elementos no deja circular la corriente, por ejemplo platinos quemados, un cable desconectado, resistencia abierta o el interruptor de encendido en posición de "Off" (apagado), ésta se cortará en todo el circuito. Observando el dibujo sacamos la siguientes conclusiones: La corriente total en el circuito (IT) es la misma que circula por cada uno de sus elementos. IT = I1 = I2 = I3 = I4 = I5 = ..... El voltaje total del circuito (VT) es la suma de los voltajes de cada uno de sus elementos. VT= V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + .... La resistencia total del circuito (RT) es la suma de todas las resistencias de sus elementos. RT = R1+ R2 + R3 + R4 + R5 + ....

Supongamos que la batería tiene 12 voltios, la resistencia o balastra tiene una resistencia de 0.5 Ohmios, el embobinado primario de la bobina tiene una resistencia de 2 ohmios y los platinos están nuevos y no oponen resistencia, aplicando la ley de Ohm obtendremos lo siguiente: RT = R1 + R2 = 0.5Ω + 2Ω = 2.5 Ω VT 12 VIT = ___ = ____ = 4.8 Amperios

RT 2.5 Ω Si queremos conocer el voltaje entre las dos terminales de cada uno de sus elementos, utilizamos la ley de Ohm:

Voltios = Amperios x Ohmios Voltios en la Resistencia = I x R = Amperios de la Resistencia x Ohmios de la Resistencia

Voltios en la Resistencia = 4.8 Amperios X 0.5 Ω = 2.4 Voltios Voltios en la Bobina = I x R = Amperios de la bobina X Ohmios de la bobina Voltios en la Bobina = 4.8 Amperios X 2 Ω = 9. 6 voltios Potencia de la Resistencia = V x I = 2.4 V x 4.8 A = 11.52 Watts Potencia de la Bobina = V x I = 9.6 V x 4.8A = 46.08 Watts Potencia Total = VT x IT = 12 V x 4.8 A = 57.6 Watts Como los platinos no oponen resistencia ni el interruptor de ignición; al aplicar la ley de Ohm no los tomamos en cuenta. Dibujar un circuito en serie con 4 resistencias; R1=1Ω, R2=2Ω, R3=3Ω Y R4=4Ω. El voltaje que alimenta al circuito es de 12 voltios. Efectuar el procedimiento paso a paso para calcular lo siguiente: RT= IT= I1= ¿Qué diferencia encontramos entre IT y I1?. ¿Cuánto es I2, I3, I4?. V1 =

V2 =

V3 =

V4 =

PT =

P1 =

P2 =

P3 =

P4 =

Circuitos eléctricos en paralelo

En el siguiente dibujo tenemos un diagrama de un circuito del sistema de alumbrado de un automóvil.

En el dibujo anterior, vemos que la corriente eléctrica dispone de varios caminos a seguir después de que sale del acumulador y pasa por el interruptor. Supongamos que los focos no son iguales; la resistencia de los focos es distinta en cada uno de ellos, por lo tanto; la corriente que circula será distinta también. La corriente total del circuito en paralelo es la suma de las corrientes, de cada uno de sus componentes. IT = I1 + I2 + I3 + I4 + ...................... El voltaje total del circuito en paralelo es el mismo en cada uno de sus componentes. VT = V1 = V2 = V3 = V4 = ..................... A la resistencia total del circuito en paralelo se le llama resistencia equivalente (Req) y su fórmula para calcularla es la siguiente:

1Req = _________________________

1 1 1 1___ + ___ + ___ + ___ + ..............

R1 R2 R3 R4

Si tenemos una batería de 12 voltios conectada a 4 focos como la de la figura anterior, y suponiendo que las resistencias de cada foco sean las siguientes: R1 = 1 ohmio, R2 = 2 ohmios R3, = 3 ohmios y R4 = 4 ohmios; Al aplicar la ley de Ohm obtendremos los siguientes valores:

1 1 Req = __________ = ___________ =

1 1 1 1 1 1 1 1 __ + __ + __ + __ __ + __ + __ + __R1 R2 R3 R4 1 Ω 2 Ω 3 Ω 4 Ω

1 1Req = __________ = ___ = 0.48Ω1 + 0.5 + 0.333 + 0.25 2.083 Ahora calcularemos la corriente total que sale y regresa al acumulador (IT).

VT 12 VIT = ____ = _____ = 25 Amps.

RT 0.48 Ω La Potencia Total del circuito la calculamos de la siguiente manera: PT = VT x IT = 12 x 25 = 300 Watts Calcularemos ahora la corriente que circula por cada uno de sus elementos.

V1 12 V I1 = ___ = ____ = 12 Amps. R1 1 Ω

V2 12 V I2 = ___ = ____ = 6 Amps. R2 2 Ω V3 12 V I3 = ___ = ____ = 4 Amps.

R3 3 Ω V4 12 V I4 = ___ = ____ = 3 Amps. R4 4 Ω Ahora vamos a calcular la potencia de cada uno de sus componentes: P1 = V1 x I1 = 12 x 12 = 144 Watts P2 = V2 x I2 = 12 x 6 = 72 Watts P3 = V3 x I3 = 12 x 4 = 48 Watts P4 = V4 x I4 = 12 x 3 = 36 Watts Utilizando el mismo dibujo, cambiar datos de las resistencias y voltaje y encontrar las corrientes, los voltajes y las potencias.

Circuitos eléctricos en serie-paralelo A continuación presentamos un circuito serie-paralelo:

Para encontrar la resistencia total del circuito, primero se calculan los valores de las resistencias equivalentes de los elementos que están en paralelo hasta que todo el circuito quede en serie. A continuación se suman las resistencias y nos da el valor de la resistencia total del circuito.

Dar valores a las resistencias y efectuar los cálculos para encontrar únicamente la resistencia total del circuito. R1= Ω, R2= Ω, R3= Ω, R4= Ω,

R5= Ω R6= Ω R7= Ω, R8= Ω,

R9= Ω, R10= Ω

Diferencias entre la corriente directa y la corriente y la corriente alterna

Hasta aquí hemos estudiado los principios de la electricidad. Ahora veremos la diferencia que existe entre la corriente directa y la alterna. Corriente directa. Todo lo que hemos estudiado hasta ahora es corriente directa (CD), en la cuál la corriente que sale de un acumulador, circula en un solo sentido en todos los circuitos; de positivo a negativo (sentido convencional). Corriente alterna. La corriente alterna (CA) en el mismo conductor cambia su polaridad varias veces por segundo dependiendo de la fuente que la esté alimentando. En todas las instalaciones de México alimentadas por la C.F.E., por los conductores circula en un sentido 60 veces por segundo y de igual manera 60 veces por segundo en sentido contrario. En otras palabras; en los cables de CA no tenemos un polo positivo y uno negativo como en la CD sino que cambia su polaridad, 60 veces por segundo es positivo y 60 veces es negativo, por eso le llamamos CA de 60 ciclos por segundo. El ciclo lo podemos apreciar en la siguiente curva sinusoide.

En ésta curva el voltaje parte de cero voltios y va subiendo a positivo hasta el voltaje de pico, luego desciende hasta cero voltios para empezar a subir (aunque en la curva se vea que baja) hasta alcanzar el voltaje de pico negativo, para luego descender a cero voltios y completar un ciclo. Dependiendo de los ciclos que se repitan por segundo, se llamará corriente alterna de tantos ciclos por segundo. Los ciclos por segundo (c/seg) también se conocen con el nombre de hertz (Hz).

Magnetismo e imanes permanentes

En el automóvil existen muchas unidades eléctricas que funcionan a base de magnetismo, como son los relevadores, motor de arranque, generador, alternador, regulador, claxon, bocinas de audio y muchas más. Es por esto que estudiaremos lo más importante de magnetismo e imanes permanentes. Magnetismo. El magnetismo es una fuerza de atracción y en nuestro caso estudiaremos el magnetismo de los imanes. En éstos la fuerza de atracción es fuerte sobre el hierro y con menos fuerza sobre el níquel y el cobalto. Imanes permanentes. Se le llama imán permanente a todo aquel material que tiene fuerza de atracción sobre otros materiales. Los imanes poseen 2 polos; norte y sur. Las líneas del campo magnético por fuera del imán circulan del polo norte al polo sur y dentro de éste campo es donde tiene efecto la fuerza de atracción.

Características principales de los imanes:La fuerza de atracción de los imanes es más intensa en la cercanía a los

polos. Si partimos un imán, cada parte tendrá un polo norte y un polo sur. Las líneas magnéticas actúan como ligamentos de hule. Las líneas magnéticas nunca llegan a cruzarse. Las líneas magnéticas se repelen aunque pertenezcan al mismo imán. Polos contrarios se atraen e iguales se repelen. Las líneas magnéticas no las podemos aislar. Las líneas magnéticas las podemos desviar con un camino de hierro.

Magnetismo residual

Si acercamos una brújula a una pieza de hierro dulce que nunca ha sido expuesta a un campo magnético, veremos que la aguja no sufre ningún efecto, esto se debe a que las moléculas del hierro dulce no se encuentran alineadas. Si colocamos dicha pieza dentro de un campo magnético, ésta se magnetiza, pero al sacarla perderá la mayor parte del magnetismo y solamente unas cuantas moléculas permanecerán con el alineamiento magnético. Al acercar nuevamente la brújula, ahora si nos indicará el polo norte de la pieza de hierro dulce. Este campo magnético es muy débil, ya que si acercamos una pieza de hierro no la atraerá. Este débil campo recibe el nombre de magnetismo residual o imanación remanente. El magnetismo residual es muy importante para el funcionamiento de los generadores, ya que éstos son de excitación propia, y si no tienen magnetismo residual no podrán transformar la energía mecánica en eléctrica aunque sean nuevos.

Campos electromagnéticos Si hacemos circular una corriente eléctrica por un conductor, existirá siempre un campo magnético rodeándolo como lo apreciamos en el

siguiente dibujo.

La fuerza del campo magnético depende del amperaje que circule por el conductor.

Si tomamos una pieza de hierro dulce y le embobinamos un conductor como el de la siguiente figura y luego le aplicamos una corriente eléctrica, la pieza de hierro dulce se magnetiza. Una vez magnetizada, permanecerá este magnetismo hasta que se corte la corriente, entonces desaparecerá y únicamente le quedará el magnetismo residual.

Como la pieza se magnetiza al aplicarle corriente eléctrica, recibe el nombre de electroimán. La fuerza del campo magnético de un electroimán depende de la cantidad de corriente que circule y del número de vueltas del embobinado. Si en lugar de hierro dulce utilizamos acero, el magnetismo residual será tan fuerte que quedará convertida en un imán permanente y no operará como electroimán. Los electroimanes tienen muchos usos en los automóviles, siendo los mas comunes los relevadores. También se utilizan en el motor de arranque, generador, alternador, motores eléctricos, bobina de ignición, claxon etc.

INSTRUMENTOS DE MEDICION Objetivo específicoSe familiarizará con el uso de instrumentos de medición en electricidad. Medirá voltajes, resistencias y amperajes. Localizará fallas en el sistema de carga con alternador utilizando voltímetro, amperímetro y Ohmetro.

Voltímetro El voltímetro es un aparato de medición diseñado para medir la diferencia de potencial entre terminales positiva y negativa de un circuito. Tiene dos cables, uno rojo que es el positivo y uno negro que es el negativo. Siempre que usemos el voltímetro debemos de conectarlo en paralelo en el circuito al cual vamos a medir el voltaje.

Si deseamos saber el voltaje entre terminales, primero se ajusta la perilla selectora para que el voltaje que vayamos a medir quede aproximadamente al centro de la escala, conectamos los cables correctamente, rojo a positivo y negro a negativo, entonces la aguja nos indicará el voltaje existente en el circuito. El voltímetro también lo podemos utilizar en la prueba de resistencia del acumulador en caso de no disponer de un voltamperímetro con resistencia de carbón. La manera de probar el acumulador es la siguiente:

- Se conecta el voltímetro al acumulador estando éste instalado en el

vehículo. - Se corta el combustible desde el tablero de instrumentos si es motor diesel. Se quita el cable del centro de la tapa del distribuidor y se pone a tierra en caso de ser motor de gasolina. - Se le da a la marcha entre 10 y15 segundos y se observa la lectura del voltímetro, la cual no debe de bajar de 9.6 volts mientras esté operando el motor de arranque. - Si la lectura es menos de 9.6 volts., se procede a cargar el acumulador - Después de la carga se procede a repetir la prueba. Si la lectura es mayor de 9.6 volts., el acumulador está en buen estado y si es menor de 9.6 volts, se debe reemplazar.

También utilizaremos el voltímetro para conocer el voltaje al cual está ajustado el regulador del alternador. Se revisa la tensión de la banda y se ajusta si es necesario, se coloca la terminal positiva al poste positivo del acumulador y la terminal negativa al poste negativo.

Verificar tensión de banda impulsora, encender el motor y acelerar a 2,000 R.P.M.. El voltaje deberá ser de 13.5 a 14.5 volts, si el voltaje no es el correcto, se procederá a efectuar el ajuste del regulador hasta obtener el voltaje adecuado, en caso de que el regulador sea ajustable.

Amperímetro El amperímetro es un aparato de medición que nos indica la cantidad de corriente eléctrica o amperios que circulan por un conductor. Este aparato siempre se deberá conectar en serie con el circuito, o sea que si se quiere conocer el amperaje que circula por un conductor, éste deberá desconectarse y la punta que se desconectó se conectará al amperímetro y la otra punta del amperímetro se conectará en donde se desconectó el cable. Se deberá de tener la precaución de utilizar la escala más alta y luego irla bajando, ya que si se utiliza la escala más baja existe el peligro de quemar el aparato de medición. Para checar si el campo de un alternador está funcionando correctamente, el amperímetro se coloca entre la terminal "EXC" del alternador y el cable de "EXC" del regulador de voltaje. Con el interruptor de encendido en la posición de "ON", o sea con la llave puesta, y el motor apagado, debe de marcar aproximadamente 4 Amps.

Si la lectura es mayor, está cruzado el embobinado del rotor.

Si la lectura es menor, existe un falso contacto en las escobillas del alternador, o el regulador de voltaje no le manda suficiente corriente si es del tipo "de entrada y salida". En este caso, cambiamos la punta del amperímetro de "EXC" del regulador de voltaje a la terminal "BAT" del alternador, o al poste positivo de la batería para excitar el campo directamente sin tomar en cuenta el

regulador de voltaje.

Si sigue baja la lectura el mal está en las escobillas o el rotor del alternador. Si no existe lectura o sea que marca cero, las escobillas no hacen contacto o el embobinado del rotor está abierto.

Ohmetro El Ohmetro es un aparato que mide la resistencia en ohmios de los circuitos eléctricos. Siempre que se utilice el Ohmetro debe de estar desconectado el circuito que se va a checar. Antes de usar el Ohmetro, seleccionar la escala adecuada. Se unen sus dos cables y con el control de ajuste; ajustar la aguja a cero Ω.

Ahora utilizaremos el Ohmetro para medir la resistencia del campo del alternador. Desconectamos los cables de las terminales "EXC", colocamos las puntas del Ohmetro a las 2 terminales del alternador en caso de ser regulador de voltaje electrónico de 2 terminales y debe de marcar aproximadamente entre 3 y 5 ohmios, si marca "∞" (infinito) o mucha

resistencia, es que está abierto el embobinado del rotor o las escobillas no hacen contacto.

Si marca "0" (cero), existe un cortocircuito en las escobillas o en el embobinado del rotor. Para checar si está aterrizado el campo, se coloca una punta del Ohmetro a tierra y la otra a "EXC"; como en el siguiente dibujo y la aguja no se debe de mover de "∞". Si indica alguna lectura, el campo está aterrizado.

En el caso de una sola terminal de campo se coloca una punta del Ohmetro a la terminal "EXC" y la otra a tierra como en el siguiente dibujo y debe de marcar entre 3 y 5 ohmios (Prestolite de 55 Amps 3.6Ω), si marca una lectura menor es señal de que está cruzado y si marca "0" (cero) se encuentra aterrizado el embobinado del campo. Si el campo se encuentra aterrizado, se quema el regulador de voltaje.

Si la aguja no se mueve, o sea que marca infinito "∞", es indicación que las escobillas no hacen contacto o está abierto el embobinado del rotor. El Ohmetro tiene muchas más aplicaciones que veremos mas adelante.

OBJETIVO ESPECIFICO:Interpretará el principio de funcionamiento del acumulador, su mantenimiento, cuidados y pruebas que se le efectúan.

Producción de corriente por el método electroquímico Por medio de reacciones químicas dentro del acumulador, obtenemos una concentración de electrones en el borne o poste de las placas negativas y una escasez en el positivo, ocasionando una diferencia de potencial o voltaje.

Construcción del acumulador El acumulador está formado por un recipiente o celda, placas positivas, placas negativas, electrólito, peines, postes, separadores, puentes y tapones de llenado. Las placas positivas están hechas de peróxido de plomo (PbO2) y las negativas de plomo esponjoso (Pb). El electrólito está compuesto de ácido sulfúrico y agua destilada, siendo sus proporciones de aproximadamente un 30% del primero y un 70% del segundo. Cada placa positiva queda entre dos negativas, por lo tanto existirá en cada celda o recipiente una negativa más que el número de placas positivas. A este tipo de acumulador se le llama húmedo y nos puede proporcionar dos voltios nominales. Uniendo varios de ellos en batería o sea en serie, tendríamos una batería de acumuladores o simplemente batería. Las más comunes son las de 12 voltios que constan de 6 celdas con 2 voltios en cada una.

Funcionamiento del acumulador

En los siguientes dibujos, apreciamos que en el proceso de descarga, la

placa positiva que era de PbO2, ahora queda sulfato de plomo PbSO4 y la

negativa que era plomo esponjoso Pb, también queda PbSO4 y lo que era electrólito, ahora es agua H2O y al cargarlo, el sulfato se desprende de las placas hacia el electrólito para quedar de nuevo como estaban, o sea PbO2 y Pb y el electrólito con su concentración de ácido sulfúrico H2SO4.

Por todo lo anterior, nos damos cuenta que el acumulador no acumula energía eléctrica, sino energía química. Recibe energía eléctrica, la transforma a energía química, la almacena como energía química para cuando se vaya a utilizar transformarla a energía eléctrica. En ésta reacción química, por electrólisis hubo descomposición del agua en sus dos elementos; hidrógeno, altamente combustible y oxígeno, un comburente que ayuda a la combustión, por lo tanto, cualquier chispa cerca del acumulador hace que exploten esos gases y se rompe la caja tirándose el electrólito. Como lo único que se descompuso fueron las moléculas de agua y se escaparon en forma de gases, será necesario reponerla agregando únicamente agua destilada.

También existen acumuladores secos; que nos proporcionan 1.5 voltios. Empalmando varios en un recipiente nos proporcionan más voltaje, siendo los más comunes de 6 y 9 voltios.

Cuidados con el acumulador Las causas de un deterioro prematuro de un acumulador son las siguientes: Vibración. Debe de estar bien sujeto con su base porque al golpetear ocasiona el desprendimiento del plomo de sus placas. Terminales sucias. Ocasiona un falso contacto, siendo la causa de una chispa y que exploten los gases del acumulador. Exceso de electrólito. Ocasiona derrames de ácido sulfúrico disminuyendo la concentración. Humedad en las tapas. Existe una fuga de corriente que lo mantiene en constante descarga. Falta de tapones. Entra polvo y suciedad del medio ambiente diluyendo el electrólito. Ponerle agua acidulada. Aumenta la concentración de ácido sulfatando las placas. Falta de líquido. Se sulfatan las placas al no poder desprenderse el sulfato de ellas. Ponerle agua mineral. Las sales y minerales diluyen la concentración del electrólito. Ajuste bajo del regulador de voltaje. Como no está cargado completamente, queda mucho sulfato en las placas impregnándose demasiado y como es difícil sacarlo, se sulfatan las placas. Ajuste alto del regulador de voltaje. Ocasiona sobrecarga, calentamiento y consumo prematuro del líquido. Acumulador inactivo. Todo acumulador inactivo pierde su carga y por lo tanto se sulfatan las placas si permanece varios meses sin cargarse.

Peso específico

Peso específico es la cantidad que indica el número de veces que un cierto volumen de un material es más pesado que el volumen igual de agua. El peso específico de los líquidos es el número que indica cuánto pesa un cierto volumen de un líquido o sólido comparado con igual volumen de agua. El peso específico del agua es 1; el oro, 19.3. La gasolina tiene un peso específico de 0.69, el hielo 0.91, el ácido sulfúrico 1.835. Como el peso específico del agua es la unidad (1); todo aquel cuerpo que flote sobre el agua tendrá un peso específico menor de 1 y el que se sumerja, mayor de 1.

Uso del densímetro o hidrómetro Ahora que ya comprendimos el peso específico o gravedad específica, vamos a medir el peso específico del electrólito. Usamos un densímetro, que es un tubo de vidrio con un flotador graduado. Si el flotador no flota en el líquido, no existe ácido sulfúrico o su concentración es muy poca. Si flota, el nivel nos indicará una escala. Leemos esa escala y la comparamos con la tabla siguiente:

Por lo anterior nos podemos dar cuenta de la concentración de ácido sulfúrico en el electrólito. Como el ácido es más pesado que el agua; si su concentración es mucha, nos indicará una lectura alta y por lo tanto no tenemos sulfato de plomo en las placas, sino PbO2 en la positiva y Pb en la negativa. Si su lectura es baja, tendremos PbSO4 en ambas placas y

casi pura agua en el electrólito.

Capacidad del acumulador

La cantidad de amperios que nos puede proporcionar un acumulador cargado, hasta que el voltaje por celda haya bajado hasta 1.8 volts; en cierto período de tiempo, se le denomina capacidad del acumulador y se expresa en Amperios/Hora o sea A/H. La capacidad del acumulador depende de: - De la superficie y volumen de las placas. - De la temperatura del electrólito. - De la descarga aplicada, si fue rápida o lenta. Un acumulador de 60 A/H no proporciona 60 amperios durante una hora. Por lo general, la capacidad del acumulador se mide a 20 horas de descarga, o sea que un acumulador cargado de 60 A/H; a 20 horas de descarga, le podemos aplicar una descarga de 3 amperios durante 20 horas y su voltaje no habrá bajado de 1.8 volts por celda.

Precauciones antes de cargar un acumulador

Antes de aplicarle carga a un acumulador deben de tomarse las

siguientes precauciones: - Cerciorarse de la polaridad del acumulador. - Limpiar bien el acumulador. - Tomar tensión en vacío de todas las celdas. Si alguna celda marca menos que las demás, es indicación de que está sospechosa con probable cortocircuito o agotada totalmente. - Tomar lecturas de densidad. Si existe una variación grande en alguna celda, también está sospechosa. - Corregir el nivel del electrólito. El nivel deberá ser de aproximadamente 1 cm. arriba de las placas y rellenarse únicamente con agua destilada. - Ponerla en carga. Deben utilizarse pinzas caimán con suficiente fuerza para que no haga falso contacto.

Carga lenta y carga rápida Carga lenta. La carga del acumulador es conveniente realizarla a carga lenta, con un amperaje de aproximadamente un 10% de su capacidad en Amps/hora, a este método se le llama a amperaje constante, utilizando un cargador del tipo de transformador y rectificadores, siendo este método el más usado por ser el más efectivo. Existe otro método llamado a voltaje constante, en éste se utiliza un motor-generador ajustado entre 15 y 16 volts para acumuladores de 12 volts, si el acumulador está descargado, al principio aplicará un amperaje elevado (aproximadamente el 100% de su capacidad en A/H) y a medida que se va cargando, el amperaje disminuirá. Este método es el que utiliza el vehículo automáticamente cuando el alternador carga un acumulador descargado.

Cuando un acumulador ha sido cargado durante 30 a 40 horas (carga lenta) con un amperaje de 1/10 de su capacidad en amperios/hora, medimos el voltaje y la densidad en cada celda y utilizamos la tabla siguiente: DENSIDAD VOLTAJE CONCLUSION 1.240 a 1.280 2.4 a 2.8 v Acumulador en

buen usoMenos de 1.240 2.4 a 2.8 v Acumulador en

buen uso, reglarla densidad a1.280

Más de 1.280 2.4 a 2.8 v Acumulador enbuen uso, reglarla densidad a1.280

Menos de 1.240 Más de 2.8 vAcumulador máso menos sulfatado

Menos de 1.240 Menos de 2.4 v Acumulador encortocircuito

Carga rápida. Mucho se ha discutido sobre la carga rápida de los acumuladores; unos dicen que sí es conveniente, otros dicen que no es conveniente porque echa a perder los acumuladores. Ambos tienen razón,

veamos porqué: 1.- Sí es conveniente en casos apremiantes en acumuladores en buen estado, aunque si no es apremiante el caso, es más conveniente la carga lenta a amperaje constante. 2.- No es conveniente en los siguientes casos: - Acumuladores viejos. - Electrólito con coloración pardusca - Acumulador sulfatado. - Distinta densidad en las celdas. - Distinto voltaje por celda. El amperaje adecuado para cargar un acumulador a carga rápida debe de ser de aproximadamente del 100% de su capacidad en Amps/hora. Si es un acumulador de 60 A/H, deberá cargarse a 60 amperios. Si tiene 3/4 de carga, necesita 10 minutos y luego carga lenta. Si tiene 1/2 carga; 20 minutos. Si tiene 1/4 de carga; 30 minutos y si está descargada completamente 45 minutos. Recuerde que después de éste tiempo, en cada uno de los casos se deberá cargar a carga lenta. También es muy importante vigilar la temperatura del electrólito, la cuál no debe de pasar de 40° centígrados para no sobrecalentar las placas, ya que si se sobrecalientan les ocasionará un deterioro prematuro.

Precauciones al cargar un acumulador Al aplicarle carga a un acumulador deben de tomarse antes las siguientes precauciones: 1.- Conectar correctamente el cargador según su polaridad. 2.- Mantener su nivel del electrólito añadiendo agua destilada antes y durante el proceso de carga. 3.- Desconectar el acumulador del sistema eléctrico. 4.- Quitar los tapones de las celdas.

5.- Las pinzas de carga deberán apretar fuertemente a los bornes. Si no hacen buen contacto, primero se debe de cortar la carga y luego se aseguran las pinzas. Nunca trate de asegurar las pinzas cuando esté aplicada la carga, esto ocasiona chispas con peligro de que exploten los gases del acumulador. 6.- Cuidar que la temperatura del electrólito no pase de 40 grados centígrados, si sucede esto, baje o corte la corriente de carga. 7.- No prolongue la carga más allá del tiempo necesario para evitar sobrecargar el acumulador. 8.- Una vez cargado el acumulador deberán de colocarse sus tapones, lavarse con agua y limpiarse toda la humedad.

Acumuladores sobrecargados

Una de las causas de deterioro prematuro del acumulador; es la sobrecarga a alto amperaje; debido a la temperatura elevada del electrólito y por consiguiente de las placas, ocasiona que éstas se pandeen vaciándose la materia activa y se rompan. Los separadores se queman por la acción del peróxido y se evapora más rápidamente el agua, quedando sin cubrir el electrólito la parte alta de las placas, ocasionando que se sulfaten y se hinchen y también se hinchan las rejillas de las placas positivas al atacarlas el oxígeno y formarse peróxido de plomo, dando como resultado que se levanten las tapas de las celdas y se hinche la caja de la batería. La causa principal de sobrecarga estriba en un exceso de carga del alternador por un mal ajuste del regulador de voltaje. Este ajuste del regulador de voltaje debe de apegarse a las especificaciones del fabricante. Otra causa es la temperatura a que está expuesto el acumulador, ya que si le llega mucho calor, la resistencia del electrólito disminuye y circula mucha más corriente por él.

Síntomas del acumulador sobrecargado

- Las celdas requieren relleno frecuentemente de agua. - La densidad del electrólito nunca desciende de 1.280.

CAUSAS DEL ACUMULADOR SOBRECARGADO - Exceso de carga del alternador. - Acumulador expuesto a alta temperatura. - Acumulador de poca capacidad (Amps/hora).

SISTEMA DE ARRANQUE

OBJETIVO ESPECIFICO:Interpretará los principios y el funcionamiento del sistema de arranque, identificará las partes y el funcionamiento de cada una de ellas, así como sus fallas e interpretará las pruebas para localizar fallas en el sistema, así como la manera de corregirlas.

Función del sistema de arranque La función del sistema de arranque es dar los primeros movimientos al cigüeñal para que el motor funcione por si solo. Antiguamente se utilizaba una manivela (Crank), siendo la línea Cadillac la primera que utilizó un sistema de arranque eléctrico.

Componentes del sistema de arranque Los componentes del sistema de arranque son los siguientes: - Interruptor de encendido- Interruptor de arranque de seguridad- Relevador de arranque- Solenoide- Motor de arranque

Circuito de arranque En el siguiente dibujo podemos apreciar el sistema de arranque y la forma en que están conectados sus componentes.

Interruptor de encendido También se le conoce como switch de ignición y está colocado en el tablero de instrumentos. Es el que se encarga de dar paso a la corriente del acumulador (al cuál le llamaremos batería) hacia el relevador de arranque y al interruptor de arranque de seguridad en caso de contar con él y de ahí al solenoide cuando se está operando el interruptor de encendido hasta el último punto a la derecha. En el siguiente dibujo se aprecia un interruptor de encendido visto por atrás para apreciar sus terminales.

INTERRUPTOR DE ENCENDIDO Este interruptor tiene por lo general 4 posiciones, siendo éstas las siguientes: Off. Esta posición queda cuando únicamente se inserta la llave; ahí ninguna de sus terminales queda comunicada con otra.

Acc. Después de insertar la llave, se le da vuelta hacia la izquierda y queda comunicando batería con accesorios. On. Después de insertar la llave, el primer punto hacia la derecha, queda comunicando batería con accesorios e ignición. St. Esta posición es cuando se gira la llave hasta el último punto hacia la derecha y queda comunicando batería con ignición y solenoide; quedando desconectado accesorios.

Interruptor de arranque de seguridad Esta pieza se encuentra localizada en la transmisión, en el pedal del embrague o en la columna de la dirección. Tiene dos contactos normalmente abiertos que se cierran únicamente cuando se encuentra en neutral o en parking cuando el vehículo está equipado con transmisión automática para evitar que el vehículo encienda cuando se opera el arranque con cambio puesto y así evita accidentes. Cuando está equipado con transmisión standard, es necesario pisar el embrague para cerrar el circuito. En el siguiente dibujo podemos apreciar un interruptor de arranque de seguridad del tipo que va instalado en la transmisión.

Relevador de arranque Este se encuentra colocado en el compartimiento del motor ya sea en el parafuego (lámina que separa el motor del compartimiento de pasajeros) o en la salpicadera. Su función es la de proteger al switch de ignición de la alta corriente que pasa hacia el solenoide. Usado principalmente por la linea Chrysler.

Solenoide de acción sencilla Este solenoide lo utiliza principalmente la linea Ford, y va colocado en la salpicadera del lado del compartimiento del motor. Al operar con la llave el motor de arranque, la corriente llega al embobinado formando un

campo magnético que atrae al núcleo, el cual al bajar hace que la placa haga contacto con los dos tornillos permitiendo que la corriente pase de la batería a la marcha. Al soltar la llave, el resorte empuja al núcleo y éste despega la placa para que no siga pasando corriente.

Si se suelta la llave y sigue funcionando el motor de arranque, es indicación que se quedó pegada la placa y es necesario reponer el solenoide. Si se escucha un sonido de golpeteo o vibración en el solenoide, la batería está descargada o no hace buen contacto con tierra el cuerpo del solenoide.

Solenoide de doble acción Este tipo de solenoide se encuentra montado arriba del motor de arranque como se aprecia en el siguiente dibujo.

A éste solenoide que va montado arriba del motor de arranque se le llama de doble acción porque desempeña dos funciones que son: Conectar y desconectar la corriente de la batería con el motor de arranque y acoplar el impulsor (bendix) con el aro dentado del volante. Este solenoide se encuentra sobre el motor de arranque, tiene un núcleo con 2 embobinados, los 2 reciben corriente del relevador de arranque. Uno de los embobinados hace tierra en el cuerpo del solenoide, llamándole a éste de retención y en el otro que es el de atracción, la corriente sigue por la escobilla positiva, luego a través del inducido (armadura), y sale de ahí por la escobilla negativa a hacer tierra. Si las escobillas no hacen contacto, no opera el embobinado de atracción del solenoide y ni siquiera se escucha el característico "click".

Al operar el solenoide, se forma un electroimán que atrae al núcleo, el núcleo empuja una placa por lo general de cobre que hace contacto con las terminales de batería y motor de arranque permitiendo que la corriente pase directamente a las bobinas de campo. El núcleo al moverse, acciona una horquilla que está conectada al impulsor acoplándolo con el aro dentado del volante.

Principios en que se basa el funcionamiento del motor de arranque

El funcionamiento del motor de arranque se basa en el principio de que un conductor de corriente tenderá a moverse de un campo magnético fuerte

a otro campo magnético débil.

Al entrar la corriente por las escobillas (carbones) circula por los conductores formando un campo magnético alrededor de ellos y como se encuentran dentro de un campo magnético, éste empuja a los conductores haciéndolos girar. Las dos partes principales de que consta el motor de arranque son; el inducido o armadura y las bobinas de campo. El conmutador está montado en la armadura y consiste en plaquitas de cobre aisladas unas de otras y del eje de la armadura. En estas plaquitas llamadas delgas, están soldados alambres de poca resistencia, los cuales están colocados en ranuras aisladas alrededor de un núcleo de hierro.

Inducido de motor de arranque, conocido con el nombre de ARMADURA Sobre el colector van colocadas las escobillas, de manera que la corriente fluirá por todos los conductores de la armadura formando un campo magnético. Como también fluye corriente por las bobinas de campo éstas forman un electroimán y por repulsión de polos se logra el giro de la armadura. En el siguiente dibujo se aprecia la forma en que están conectadas las bobinas de campo y las escobillas del motor de arranque.

El impulsor Al impulsor comúnmente le llaman bendix por ser ésta de las primeras marcas que lo fabricaron. En su interior lleva una rueda libre que se encarga de que el engrane gire hacia un solo lado como el mecanismo de las ruedas traseras de las bicicletas. Cuando éste mecanismo llega a fallar, se escucha un característico zumbido cuando gira la armadura pero no transmite movimiento al volante. Cuando su desgaste es externo; o sea en los dientes del engrane, se escucha como si trataran de colocar el cambio sin pisar el embrague.

Revisión y pruebas de los componentes del motor de arranque 1.- Revisión de armadura con el grawler. Revisar que no esté aterrizada de la siguiente manera: Colocar una punta o terminal de la lámpara de pruebas del grawler al eje o flecha y la otra a cualquier delga; si el foco prende, está aterrizada.

Para revisar que no esté cruzado el embobinado, se coloca la armadura sobre el núcleo del grawler y el interruptor en la posición de "On". Se coloca una hoja de segueta en la parte superior del núcleo de la armadura al mismo tiempo que se gira lentamente con la mano.

Si llega a un punto en que es atraída fuertemente por el núcleo, es señal de que su embobinado está cruzado. Si alguna de éstas pruebas, no es satisfactoria, es necesario reemplazar la armadura. 2.- Revisión de bobinas de campo con el grawler.- Se revisa que no estén aterrizadas colocando una punta o terminal en uno de los cables del embobinado y la otra a la carcaza o cuerpo.

Si el foco prende, es indicación de que está aterrizado, en este caso es necesario aislar las bobinas o reemplazarlas. 3.- Desgaste en los bujes de la armadura.- Si la armadura muestra indicaciones de roce con los campos, deberán de cambiarse los bujes. Una prueba de holgura o inspección visual, determina la necesidad de reemplazarlos. 4.- Revisión de escobillas.- Es recomendable cambiar las escobillas cada vez que se le de servicio al motor de arranque. 5.- Revisión del solenoide.- Es conveniente cada vez que se le de servicio al motor de arranque, revisar las cabezas de los tornillos de contacto y con la menor muestra de desgaste cambiarlas. 6.- Revisión del impulsor.- Generalmente las fallas del impulsor son por desgaste interno o externo, provocando ambos patinamiento al engranar en el aro dentado. Prueba de la corriente que consume el motor de arranque Para ésta prueba se requiere un amperímetro que tenga escala de 300 amperios ya que la corriente que consume normalmente un motor de arranque es de 125 a 150 Amps. Existe una gran variedad de amperímetros para motor de arranque, el más usual es el "voltamperímetro" formado por dos carátulas; amperímetro y voltímetro.

El amperímetro se conecta en serie con uno de los postes de la batería y al operar el motor de arranque normalmente marcará entre 125 y 150 Amps. y el voltaje no debe de bajar de 9.6 volts. Si es menor la lectura del amperímetro y la del voltímetro no es menor de 9.6 volts y el giro de arranque es lento; es indicación de falso contacto en las escobillas o abierta una de las bobinas de campo. Si marca más amperaje y el giro de arranque es lento, es indicación de que la armadura se está arrastrando, está aterrizada o cruzada, un cortocircuito en las bobinas de campo o el cable que va del solenoide a la marcha hace tierra con el casco.

Prueba del circuito de tierra del motor de arranque Para ésta prueba se requiere un voltímetro. Una de las terminales se conecta al poste negativo de la batería y la otra punta al casco de la marcha. Se opera el motor de arranque y si el voltímetro marca más de un voltio; existe un falso contacto en la terminal del cable negativo de la batería, en el otro extremo del cable donde hace tierra con el motor, en el interior del cable de la batería o el cable no es del calibre adecuado.

Prueba del circuito de corriente del motor de arranque

Se coloca una terminal del voltímetro al poste positivo de la batería, la otra terminal al tornillo del solenoide donde se conecta el cable de la batería, se opera el motor de arranque y si marca más de un voltio; existe un falso contacto en la terminal del cable positivo de la batería, en el otro extremo del cable donde se atornilla con el solenoide, en el interior del cable de la batería o el cable no es del calibre adecuado.

Detección y reparación de fallas en el motor de arranque Conforme los conocimientos adquiridos hasta ahora, y con ayuda de aparatos de medición, podrán efectuar las pruebas necesarias y diagnosticar acertadamente fallas en el sistema de arranque y reparaciones del mismo. A continuación se presentan varias tablas de diagnóstico que les ayudarán para detectar la mayoría de las fallas que se presentan en el sistema de arranque.

SISTEMA DE CARGA CON GENERADOR

OBJETIVO ESPECIFICO:Identificará los principios y el funcionamiento del sistema de carga con generador, tipos de reguladores de voltaje y amperaje e interpretará su funcionamiento y las pruebas necesarias de cada uno de los componentes y también detectará las fallas y la manera de corregirlas.

Función del sistema de carga El sistema de carga proporciona al acumulador energía eléctrica para mantenerlo dentro de los límites de su régimen de carga; éste en la mayoría de los automóviles es entre 13.5 y 14.5 voltios. El generador transforma energía mecánica que recibe de la banda en eléctrica; la manda al acumulador y éste la transforma a energía química.

Componentes del sistema de carga con generador Los componentes del sistema de carga con generador son los siguientes: Generador.- Se encarga de transformar energía mecánica en eléctrica. Acumulador o batería.- Transforma la energía eléctrica a química y la almacena como tal. Regulador.- Controla la carga del generador dependiendo del estado en que se encuentre el acumulador. Amperímetro.- Indica al conductor los amperios que entran o salen del acumulador. Cables y conexiones.- Se encargan de transportar la corriente eléctrica y unir a los componentes entre si.

Circuito del sistema de carga con generador En el siguiente dibujo podemos apreciar los componentes de éste sistema y la forma en que están conectados entre si.

Principios en que se basa el funcionamiento del generador El generador funciona basándose en el método electromagnético para poner en movimiento los electrones. Este a su vez se basa en el principio de que todo conductor que pasa cortando las líneas de un campo magnético se induce un voltaje en él. En el siguiente dibujo, al girar el conductor en forma de espira dentro del campo magnético se inducirá un pequeño voltaje en él, si el campo es mayor como en diagrama de la derecha, el voltaje será mayor.

A los imanes se les dio una forma especial para aprovechar al máximo las líneas magnéticas. Esta forma es la misma que tienen las piezas polares de los generadores y los motores de arranque.

El voltaje inducido no sirve para cargar el acumulador, en primer lugar porque es corriente alterna y en segundo porque es muy pequeño. Para poder cargar el acumulador se requiere corriente directa, para poderla obtener del generador; en las puntas de la espira se colocan unos medios anillos llamados delgas y sobre éstos se deslizan las escobillas como se aprecia en el siguiente dibujo. El voltaje positivo inducido se concentra en la escobilla positiva y el negativo en la negativa, ahora si; ya tenemos corriente directa. En el dibujo de la derecha; se colocaron dos espiras, ahora el voltaje inducido será mayor. Entre mayor sea el número de espiras, el voltaje aumentará.

Al ser mayor el número de espiras, aumentará el número de delgas. Estas van colocadas en un aislante y separadas unas de otras. Al conjunto de delgas se le llama colector o conmutador. En el siguiente dibujo tenemos un conjunto de delgas colocadas en el conmutador o colector. En éstas delgas se sueldan las puntas de las espiras.

Las espiras se embobinan en un núcleo de hierro dulce para formar el inducido, comúnmente llamado armadura.

Como ahora tenemos muchos conductores girando dentro de un campo magnético, el voltaje inducido será mayor, por consiguiente la corriente también aumentará. Para poder controlar el campo magnético, las piezas polares se fabrican de hierro dulce y sobre ellas se coloca un embobinado al cual se le aplica corriente eléctrica para formar electroimanes.

Al embobinado de las piezas polares se le conoce con el nombre de bobinas de campo. Si la corriente que fluye por las bobinas de campo es

mucha, la corriente inducida que sale del generador para cargar la batería será mayor y si fluye poca, cargará muy poco. La corriente de las bobinas de campo es controlada por el regulador. Si la batería necesita mucha corriente, el regulador hará que circule mayor cantidad de corriente por las bobinas de campo. El magnetismo residual es muy importante en los generadores, ya que éste pequeño magnetismo es suficiente para poder inducir una pequeña corriente eléctrica en el embobinado del inducido. Una parte de ésta corriente pasa por las bobinas de campo hacia el regulador reforzando el campo magnético y así aumenta la intensidad de las líneas magnéticas.

Generadores tipo "A"

En el siguiente diagrama se representa un generador del tipo "A". En éste tipo de generador la corriente del campo sale de la escobilla positiva, circula por las bobinas de campo, sigue por la terminal "Fld" hacia el regulador para de ahí irse a tierra para completar el circuito. Este tipo de generador es el usado por los automóviles V.W. Sedán. En éste vehículo, la terminal "Gen" está marcada con "D+" y la "Fld" con "DF".

Generadores tipo "B" En el siguiente diagrama se representa un generador del tipo "B". En éste tipo de generador la corriente del campo sale del regulador de la terminal "Fld", circula por las bobinas de campo, para de ahí irse a tierra para completar el circuito. Este tipo de generador lo usó el vehículo Renault.

Polarización del generador Como vimos anteriormente, el generador necesita el magnetismo residual o imanación remanente para empezar a cargar. Cuando el generador es nuevo, no tiene éste pequeño magnetismo y por lo tanto no transformará la energía mecánica en eléctrica y no cargará. Lo mismo sucede al checar las bobinas de campo con el grawler, al aplicarle corriente alterna pierde el magnetismo residual. Cuando no existe magnetismo residual, es necesario polarizar el generador, esto consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través de las bobinas de campo la cual hará de éste un electroimán y al quitar la corriente, quedará el magnetismo residual. Tipo "A".- La Polarización de un generador del tipo "A" se realiza de la siguiente manera: Se desconecta del regulador el cable marcado "Gen o Arm" y se le aplica corriente del positivo de la batería. Esta corriente se puede tomar del cable del regulador marcado "Bat" como se aprecia en el siguiente dibujo.

Tipo "B".- La Polarización de un generador del tipo "B" se realiza de la siguiente manera: Se desconecta del regulador el cable marcado "Fld" y se le aplica corriente del positivo de la batería. Esta corriente se puede tomar del cable del regulador marcado "Bat" como se aprecia en el siguiente dibujo.

Al aplicarle corriente al cable "Fld" la corriente fluye de "Bat" hacia las bobinas de campo circulando por éstas formando un electroimán y al cortar la corriente queda el magnetismo residual, suficiente para que al girar la armadura o inducido empiece a producir corriente.

Regulador para generador tipo "A" La mayoría de los reguladores para generador están formados por una resistencia, tres núcleos y tres juegos de platinos. El disyuntor o cortacircuito, tiene doble embobinado (cable delgado y cable grueso) y un juego de platinos normalmente abiertos (NA). Este se encarga de permitir el paso de la corriente del generador a la batería cuando llega al voltaje "de cierre" y evitar que la corriente regrese al

generador cuando no está cargando (contramperaje de apertura). El regulador de voltaje, tiene embobinado de alambre delgado y sus platinos están normalmente cerrados (NC). Cuando el voltaje del generador es de aproximadamente 14 voltios, los platinos se abren y cortan la corriente del campo que circulaba por ellos. El regulador de corriente, llamado también regulador de amperaje, tiene un embobinado de alambre grueso y sus platinos son normalmente cerrados (NC). Cuando la corriente alcanza entre 34 y 38 amperios, los platinos se abren y cortan la corriente del campo que circulaba por ellos. La resistencia, se encarga de disminuir la corriente que circula por las bobinas de campo al abrirse los platinos de cualquier regulador. En el siguiente dibujo apreciamos los componentes del regulador

Funcionamiento del regulador para generador tipo "A". El regulador para generador tipo "A" funciona de la siguiente manera: Al girar el inducido o armadura, nace una pequeña corriente en ésta debido al pequeño magnetismo llamado magnetismo residual. Esta corriente sale por la escobilla positiva y sigue hacia las bobinas de campo (siguiendo las flechas marque Ud. con color azul el camino de la corriente de campo), entra al regulador por la terminal "FLD" y sigue por los platinos para terminar el circuito a tierra.

GENERADOR Y REGULADOR DEL TIPO "A" Al pasar la corriente por las bobinas de campo, el campo magnético se refuerza, son más las líneas magnéticas y produce más corriente, pasando ésta por las bobinas de campo reforzándolo y así sucesivamente. Otra parte de corriente sale por "Gen" y entra al regulador, circula por el regulador de corriente y luego por el embobinado delgado del disyuntor formando un campo magnético en el núcleo. Al llegar al voltaje "de cierre" éste campo es lo suficientemente fuerte, atrae el platino y comunica "GEN" con "BAT" por el embobinado de alambre grueso (marque Ud. con color rojo el camino de la corriente de carga). En éste momento ya empieza a cargar el acumulador. La corriente que va a cargar el acumulador pasa por el regulador de amperaje. Cuando se acelera el motor el amperaje sube y al llegar a unos

36 amperios el campo magnético del núcleo es suficiente para atraer el platino y cortar la corriente del campo. Al abrirse el platino, la corriente se va a tierra por la resistencia y disminuye la corriente que pasa por el campo disminuyendo la producción del generador. Ahora produce menos de 36 amperios y el platino se cierra. Este ciclo lo repite a razón de 50 a 250 veces por segundo no permitiendo que pase de 36 amperios. Otra parte de corriente se desvía hacia el regulador de voltaje, circula por el embobinado de alambre delgado y de ahí se va a tierra para completar el circuito formando un campo magnético en su núcleo. Cuando el voltaje es de unos 14 voltios, el campo es fuerte y despega el platino. Al abrirse el platino, la corriente se va a tierra por la resistencia y disminuye la corriente que pasa por el campo disminuyendo la producción del generador. Ahora produce menos y el platino se cierra. Este ciclo lo repite a razón de 50 a 250 veces por segundo no permitiendo que el voltaje pase de 14 voltios. Cuando éste platino está vibrando, los platinos del regulador de amperaje están cerrados ya que lo que produce el generador no llega a 36 amperios.

Regulador para generador VW Funcionamiento del regulador para generador VW. El regulador de generador de VW tiene dos núcleos siendo éstos el del disyuntor y el del regulador de voltaje, careciendo de regulador de amperaje. Funciona de la siguiente manera: Al girar el inducido o armadura, nace una pequeña corriente en ésta, la cual es recogida por las escobillas, sale por la escobilla positiva y sigue hacia las bobinas de campo para salir del generador por la terminal "DF", de ahí sigue hacia el regulador entrando por la terminal "DF", sigue por los platinos del regulador de voltaje los cuales se encuentran cerrados para terminar el circuito a tierra.

Al pasar la corriente por las bobinas de campo, el campo magnético se refuerza, son más las líneas magnéticas y produce más corriente, pasando ésta por las bobinas de campo reforzándolo y así sucesivamente. Otra parte de corriente sale por "D+" y entra al regulador, circula por el embobinado delgado del disyuntor formando un campo magnético en el núcleo. Cuando éste campo es lo suficientemente fuerte, atrae el platino y comunica "D+" con "B+" por el embobinado de alambre grueso. En éste momento ya empieza a cargar el acumulador. Otra parte de corriente se desvía hacia el regulador de voltaje a través del transistor NPN, circula por el embobinado de alambre delgado y de ahí se va a tierra para completar el circuito formando un campo magnético en su núcleo. Cuando el voltaje es de unos 13.8 voltios, el campo es fuerte y despega el platino. Al abrirse el platino, la corriente se va al campo por la resistencia R1 y disminuye la corriente que pasa por el campo disminuyendo la producción del generador. Ahora produce menos pero el voltaje sigue subiendo, al llegar entre 14 y 14.2 voltios el platino hace

contacto con el que está comunicado con "D+" y deja de aumentar el voltaje al cortarse la corriente que circula por las bobinas de campo al quedar alimentado éste con corriente positiva en sus dos extremos. Este ciclo lo repite a razón de 50 a 250 veces por segundo no permitiendo que el voltaje pase de 14.2 voltios. Cuando no está cargando o el motor está apagado con la llave puesta en "On", circula corriente del switch de ignición a través del foco de luz testigo hasta la terminal 61 del regulador, teniendo varios caminos para irse a tierra, por "D+" hacia las escobillas del generador y por el embobinado de alambre delgado del disyuntor, por lo tanto se encuentra encendido. Al estar cargando, el foco se apaga porque éste queda alimentado con voltaje positivo en sus dos extremos. Cuando los platinos del disyuntor no hacen buen contacto, al acelerar un poco el foco se apaga y al acelerar más el foco enciende un poco al ser mayor el voltaje en "D+" que en la terminal 61. Para verificar el rendimiento del generador se revisa la tensión de la banda impulsora y se ajusta de ser necesario, se conecta un voltímetro en la terminal "D+", se desconecta la terminal "DF" del generador, se aterriza el tornillo marcado "DF" y se acelera un poco cuidando que no suba el voltaje arriba de 14.5 voltios. En ésta prueba debe tenerse cuidado que el cable que se desconectó no toque tierra porque de quema el regulador.

Revisión y pruebas de los componentes del generador 1.- Inspección visual. La primera revisión de la armadura es una inspección visual para detectar señales de roce debido a juego en los bujes o piezas polares de las bobinas de campo flojas; si presenta señales de roce existe la probabilidad de que esté cruzada o aterrizada. Cuando el colector presenta desgaste disparejo, se corrige torneándolo y es conveniente desenmicar las delgas para un mejor contacto de las escobillas. Si presenta desprendimiento de la soldadura del colector es indicación de un alto ajuste del regulador o acumulador con alguna celda en cortocircuito y ya no acepta la carga. Cuando una delga está desprendida o tiene mayor desgaste que las demás, es indicación de que la armadura está cruzada y es necesario reemplazarla; si se tornea, se vuelve a gastar dicha delga. 2.- Revisión de armadura con el grawler. Revisar que no esté aterrizada de la siguiente manera: Colocar una punta o terminal de la lámpara de pruebas del grawler al eje o flecha y la otra a cualquier delga, si el foco prende, está aterrizada.

Para revisar que no esté cruzado el embobinado, se coloca la armadura sobre el núcleo del grawler y el interruptor en la posición de "On". Se coloca una hoja de segueta en la parte superior del núcleo de la armadura al mismo tiempo que se gira lentamente con la mano como se aprecia en el siguiente dibujo.

Si llega a un punto en que es atraída fuertemente por el núcleo, es señal de que su embobinado está cruzado. Si alguna de éstas pruebas no es satisfactoria, es necesario reemplazar la armadura. 3.- Revisión de bobinas de campo con el grawler.- Se revisa que no esté aterrizado colocando una punta o terminal en la entrada del

embobinado del campo y la otra a la carcaza o cuerpo. Si el foco no prende, cambiar la punta del embobinado del campo a la escobilla positiva. Si el foco enciende en alguna de las posiciones, el campo está aterrizado o el cable de salida ("GEN") hace contacto con el casco o carcaza.

4.- Desgaste en los bujes de la armadura.- Si la armadura muestra indicaciones de roce con los campos, deberán de cambiarse los bujes o baleros. Una prueba de holgura o inspección visual, determina la necesidad de reemplazarlos. 5.- Revisión de escobillas.- Es recomendable cambiar las escobillas cada vez que se le de servicio al generador.

Pruebas de funcionamiento del generador 1.- Revísese la banda del generador y ajústese si es necesario 2.- Si es de circuito "A": Desconéctese el cable del campo del regulador y conéctese a tierra (en el mismo cuerpo del regulador). 3.- Desconectar el cable marcado "BAT" en el regulador y conectar un

amperímetro de prueba entre el cable que desconectó y la terminal "BAT" del regulador. 4.- Conectar un tacómetro en la terminal negativa de la bobina y tierra. 5.- Ponga a funcionar todos los accesorios (radio, luces, limpiador de parabrisas, etc.). 6.- Arranque el motor y acelere lentamente hasta que el amperímetro marque 35 amperios. En éste momento la velocidad del motor no deberá ser mayor de 1,500 R.P.M.. Suelte el acelerador inmediatamente después de hacer ésta prueba. Si el rendimiento del generador no fue el especificado a menos de 1,500 R.P.M.; el generador está defectuoso.

Pruebas de funcionamiento del regulador Prueba del disyuntor (cortacircuito)1.- No desconecte nada de la prueba anterior. 2.- Conéctese un voltímetro de la terminal "GEN" a tierra en la base del regulador. 3.- Arranque el motor y después acelere lentamente observando los aparatos de medición. El voltaje más alto antes de que empiece a indicar carga el amperímetro es el voltaje de cierre del disyuntor, el cual debe ser entre 12.0 y 13.0 voltios. Si el voltaje no es el adecuado ajústese la tensión del resorte. 4.- Desacelere lentamente y observe el amperímetro. La lectura más baja antes que la aguja regrese a cero es el contramperaje de abertura del disyuntor. La corriente inversa deberá ser de 1 a 3 amperios. Si la corriente inversa no está dentro de lo especificado, ajústese el espacio de aire (entre el núcleo y los platinos) y la separación de los platinos. Prueba del regulador de corriente1.- En el tipo "A"; vuelva a conectar el cable de la terminal "FLD" del regulador. 2.- Cambiar la terminal del voltímetro de la terminal "GEN" a la terminal "BAT". 3.- Desconecte el cable del centro de la tapa del distribuidor y póngalo a tierra para que el motor no funcione. Haga funcionar el motor de arranque 15 segundos para disminuir la carga de la batería y vuelva a conectar el

cable. 4.- Ponga a funcionar todos los accesorios eléctricos, arranque el motor y acelere a 1,500 R.P.M.. El rendimiento del generador deberá ser entre 34 y 38 amperios. Prueba del regulador de voltaje1.- Hágase funcionar el motor a 2,000 R.P.M. y observe las lecturas del amperímetro y voltímetro. La lectura del amperímetro bajará y la del voltímetro subirá. Cuando la lectura del voltímetro se estabilice y ya no suba más, éste será el voltaje al cual está ajustado el regulador, el cual deberá ser entre 13.5 y 14.7 voltios. Si no está dentro de lo especificado, proceda a efectuar el ajuste variando la tensión del resorte.

Pruebas del circuito de tierra del generador y del regulador Conecte un voltímetro entre el casco del generador y la base del regulador. Arranque el motor y acelere a 2,000 R.P.M., la aguja del voltímetro deberá indicar cero voltios. Si marca alguna lectura, revise el cable de tierra del generador al regulador, si no lo trae, instale un cable de tierra entre el casco del generador y la base del regulador.

Funcionamiento de la lámpara indicadora Algunos vehículos están equipados con lámpara indicadora en el tablero de instrumentos que se enciende cuando no está cargando el generador. Esta funciona de la siguiente manera: Cuando no está cargando, la corriente que sale del switch de ignición, circula por la lámpara hacia la terminal "GEN" del regulador para completar el circuito a tierra por varios caminos; por el regulador de voltaje, por el disyuntor, por la escobilla negativa y por el campo. Cuando está cargando, la terminal "GEN" tiene voltaje positivo, el mismo que tiene la lámpara y por lo tanto ésta no enciende. Cuando los platinos del disyuntor no hacen buen contacto, el voltaje en "GEN" es mayor que el de "BAT" y al acelerarle la lámpara enciende con una luz débil al tratar de circular parte de la corriente por ella para cargar la batería.

Instalación del amperímetro El amperímetro se conecta en el sistema de manera que registre todo lo que entra o sale del acumulador, excepto la corriente del motor de arranque y la de la luz de emergencia. En el siguiente dibujo se aprecia la instalación típica de un amperímetro en un sistema de carga con generador.

La terminal negativa del amperímetro deberá conectarse al poste positivo del acumulador con cable del #12, y en la terminal positiva del

amperímetro los cables que alimentan al sistema eléctrico en general. La alimentación de la luz de emergencia podrá tomarse de la terminal negativa del amperímetro o del poste positivo del acumulador. En caso de no estar marcadas las terminales del amperímetro, conectarlo de cualquier manera y encender las luces; si marca descarga, la polaridad es la correcta.

Detección y reparación de fallas en el sistema de carga con generador Antes de efectuar las pruebas debe de conectarse el voltímetro y el amperímetro como se indicó anteriormente.