Electricidad-del-Automóvil.pdf

Instituto Tecnológico Superior

Vida Nueva

COMPENDIO DE

ELECTRICIDAD DEL AUTOMOVIL

3 CREDITOS

1. Datos informativos:

Carrera/s

Nivel

Mecánica Automotriz

Tercero

www.istvidanueva.edu.ec Tecnológico Vida Nueva

http://campus.istvidanueva.edu.ec/ 1

2. Índice

1. Datos informativos: .................................................................... 1 2. Índice......................................................................................... 2 3. Introducción ............................................................................... 5 4. Prerrequisitos ............................................................................ 5 5. Evaluación inicial ....................................................................... 5 6. Orientaciones generales para el estudio ................................... 7 7. Desarrollo de contenidos ........................................................... 8 I.

Unidad: Magnitudes y Circuitos Eléctricos Fundamentales ... 8 Objetivos ................................................................................... 8 Contenidos ................................................................................ 8 EQUIPO ELECTRICO DEL AUTO ........................................ 8 ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA ........................ 8 CORRIENTE ELECTRICA .................................................. 11 MAGNITUDES FUNDAMENTALES.................................... 12 LEY DE OHM...................................................................... 14 POTENCIA ELECTRICA..................................................... 15 CIRCUITO ELECTRICO ..................................................... 16 Estrategias de enseñanza – aprendizaje ................................. 19 Evaluación ............................................................................... 21 Recursos ................................................................................. 21

II.

Unidad: Batería ................................................................... 22 Objetivos ................................................................................. 22 Contenidos .............................................................................. 22

2. Índice

1. Datos informativos: .................................................................... 1 2. Índice......................................................................................... 2 3. Introducción ............................................................................... 5 4. Prerrequisitos ............................................................................ 5 5. Evaluación inicial ....................................................................... 5 6. Orientaciones generales para el estudio ................................... 7 7. Desarrollo de contenidos ........................................................... 8 I.

Unidad: Magnitudes y Circuitos Eléctricos Fundamentales ... 8 Objetivos ................................................................................... 8 Contenidos ................................................................................ 8 EQUIPO ELECTRICO DEL AUTO ........................................ 8 ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA ........................ 8 CORRIENTE ELECTRICA .................................................. 11 MAGNITUDES FUNDAMENTALES.................................... 12 LEY DE OHM...................................................................... 14 POTENCIA ELECTRICA..................................................... 15 CIRCUITO ELECTRICO ..................................................... 16 Estrategias de enseñanza – aprendizaje ................................. 19 Evaluación ............................................................................... 21 Recursos ................................................................................. 21

II.

Unidad: Batería ................................................................... 22 Objetivos ................................................................................. 22 Contenidos .............................................................................. 22

BATERIA DE ACUMULADORES........................................ 22 CONSTITUCIÓN DE LOS ACUMULADORES.................... 23 ELECTROLITO ................................................................... 24 FUNCIONAMIENTO INTERNO DE LA BATERÍA ............... 26 MANTENIMIENTO DE LOS ACUMULADORES ................. 29 Estrategias de enseñanza – aprendizaje ................................. 30 Evaluación ............................................................................... 31 Recursos ................................................................................. 31 III. Unidad: Circuito de Alumbrado ........................................... 32 Objetivos ................................................................................. 32 Contenidos .............................................................................. 32 CIRCUITO DE ALUMBRADO ............................................. 32 CIRCUITOS ELECTRICOS ................................................ 35 Estrategias de enseñanza – aprendizaje ................................. 39 Evaluación ............................................................................... 40 Recursos ................................................................................. 41 IV. Unidad: Sistema de arranque arr anque ............................................. 42 Objetivos ................................................................................. 42 Contenidos .............................................................................. 42 Estrategias de enseñanza – aprendizaje ................................. 51 Evaluación ............................................................................... 52 Recursos ................................................................................. 53 V.

Unidad: Sistema de carga ................................................... 54

Objetivos ................................................................................. 54

Contenidos .............................................................................. 54 Estrategias de enseñanza – aprendizaje ................................. 77 Evaluación ............................................................................... 78 Recursos ................................................................................. 79 8. Evaluación final ....................................................................... 80 9. Bibliografía .............................................................................. 83 10.

Anexos ................................................................................ 84

11.

Glosario .............................................................................. 88

ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Introducción

3. Introducción

Para entender el funcionamiento de los diferentes elementos eléctricos del automóvil es necesario el conocimiento de la teoría de la electricidad, de igual manera se hace necesario conocer y comprender los distintos conjuntos de sistemas eléctricos que componen el vehículo para poder actuar sobre ellos y poder dar soluciones en caso de presentar alguna anomalía. En este documento se desarrollan leyes y conceptos básicos imprescindibles para comprender el funcionamiento de los componentes eléctricos del automóvil que son objeto de esta asignatura. 4. Prerrequisitos

Para iniciar el estudio de esta asignatura es necesario tener aprobado la asignatura de Electricidad II Además tener buen manejo de multímetro en sus diferentes magnitudes y escalas. Conocimiento necesario para poder realizar comprobaciones en circuitos y componentes eléctricos del vehículo. 5. Evaluación inicial

CUESTIONARIO Es necesario verificar los conocimientos previos a la materia para poder determinar el inicio de los nuevos conocimientos, motivo de esta prueba diagnóstica.

Tecnológico Vida Nueva

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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Evaluación inicial

Subraye la respuesta correcta 1.- El electrolito de la batería está compuesto por: a.- Agua destilada + ácido bórico b.- Agua destilada + ácido sulfúrico

2.- La batería se utiliza cuando: a.- El motor no se está utilizando b.- El motor está en funcionamiento

3.- Corriente eléctrica es: a.- El flujo ordenado de electrones b.- El flujo ordenado de neutrones

4.- Circuito en serie es: a.- En el que los consumidores están conectados uno tras de otro b.- En el que los terminales comunes están conectas a un punto común

5.- El sistema de encendido se encarga de: a.- Arrancar el motor b.- Hacer saltar la chispa dentro de los cilindros

6.- Bujías frías son las que: a.- Disipan más calor b.- Disipan menos calor Tecnológico Vida Nueva

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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Orientaciones generales para el estudio

7.- La dinamo transforma: a.- La energía mecánica en energía química b.- La energía mecánica en energía eléctrica

8.- Dentro del estator del motor de arranque se encuentra: a.- Bobinas arrolladas llamadas zapatas b.- Los diodos de rectificación

9.- El puente de diodos de rectificación consisten de: a.- 5 a 6 diodos b.- 6 a 9 diodos

10.- El disyuntor se utiliza en: a.- El motor de arranque b.- El alternador 6. Orientaciones generales para el estudio Para esta materia se considera la utilización tanto del aula como del laboratorio para desarrollar prácticas mientras se procede al desarmado y comprobación de los elementos que serán motivo de estudio. El presente módulo tiene por objeto guiar al estudiante en la adquisición de nuevos conocimientos, desarrollando los temas y evaluaciones que se encontraran a lo largo de este documento. Las evaluaciones y actividades deberán ser desarrolladas de forma paralelo al desarrollo de la materia. Los estudiantes deberán desarrollar investigaciones sobre temas que no consten en este documento.


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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Magnitudes y Circuitos Eléctricos Fundamentales

7. Desarrollo de contenidos I. Unidad: Magnitudes y Circuitos Eléctricos Fundamentales Objetivos 

Conocer las magnitudes y leyes fundamentales de la electricidad para aplicarlas en los circuitos eléctricos del automóvil

Contenidos EQUIPO ELECTRICO DEL AUTO

En la actualidad los vehículos se encuentran equipados con numerosos mecanismos cuyo funcionamiento se produce por la transformación eléctrica en otros tipos de energía, empleándose componentes y dispositivos de los más variados para mejorar la seguridad del vehículo y confort de los pasajeros. Comenzando por los más esenciales como son la batería, el motor de arranque, el alternador, etc., hasta culminar con los más sofisticados, como eleva vidrios eléctricos, interruptores de inercia y seguridad, temporizadores, controles de velocidad, etc., los componentes eléctricos aumentan día a día haciendo más compleja su instalación. ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA

La electricidad está ligada íntimamente con la estructura atómica de la materia, puesto que ella contiene las cargas eléctricas con las cuales es posible obtener los diferentes fenómenos eléctricos. La materia se define como toda sustancia dotada de masa y que ocupa un lugar en el espacio. Tecnológico Vida Nueva

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Está constituida por minúsculas partículas llamadas moléculas y, estas a su vez, por varios átomos. Una molécula es la parte más pequeña de una sustancia la cual conserva las propiedades de la misma. Las moléculas pueden ser divididas en partículas más pequeñas e invisibles llamadas átomos. El átomo es la parte más pequeña de la materia y está compuesto por un núcleo donde se encuentran otras partículas, estas partículas son: los protones (carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga). Alrededor del núcleo giran en órbitas los electrones, que tienen carga negativa y hay tantos electrones como protones, por lo que el átomo se encuentra equilibrado eléctricamente. Fig. 1

(Organización de Servicio - SEAT, S.A., 0000)

Los átomos pueden tener muchos electrones, que giran alrededor del núcleo en sus distintas orbitas. Los electrones que se encuentran en la última orbita o nivel de energía se denominan electrones de valencia. De acuerdo al número de electrones de


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valencia que tenga el átomo de algún elemento se pueden clasificar en: conductores, aislantes y semiconductores. Conductores.- átomos que poseen menos de cuatro electrones de valencia y tienden a perderlos para lograr su equilibrio. Estos materiales reciben el nombre de metales y son los más adecuados para producir fenómenos eléctricos (cobre, hierro, aluminio). Aislantes.- átomos que poseen más de cuatro electrones de valencia, se denominan metaloides y tienden a ganar electrones para lograr su equilibrio (fosforo, azufre, cloro). Semiconductores.- átomos que poseen cuatro electrones de valencia y sus propiedades se encuentran entre conductores y aislantes (silicio, germanio). Los electrones están ligados a sus núcleos por fuerzas muy intensas y sin embargo, pueden ser separados. Fig. 2

(Volkswagen de México, S.A. de C.V., 2000)

Por lo tanto, los electrones pueden pasar de un cuerpo a otro cuando se ponen dos sustancias en contacto estrecho. Es por ello que al frotar dos cuerpos es posible transferir una gran cantidad de electrones de un objeto a otro. Tecnológico Vida Nueva

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Cuando esto ocurre, uno tendrá exceso de electrones y el otro tendrá una falta de electrones, el objeto que tiene un exceso de electrones queda cargado Negativamente, y el que tiene una falta de electrones queda cargado Positivamente. Uno de los principios fundamentales en la electricidad es el hecho de que dos cargas iguales se rechazan y dos cargas diferentes se atraen entre sí. Los átomos por naturaleza siempre buscan mantener un equilibrio eléctrico, es decir: Un átomo cargado positivamente atraerá a electrones libres de otros átomos en un intento por recuperar su equilibrio eléctrico. Fig. 3


Esto provoca que en una situación desbalanceada, los electrones puedan fluir de un átomo a otro. Este flujo se conoce como corriente eléctrica. CORRIENTE ELECTRICA

En un conductor, es posible obtener un movimiento ordenado o flujo de electrones en una determinada dirección. Si se conecta una pila al conductor sus electrones libres sufren un empuje eléctrico debido a la pila, produciendo el desplazamiento de estos a través del conductor, originándose una corriente eléctrica. El flujo electrónico está dirigido hacia el polo positivo de la pila, como si sufriera una Tecnológico Vida Nueva

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repulsión desde el polo negativo, el primer electrón sufre un empuje que lo desplaza sacando al segundo electrón de su órbita para ocuparlo, mientras que el segundo electrón hace lo mismo con el siguiente y así sucesivamente. Por tanto, para obtener el movimiento de un electrón, es necesario que otro ocupe su lugar. Fig. 4

(Alonso, 2007)

De lo expuesto anteriormente se puede decir que la corriente eléctrica es el movimiento ordenado de los electrones a través de un conductor. Cuando la fuerza eléctrica aplicada de una manera constante en el mismo sentido, se llama corriente continúa. Cuando la fuerza eléctrica aplicada cambia constantemente de sentido, el efecto obtenido es una corriente alterna. MAGNITUDES FUNDAMENTALES

El flujo de corriente eléctrica en un circuito, depende de tres factores fundamentales: Tensión, Intensidad y Resistencia. Tensión.- La tensión eléctrica, es la fuerza que hace fluir a la corriente eléctrica a través de un conductor. Se asemeja a la presión hidráulica que hace fluir el agua a través de un tubo. La Tecnológico Vida Nueva

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unidad de medida de la tensión es el voltio, y el instrumento para medir la tensión es el voltímetro conectado en paralelo. Fig. 5

(Centro de Entranamiento Técnico Chevrolet, 2001)

Intensidad.- La intensidad eléctrica es la cantidad de corriente que fluye por un conductor. Puede compararse con la cantidad o volumen de agua que fluye por un tubo. La unidad de medida de intensidad es el Amperio, y el instrumento usado para medir la intensidad es el amperímetro conectado en serie. Fig. 6


Resistencia.- La resistencia eléctrica es la oposición al paso del flujo de la corriente eléctrica a través de un conductor o cualquier otro material. En un sistema hidráulico, podría ser cualquier tipo de restricción que reduce o se opone al flujo del agua. La unidad de


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medida de la resistencia es el Ohmio, y el instrumento para medirla es el ohmímetro conectado en paralelo. La resistencia eléctrica depende de factores como: Longitud



Material



Diámetro



Temperatura



Condición



Fig. 7


LEY DE OHM

La ley de Ohm, establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, según expresa la fórmula siguiente: la ley de ohm permite calcular el valor de una de las medidas fundamentales conociendo las otras dos.


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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Magnitudes y Circuitos Eléctricos Fundamentales 

I = Intensidad en amperios (A)



E = La Tensión o Diferencia de potencial en voltios (V)



R = Resistencia en ohmios (Se representa con la letra griega Ω).

En Donde: 

Si se desconoce la tensión de un circuito, pero se sabe sobre la intensidad y la resistencia, se aplica la siguiente formula E=IxR

Si se desconoce la intensidad de un circuito, pero se sabe



sobre la tensión y la resistencia, se aplica la formula siguiente: I=E/R 

Si se desconoce la resistencia de un circuito, pero se conocen valores de tensión e intensidad se aplica la fórmula de la siguiente manera: R=E/I

POTENCIA ELECTRICA

La potencia se define como la energía o trabajo consumido o producido en un determinado tiempo. La unidad de potencia es el vatio (W) y su definición está relacionada con la tensión aplicada y la intensidad que circula por un circuito: un vatio es la energía que libera un amperio en un circuito con una tensión de un voltio.


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Con la ecuación de la potencia (similar a la de la Ley de Ohm) puede deducirse un valor conociendo los otros dos y así obtener tres fórmulas matemáticas que permitan resolver cualquier incógnita. CIRCUITO ELECTRICO

Se llama circuito eléctrico al conjunto de elementos necesarios para que se establezca una corriente eléctrica. Un circuito eléctrico tiene mucha similitud con uno de agua. Fig. 8

(Organización de Servicio - SEAT, S.A., 0000)

Los circuitos eléctricos constan básicamente de una fuente de energía y una carga. Dependiendo de la disposición de las cargas entre sí y con respecto a la fuente consumidores se habla de circuitos en serie, paralelos y mixtos. Circuito en Serie.- un circuito en serie es en el que las resistencias están conectadas en el circuito una seguida de la otra, así que la misma corriente fluirá a través de cada componente. Características de un Circuito en Serie La suma de las caídas de voltajes individuales en un circuito



en serie es igual al voltaje aplicado, o al de la fuente. Tecnológico Vida Nueva

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En un circuito en serie, el flujo de corriente en el circuito es el mismo en cada punto.

La suma de las resistencias individuales en un circuito en



serie es igual a la resistencia total del circuito. Fig. 9


En un circuito en serie: 

La tensión varía.



La intensidad es igual.



La resistencia aumenta.

Circuito en Paralelo.- un circuito en paralelo es en el cual todos los terminales positivos están conectados a un punto común, al mismo tiempo, todos los terminales negativos están conectados a un segundo punto común. Características de un Circuito en Paralelo En un circuito en paralelo el voltaje es el mismo a través de



cada componente.


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La corriente total en un circuito en paralelo es igual a la suma de las corrientes individuales de cada componente.

La resistencia total en un circuito en paralelo es siempre



menor que la resistencia más baja del circuito. El inverso de la resistencia equivalente es igual a la suma de los inversos de las resistencias individuales. Fig. 10


En un circuito en paralelo: 

La tensión es igual.



La intensidad es varía.



La resistencia disminuye.

Circuito mixto.- son una combinación de los dos circuitos anteriores es decir, en un mismo circuito están conectados algunos componentes en serie y otros en paralelo.


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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Magnitudes y Circuitos Eléctricos Fundamentales Fig. 11


Estrategias de enseñanza – aprendizaje

Los siguientes ejercicios tienen por objeto interiorizar los conocimientos adquiridos: Utilizando la ley de OHM y las características de los circuitos serie paralelo resolver los siguientes ejercicios. a.- calcular la corriente total del siguiente circuito:


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b.- calcular la corriente que circula por el siguiente circuito, calculando en primer lugar la resistencia total.


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Evaluación

Resuelva el siguiente cuestionario: Defina que es corriente eléctrica: ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Indique que expresa la ley de OHM ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

Defina que es la potencia eléctrica ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Enumere las características del circuito en serie ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Enumere las características del circuito en paralelo ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

Recursos

Módulo

 

Documentos subidos a la plataforma



TIC’s


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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Batería

II. Unidad: Batería Objetivos

Conocer cómo están formadas las baterías utilizadas en la



actualidad. 

Identificar los procesos de carga y descarga de los acumuladores y su funcionamiento interno.

Contenidos BATERIA DE ACUMULADORES

Se denominan acumuladores aquellos elementos capaces de almacenar energía para su posterior utilización. Los acumuladores eléctricos transforman la energía que reciben de una fuente de alimentación o generador eléctrico en energía química, que queda almacenada en su interior, mediante un proceso reversible, al devolver la energía acumulada, se transforma nuevamente en energía eléctrica. Para conseguir la tensión adecuada al circuito del que forman parte se conectan en serie varios acumuladores iguales, recibiendo el conjunto el nombre de batería de acumuladores, o simplemente batería. La batería del automóvil desempeña las funciones fundamentales siguientes: 

Suministrar la corriente necesaria para el motor de arranque y el encendido cuando se pone en marcha el motor del vehículo.



Alimentar los accesorios eléctricos del automóvil con el motor parado.

Suministrar corriente cuando las necesidades del equipo



eléctrico exceden del rendimiento del generador. Tecnológico Vida Nueva

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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Batería 

Estabilizar la tensión del circuito eléctrico.

CONSTITUCIÓN DE LOS ACUMULADORES

Los acumuladores utilizados en automoción emplean una masa activa formada a base dióxido de plomo (Pb02) en el electrodo positivo y de plomo esponjoso (Pb) en el negativo, y como electrólito una solución de agua (H20) y ácido sulfúrico (H2S04), que proporcionan una fuerza electromotriz (f.e.m.) media de 2 V. Fig. 12

(Grupo editorial CEAC, 2005)

Como en la práctica se utilizan tensiones de 6 y 12 V para alimentar los circuitos instalados en los se agrupan en serie 3 o 6 acumuladores dentro de un recipiente común, formando una batería. En los vehículos pesados, que emplean tensiones de 24 V se montan en serie dos baterías de 12 V. La batería está constituida por una caja de plástico (polipropileno) dividida en seis compartimientos estancos en cada uno de los cuales se aloja un elemento acumulador. Cada elemento está formado por un grupo de placas positivas y otro de placas negativas intercaladas con las positivas y aisladas de ellas mediante separadores. Cada grupo de placas van soldadas a un puente y los Tecnológico Vida Nueva

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puentes unidos entre sí en serie por los empalmadores. De los puentes extremos, que quedan sin empalmar, emergen los bornes, el positivo del puente de placas positivas y el negativo del de las negativas. En la parte superior de la caja se encuentran los tapones de llenado, uno para cada elemento, por donde se vierte el electrólito; los tapones van provistos de un orificio para dar salida a los gases que se forman durante la carga. El electrólito debe llenar el compartimiento hasta alcanzar un nivel entre 10 y 12 mm por encima de las placas. Fig. 13


ELECTROLITO

El electrólito empleado en las baterías de plomo es una mezcla de ácido sulfúrico (H2S04) y agua (H2OJ, ambos químicamente puros. La preparación del electrólito se debe efectuar en recipientes de plástico o vidrio, que son inatacables por el ácido. El ácido puro tiene una densidad de 1,835 g/cm3 y el agua 1; para obtener una solución de 1,280 g/cm3, que es la que se emplea en Tecnológico Vida Nueva

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las baterías, se deben mezclar aproximadamente 2,75 partes de agua en volumen por cada parte de ácido puro. El ajuste final de la densidad se hace con la ayuda de un densímetro, añadiendo más agua o más ácido según proceda, teniendo en cuenta que las mediciones con el densímetro hay que hacerlas cuando el electrólito se haya enfriado hasta la temperatura normal. Fig. 12: Mezcla de sustancias puras Fig. 14


El densímetro está constituido por un recipiente de cristal cerrado por su parte superior por una pera de goma para aspirar el líquido, y en su parte inferior por un tapón con cánula también de goma. En su interior está el aerómetro o pesa ácidos, que consiste en un flotador tarado con perdigones de plomo, que termina en un tubo en Tecnológico Vida Nueva

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el que lleva marcada la escala de densidades o bien tres zonas coloreadas: una verde para la densidad de batería cargada, una amarilla para media carga y otra roja para batería descargada. FUNCIONAMIENTO INTERNO DE LA BATERÍA

Durante el proceso de descarga la batería hace de fuente de alimentación al circuito exterior, pasando la corriente desde la placa positiva a la negativa a través de él, y por el interior desde la placa negativa a la positiva a través del electrólito, que tiene un cierto grado de conductibilidad eléctrica. Fig. 15

(Alonso, 2007)

El paso de la corriente por el electrólito descompone la molécula de ácido sulfúrico (H2S04) en 2H y en S0 4. El radical sulfato (S0 4) se combina con el dióxido de plomo (Pb02) de la placa positiva y se forma sulfato de plomo (PbS0 4) desprendiéndose el oxígeno de la placa, que forma agua con el hidrógeno residual de ácido. El radical sulfato (S04) se combina también con el plomo (Pb) de la placa negativa formando igualmente sulfato de plomo (PbS0 4).


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A medida que la batería se descarga la concentración del electrólito disminuye al haber menos ácido: el que ha formado el sulfato en las placas, y más agua: la que se ha formado con el hidrógeno del ácido y el oxígeno de la placa positiva; esto hace que el electrólito sea menos conductor, aumentando la resistencia interna de la batería. Al irse sulfatando las placas llega un momento en que la dilución del electrólito es tal que el aumento de su resistencia da lugar a una caída de tensión que deja fuera de servicio útil a la batería; la densidad del electrólito en estas condiciones es de aproximadamente 1,120 g/cm3. Si continúa la descarga terminan sulfatándose totalmente las placas, y al tener el mismo potencial cesa la corriente. Durante el proceso de carga la batería actúa como un receptor, recibiendo corriente de un generador, con lo que se produce la regeneración de las placas y del electrólito por un proceso de reacción inverso al de la descarga. Fig. 16

(Alonso, 2007)

La corriente que circula por el electrólito descompone el agua (H 20) en 2H y en O. El O desaloja al radical sulfato (S0 4) de la placa positiva y la oxida formando PbO 2 y el hidrógeno se combina con el S04 para formar nuevamente ácido (H2S04); también el 2H se Tecnológico Vida Nueva

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combina con el S04 de la placa negativa para dar ácido, quedando la placa negativa compuesta por plomo (Pb). A medida que aumenta la carga, el electrólito va aumentando su concentración por disminución del agua y recuperación de ácido, lo que hace que disminuya la resistencia interna del acumulador; la regeneración de las placas al perder el radical ácido, aumenta la polarización y por lo tanto la fuerza electromotriz. La carga termina cuando la densidad del electrólito es de 1,280, que es cuando las placas se han regenerado totalmente. Los efectos producidos por la carga y la descarga indican lo siguiente: Que la densidad del electrólito es variable con el estado de



carga, oscilando entre 1,280 g/cm3 para la batería totalmente cargada

y

1,120

g/cm3

cuando

está

prácticamente

descargada. La resistencia interna de la batería es variable con el estado



de carga. La caída de tensión de cada elemento es función de la resistencia de su electrólito. La sulfatación de las placas es un proceso reversible. Con el



tiempo, la reversibilidad de la reacción se va haciendo incompleta, quedando parte de la superficie de las placas recubierta de sulfato permanente: es el "envejecimiento" de la batería, que hace que vaya disminuyendo su capacidad y causa su inutilidad final. Prolongando la carga después de la regeneración de las



placas, el oxígeno procedente de la descomposición del agua, ataca el armazón de las placas positivas oxidándolo con fuerte Tecnológico Vida Nueva

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calentamiento, y el hidrógeno burbujea en la superficie del líquido con peligro de explosión. MANTENIMIENTO DE LOS ACUMULADORES 

Los bornes y terminales del acumulador no deben rasparse en la operación de limpieza. Esta debe hacerse con bicarbonato disuelto en agua. Una vez conectados los terminales a los bornes se recubren ambos con una ligera capa de vaselina que impide su corrosión.

Cuando el nivel del electrólito se encuentre bajo, se corregirá



añadiendo agua destilada hasta dejarlo de uno a dos centímetros por encima de las placas. 

Nunca debe rellenarse un acumulador con ácido, pues éste no se evapora y una mayor proporción de la debida sería perjudicial, pues una concentración alta del electrólito puede carbonizar y desintegrar los separadores, en cuyo caso se produce el cortocircuito.

No debe emplearse para rellenar baterías más que agua



destilada, pues las impurezas que contiene el agua natural pueden corroer las placas, acelerar la formación de sulfato de plomo o depositarse en los poros de las placas, acortando el tiempo útil de vida de la batería. Tan perjudicial es no mantener el nivel del electrólito, como



añadir agua en exceso, pues en este caso, a causa de los movimientos de la batería con el vehículo y la salida de gases, parte del electrólito saldría al exterior, dañando soportes y elementos contiguos y sulfatando bornes y terminales. Deberán mantenerse limpios los respiraderos de los tapones



de llenado, para permitir la libre evacuación de los gases que Tecnológico Vida Nueva

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se producen como consecuencia de las reacciones de carga y descarga. 

Nunca deben dejarse encima de la batería útiles ni herramientas por el peligro de cortocircuito que se ocasiona.

Deberá mantenerse limpia la parte superior del acumulador.



La suciedad y humedad en esta zona propicia las fugas de corriente, que tienen como consecuencia la corrosión de los bornes y la auto descarga de la batería. 

Cuando se desea almacenar un acumulador por algún tiempo, deberá tenerse presente que con anterioridad es necesario comprobar el nivel del electrólito, que debe estar comprendido entre uno y dos centímetros por encima de las placas. Los acumuladores deben almacenarse completamente cargados, es decir, a una tensión mínima de 2,15 V por elemento. La densidad debe estar comprendida entre 1,250 y 1,280 a 25 °C. El acumulador debe estar protegido de los rayos solares y almacenado en lugar seco, con temperatura lo más uniforme posible y que no exceda de 30 °C.

Estrategias de enseñanza – aprendizaje 

Utilizando un multímetro compruebe la carga de la batería con el motor encendido y con el motor apagado.

Utilizando un densímetro comprobar el estado de una batería



en carga y descarga. Investigar la información que se encuentra impresa sobre las



baterías. Se debe entregar el informe práctico en el formato que se presenta en el Anexo I


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Evaluación

Explique que es el electrolito ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Que voltaje genera cada vaso de una batería ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

Explique que es el densímetro y cuál es su utilidad ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Indique que sucede en la batería durante el proceso de descarga ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

Enumere tres acciones para el mantenimiento de la batería ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Recursos

Módulo

 

Información de plataforma

Multímetro



Batería




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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Circuito de Alumbrado

III. Unidad: Circuito de Alumbrado Objetivos 

Identificar los sistemas de encendido utilizados en los vehículos en la actualidad

Establecer la diferencias de cada uno de los sistemas de



encendido Contenidos CIRCUITO DE ALUMBRADO

Necesidad del sistema de alumbrado.- para que un vehículo pueda circular de noche sin peligro, se hace preciso iluminar el camino por donde transita; pero también es necesario que los demás usuarios de la vía pública puedan ver por detrás a este vehículo. Es por estas causas que resulta imprescindible disponer en los automóviles una serie de luces anteriores y posteriores, que de otra parte están reglamentadas y tipificadas. De acuerdo con esto, los automóviles han de estar provistos de dos luces blancas en la parte delantera y dos o cuatro proyectores de largo alcance. En la parte trasera deberán incorporarse dos luces rojas, iluminación de la placa de matrícula y dos reflectores rojos también. El tamaño, posición, separación y potencia de estas luces, están regulados internacionalmente, así como el uso de faros auxiliares, de niebla, etc. Las normas estipulan que debe existir un alumbrado de: 

Carretera o larga distancia, formado por dos o cuatro proyectores de largo alcance, capaces de alumbrar hasta una


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distancia de 100 m por delante del vehículo y con una intensidad máxima total de 225.000 candelas. 

Cruce, formado por dos proyectores que iluminan una zona de 40 m por delante del vehículo, sin deslumbrar a los conductores que circulen en sentido contrario ni demás usuarios de la vía pública.



Ordinario, formado por dos luces blancas en la parte delantera y otras dos rojas en la trasera, visibles de noche a una distancia mínima de 300 m (con tiempo claro), que no deslumbren ni molesten a los demás usuarios de la vía pública.



Placa posterior de matrícula, que debe permitir leer la inscripción desde una distancia de 20 m en tiempo claro y no debe deslumbrar ni molestar a los demás usuarios de la vía pública.



Luces de maniobra: Luces de frenado.- para advertir que se está accionando el freno, estas luces son de color rojo. Luces de dirección.- son intermitentes. Indican el cambio de dirección hacia la derecha o izquierda y son luces de color amarillo o ámbar, colocadas en la parte delantera, posterior y lateral. Luz de retroceso. Advierten que se circulará marcha atrás y se halla colocada en la parte posterior siendo de color blanco.

Lámparas de incandescencia.- Para conseguir la iluminación del espacio necesario por delante del vehículo, es preciso transformar la energía eléctrica en luminosa, lo que se consigue mediante el empleo de lámparas de incandescencia. Tecnológico Vida Nueva

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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Circuito de Alumbrado Fig. 17

(Alonso, 2007)

Están formadas por un filamento, generalmente de tungsteno, que al ser recorrido por la corriente se calienta hasta una temperatura de unos 2600°C, poniéndose incandescente e irradiando energía luminosa y calorífica. De esta forma se transforma la energía eléctrica en energía luminosa. Las lámparas de alumbrado se clasifican de acuerdo con su casquillo, su potencia y la tensión de funcionamiento. El tamaño y forma de la ampolla depende fundamentalmente de la potencia de la lámpara. En los automóviles actuales, la tensión de funcionamiento de las lámparas es de 12 V.


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CIRCUITOS ELECTRICOS

Circuito de alumbrado en carretera.- está constituido por dos o cuatro focos luminosos situados en la parte delantera del vehículo, a una distancia entre 0,5 y 1,2 metros del suelo, y destinados a emitir un haz de luz asimétrica de doble proyección para luz de cruce y carretera, permitiendo al conductor obtener una visibilidad suficiente, tanto a corta como a larga distancia. Fig. 18

(EDEBÉ, 1997)

Circuito de luces de posición y matrícula.- o luces de población está constituido por dos luces blancas situadas en la parte delantera del vehículo y dos rojas situadas en la parte trasera, con lámparas normalizadas de 5 W de potencia, situadas lo más cerca posible de los laterales del vehículo.


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(EDEBÉ, 1997)

Se emplean tanto en población como en carretera, por la noche, y su luz debe ser perfectamente visible a una distancia mínima. El alumbrado de matrícula, también obligatorio, consiste en una o dos luces que aseguran por reflexión el alumbrado de la placa trasera. La puesta en funcionamiento coincide con las luces de situación a través de un interruptor, protegiendo el circuito con un fusible calibrado a la intensidad de consumo y llevando una luz de control situada en el tablero de mandos. Circuitos de maniobra.- Estos circuitos funcionan tanto de día como de noche y están destinados a avisar a los conductores de otros vehículo que se va a realizar una maniobra, como puede ser el cambio de dirección, freno o marcha atrás, para no interferir en la circulación de los mismos y evitar situaciones de peligro durante la conducción.


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(EDEBÉ, 1997)

Circuito de direccionales: Este circuito indicador de dirección está constituido por cuatro focos luminosos situados delante y detrás del vehículo, funcionando lateralmente por parejas con una luz intermitente de aviso, a una frecuencia que oscila de 50 a 120 pulsaciones por minuto y localizado visualmente por medio de una señal óptica en el tablero de instrumentos. La luz emitida no debe ser deslumbrante, pero sí intensiva, perfectamente visible por delante y por detrás del vehículo. Los focos deben tener un color ámbar o amarillo, con lámparas normalizadas de 21 W de potencia, que se alimentan a través de un relé de intermitencias y un conmutador de dirección, Tecnológico Vida Nueva

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protegiéndose cada uno de los circuitos laterales con fusibles calibrados a la intensidad de consumo. co nsumo. Fig. 21

(EDEBÉ, 1997)

Luces de freno: tienen la misión de indicar a los conductores de los vehículos situados detrás de él que se está realizando esta maniobra. El circuito está constituido por dos luces de color rojo situadas en la parte trasera del vehículo, lo más cerca posible de los laterales del Tecnológico Vida Nueva

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mismo. Se utilizan lámparas intensivas de 21 W y su puesta en funcionamiento se realiza a través de un interruptor accionado por el pedal de freno. Luces de marcha atrás: están constituidas por uno o dos focos de color blanco situados en la parte trasera del vehículo, con lámparas de 21 W, las cuales no deben ser deslumbrantes, pero sí perfectamente visibles, tanto en el día como en e n la noche. La puesta en funcionamiento se realiza a través de un interruptor accionado por la palanca de cambios, en posición de marcha atrás. Estrategias de enseñanza – aprendizaje

Elaborar un mapa conceptual de los sistemas de encendido electrónicos.

Elaborar láminas de los circuitos eléctricos de luces (luces de carretera, luces de población, luces direccionales, luces de freno y luces direccionales).


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Evaluación

Resolver el siguiente cuestionario: Explique la diferencia del sistema de encendido por platinos y el encendido transistorizado. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Enumere cuatro ventajas del sistema de encendido electrónico. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Explique el funcionamiento del sistema de encendido estático. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Indique como está conformado las luces de carretera y de que potencia son sus focos. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Tecnológico Vida Nueva

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Grafique el circuito de luces de población.

Recursos

Módulo

 


Multímetro



Laboratorio




Página 41

ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Sistema de arranque

IV. Unidad: Sistema de arranque Objetivos

Establecer la función del motor de arranque dentro de los



componentes eléctricos del motor de combustión. Conocer el funcionamiento y accionamiento interno del motor



de arranque. Contenidos

Es de conocimiento que los motores térmicos, una vez puestos en marcha, funcionan por sí solos gracias a la combustión de la mezcla en sus cilindros; pero para la puesta inicial en funcionamiento es necesario mover sus órganos de trabajo por medio de una fuente auxiliar de energía, acoplando al mismo dispositivo capaz de mover dichos órganos. Fig. 22

(Alonso, 2007)


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Esto se realiza medio de un motor eléctrico, conocido con el nombre de motor de arranque, el cual suministra la energía necesaria para mover los órganos del motor térmico en su fase inicial de puesta en funcionamiento. El motor de arranque actúa como elemento receptor o consumidor de corriente en el circuito eléctrico del automóvil, alimentándose de la

corriente

eléctrica

que

le

proporciona

la

batería

y

transformándola en movimiento mecánico de su eje, movimiento que se aprovecha para la puesta en funcionamiento del motor térmico. Los motores de arranque están constituidos por una serie de elementos formando subconjuntos o grupos funcionales; en ellos cada uno cumple una misión específica dentro del conjunto o elemento motor. Estator.- Está constituido por una carcasa metálica que rodea y protege a los demás componentes. Tiene forma cilíndrica y en su interior van alojadas una bobinas arrolladas sobre masas polares, también llamadas zapatas. Por su interior, las zapatas adquieren la curvatura necesaria para que todos los puntos de su superficie queden a igual distancia del tambor del rotor, que irá alojado en su interior. El giro de éste resulta bien centrado sin que se produzcan roces entre ambos.


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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Sistema de arranque Fig. 23

(Alonso, 2007)

El conjunto de bobinas y masas polares recibe el nombre de inductor o estator y el espacio que queda entre la masa polar y el tambor del rotor se llama entrehierro. Tanto la carcasa como las masas polares se fabrican de hierro dulce, por ser éste un material muy magnético, que permite un fácil paso a las líneas de fuerza que han de circular por ellas. Las bobinas inductoras son arrollamientos planos formados por hilo de cobre de gran sección, dada la elevada intensidad de corriente que ha de pasar por ellas. Las bobinas inductoras se conectan eléctricamente en serie o en paralelo dos a dos. Rotor.- Está formado por un eje de acero sobre el que se encuentra montado un paquete de láminas llamado tambor, en el que se alojan los arrollamientos inducidos y un colector al que se conectan estos arrollamientos. En uno de los extremos del eje van talladas unas estrías por las que puede desplazarse el piñón, que es accionado por la horquilla. Los Tecnológico Vida Nueva

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extremos del eje apoyan en sendos cojinetes de bronce, alojados en las tapas delantera y trasera, quedando de esta forma el tambor del rotor perfectamente centrado entre las expansiones polares, facilitando el camino a las líneas de fuerza, que pasan a través del tambor en lugar de hacerlo por el aire. El tambor va montado en el eje del inducido haciendo contacto eléctrico con él. Está laminado en sentido perpendicular al eje y sus láminas van prensadas unas contra las otras, formando unos canales en los que se alojan las bobinas del inducido. El barniz con que se impregnan las láminas actúa como aislante para las corrientes parásitas que se inducen en el tambor del rotor, que por la disposición del bobinado del inducido tienen un sentido paralelo al eje. Fig. 24

(Alonso, 2007)

El colector es un anillo de cobre troceado en sentido longitudinal formando delgas, que están aisladas unas de otras por mica. Se monta a presión en el eje, aislado también de él por mica. En algunas aplicaciones, el colector adquiere una forma plana, lo cual permite un mejor apoyo de las escobillas, sobre todo en altas Tecnológico Vida Nueva

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velocidades de rotación. La configuración de las delgas en este caso sigue un sentido radial. Fig. 25

(Alonso, 2007)

Carcasa soporte delantero.- es una pieza obtenida por fundición en donde se aloja el cojinete de bronce para apoyo del eje del rotor. Dispone de una zona exterior mecanizada para su acoplamiento y sujeción al motor de combustión y en una de sus caras lleva una abertura o ventana, que deja sitio para que el piñón pueda engranar con la corona del volante de inercia. Fig. 26

(Alonso, 2007)

A esta carcasa se une la horquilla, que acciona al piñón girando sobre el eje, obligándole a desplazarse adelante o atrás para Tecnológico Vida Nueva

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engranar con los dientes de la corona del volante de inercia. Al girar el piñón arrastrado por el rotor, da movimiento a la corona y con ella al motor de combustión. El extremo superior de la horquilla de mando se une al núcleo del relé, que es quien la acciona. Piñón de engrane.- Un motor de arranque debe estar provisto de algún medio de reducción de velocidad para transmitir su potencia al motor de combustión. El sistema de reducción universalmente adoptado está constituido por un piñón montado sobre el eje del inducido, que en el funcionamiento engrana con la corona del volante motor. El tamaño de este piñón es de 10 a 16 veces menor que la corona del volante motor, para que el motor de combustión gire una vuelta, es necesario que el motor de arranque dé 10 como mínimo. Ello supone que en el funcionamiento, para un régimen de giro de 2.000 a 3.000 r.p.m. del motor de arranque, el motor de combustión sea arrastrado a 200 r.p.m. aproximadamente, suficientes para el arranque. Fig. 27

(Alonso, 2007)

Si el piñón estuviera engranado constantemente a la corona, debido a la gran reducción de transmisión que existe entre ambos, al arrancar el motor térmico el inducido o rotor sería arrastrado a Tecnológico Vida Nueva

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velocidades excesivas que producirían su total destrucción por centrifugación, tanto del colector como de los conductores del tambor. Por este motivo, es preciso que el engrane sólo se realice en el momento de efectuar el arranque y quede desacoplado una vez puesto en marcha, para que no sea arrastrado por la corona del motor térmico. Este mecanismo empleado en la mayoría de los motores de arranque, está constituido esencialmente por un piñón, montado a través de un casquillo

en el eje del rotor y solidario a un

mecanismo de rueda libre, con enclavamiento por rodillos. Este mecanismo de rueda libre va montado sobre un eje soporte de levas, que dispone en su interior unos canales en hélice para su desplazamiento por las estrías del eje del rotor, o por el eje soporte intermedio, según el tipo empleado. Sobre este eje va montado un casquillo para el acoplamiento de la horquilla de mando y un muelle de compresión montado coaxialmente con el eje soporte levas. Tapa de escobillas.- Esta tapa soporta por su extremo trasero al eje del rotor en un casquillo y aloja al porta escobillas, donde se montan las escobillas, que son oprimidas contra el colector por medio de muelle. Generalmente se disponen dos o cuatro porta escobillas, la mitad de los cuales son positivos y están aislados de masa, mientras que los negativos se unen eléctricamente a masa.


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(Alonso, 2007)

Las escobillas son de cobre debido a su buena conductividad, ya que deben ofrecer una mínima resistencia al paso de la corriente eléctrica, mientras efectúan un buen contacto eléctrico con el colector, debido a que la intensidad de corriente que ha de pasar por ambos es muy grande (del orden de 200 A) y, si existe resistencia de contacto, se produce una caída de tensión que traería como consecuencia el que no se aplique al motor toda la tensión de la batería y, con ello, el funcionamiento del mismo no sería correcto (giraría más lento). Interruptor.- El interruptor que gobierna la corriente eléctrica necesaria para el funcionamiento del motor de arranque, lo constituye un relé de diseño especial, que en la mayor parte de los casos se incorpora en el mismo motor de arranque. El relé de arranque está formado por una bobina con núcleo móvil, el cual se desplaza hacia el interior de la bobina por efectos magnéticos cuando es alimentada de corriente. Los relés se utilizan, como es sabido, como interruptores a distancia para gobernar circuitos de intensidades de corriente elevadas, con el manejo de corrientes menores, como es el caso de aplicación a motores de arranque. Tecnológico Vida Nueva

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(Alonso, 2007)

Dentro del relé magnético el núcleo está unido a la carcasa y entre ambos se monta el devanado o bobina de accionamiento, en el interior de la cual puede desplazarse la armadura móvil unida al eje de maniobra, que por su extremo opuesto termina en el contacto móvil. En el extremo de este eje se acopla la palanca de accionamiento, que forma una horquilla en su unión al piñón de engrane. Cuando pasa corriente eléctrica por la bobina, se crea un campo magnético que hace desplazarse a la armadura hacia atrás, tirando en ese sentido de la palanca de accionamiento, que basculando en su eje de giro desplaza al piñón de engrane hacia adelante.


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(Alonso, 2007)

Al mismo tiempo, la armadura arrastra al eje de maniobra hacia la derecha empujando al contacto móvil contra los bornes de conexión que forman los contactos del interruptor. Con esta acción se da paso a la corriente desde la batería al motor de arranque y al mismo tiempo se desplaza el piñón de engrane hacia la corona del volante del motor, al que transmitirá su giro. Estrategias de enseñanza – aprendizaje

Elaborar un documento sobre el mantenimiento del motor de arranque. Utilizar formato de informe del Anexo I


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Evaluación

Resolver el siguiente cuestionario: Grafique el circuito eléctrico del motor de arranque.

Indique la misión del motor de arranque ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………


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Explique el principio de funcionamiento del motor de arranque. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………….

¿Cuál es la misión del rueda libre y cómo funciona? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

¿Cómo está conformado el relé de arranque y cómo funciona? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………….

Recursos

Módulo

 


Laboratorio

 

Motor de arranque

Multímetro




Página 53

ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Sistema de carga

V. Unidad: Sistema de carga Objetivos 

Identificar los componentes de la dínamo y el alternador.

Conocer el funcionamiento de la dinamo y el alternador y



como genera la fuerza electromotriz. Contenidos LA DINAMO

La dínamo es un generador de corriente, que transforma la energía mecánica que recibe en su eje en energía eléctrica que se recoge en sus bornes. La dínamo recibe la energía mecánica del propio motor de combustión a través de una polea y una correa trapezoidal, absorbiendo en esta transmisión una parte de su potencia, para transformarla en corriente eléctrica. Actúan, por tanto, como fuente de alimentación en el circuito de carga de los vehículos, empleando esta corriente en cargar la batería. Estas máquinas, se las puede considerar como especiales, ya que para conseguir la potencia necesaria en ellas deben girar a un número elevado de revoluciones, por lo que el conjunto deberá ser compacto y sus elementos giratorios estar dispuestos para que resistan adecuadamente los efectos de la fuerza centrífuga. Componentes.- una dínamo está formada por las siguientes partes o grupos funcionales que integran el conjunto: Conjunto inductor o estator: el conjunto inductor, que tiene como finalidad crear el campo magnético dentro del cual se mueven las espiras inducidas del rotor, está formado por una carcasa de acero Tecnológico Vida Nueva

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suave, a través de la cual se cierra el circuito magnético y donde se alojan las expansiones polares, que son unos núcleos de hierro para formar los polos norte y sur del campo magnético inductor, las cuales se unen a la carcasa por medio de unos tornillos accionados desde el exterior de la misma. Alrededor de estos núcleos van montadas, en serie, las bobinas inductoras, formadas por varias espiras de hilo de cobre, perfectamente aisladas entre sí y con respecto al núcleo, siendo las encargadas de crear el campo magnético inductor al pasar por ellas la corriente que genera la propia dinamo. Fig. 31

(EDEBÉ, 1997)

Inducido o rotor: Este elemento está formado por un eje de acero con un cilindro formado por un conjunto de chapas magnéticas troqueladas en forma de estrella, que unidas forman las ranuras donde se alojan los conductores inducidos los cuales generan la corriente eléctrica. En uno de los lados del eje va montado a presión Tecnológico Vida Nueva

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el colector, formado por laminillas de cobre, aisladas entre sí y con respecto al eje por medio de un soporte o casquillo aislante, que constituyen las delgas del colector, a las cuales se unen los conductores inducidos y sobre las que rozan las escobillas para sacar al exterior la corriente producida. En el otro lado del eje hay un chavetero y una zona roscada para montar la polea de arrastre que da movimiento al inducido por medio de una arandela y una tuerca. Fig. 32

(EDEBÉ, 1997)

Los conductores alojados en las ranuras del tambor en forma de bobinas y formados por varias espiras, cada una aislada entre sí y con respecto a masa, constituyen el devanado del inducido, uniendo los principios y finales de cada bobina con soldadura blanda a cada una de las delgas del colector. Elementos complementarios: Tapa de accionamiento.- La tapa lado accionamiento lleva



montado un rodamiento a bolas para soportar los esfuerzos de transmisión, con lo cual se facilita el giro suave del inducido. Tecnológico Vida Nueva

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Tapa lado colector.- La tapa lado colector tiene acoplados



unos soportes (uno de ellos aislado), sobre los que se deslizan las escobillas empujadas por unos muelles de espiral,

que

proporcionan

la

suficiente

presión

para

mantenerlas en contacto sobre el colector y un casquillo de bronce sinterizado o un rodamiento a bolas sobre el que se apoya y gira el eje del inducido. Fig. 33

(EDEBÉ, 1997)

Escobillas.- Las escobillas, en contacto con el colector, son



las encargadas de sacar al exterior la corriente producida por la dinamo; van montadas en los soportes de la tapa y están conectadas una a masa y la otra perfectamente aislada al borne positivo de toma de corriente. Son unos prismas rectangulares fabricados a base de carbono con un 10 al 15 % de grafito, material que proporciona un roce suave con el colector. La sección rectangular de las mismas está en función de la corriente máxima que la dinamo puede suministrar, ya que la densidad de corriente en estos Tecnológico Vida Nueva

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elementos es de 10 a 15 amperios por cm 2 de sección de escobilla. 

Polea.- El conjunto se complementa con una polea de chapa o aluminio sujeta al eje del rotor, para producir el movimiento del mismo y un ventilador que establece una corriente de aire por el interior de la dinamo, para disipar el calor producido en los arrollamientos. Por último, unos tornillos con sus tuercas correspondientes consiguen la unión del conjunto.

Sujeción de la dínamo al vehículo.- La sujeción de la dinamo



al vehículo se realiza por medio de unos soportes situados en la carcasa, o formando parte de las tapas laterales, y en situación basculante para facilitar el montaje de la correa y el tensado de la misma. Funcionamiento y generación de la corriente.- El funcionamiento de la

dínamo

está

basado

en

el

principio

de

inducción

electromagnética, por el cual un conductor situado dentro de un campo magnético de flujo, genera una corriente eléctrica, debido a la fuerza electromotriz inducida en el conductor, cuando existe en él una variación de flujo. Fig. 34

(EDEBÉ, 1997)


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En las dínamos, los conductores situados en las ranuras del inducido cortan, durante su desplazamiento de giro, el flujo emitido por el campo magnético inductor formado en las masas polares. Este barrido de flujo, o corte de líneas de fuerza, genera en los conductores del inducido una f. e. m., que es proporcional al campo magnético inductor y a la velocidad de giro del inducido, ya que a mayor número de revoluciones, el tiempo empleado en cortar las líneas de fuerza es menor. Sea un conductor, situado entre las masas polares (N y S) que crean el campo de flujo, el cual, en su desplazamiento de giro, va tomando sucesivamente las posiciones (1-2-3-4) en el campo. En la posición (1), al estar el conductor fuera de la influencia del campo magnético, la f. e. m. generada es cero, pero al moverse el conductor dentro del campo, va haciendo un barrido de flujo, que es máxima en la posición (2), pasando nuevamente a cero en la posición (3). En esta media vuelta, la f. e. m. generada, ha ido tomando valores crecientes y decrecientes en función del flujo barrido y de la velocidad de desplazamiento, ya que si se considera el campo magnético constante, la f. e. m. generada estará en función del tiempo de barrido.


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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL Unidad: Sistema de carga Fig. 35

(EDEBÉ, 1997)

En la segunda media vuelta, el conductor corta al campo magnético en sentido contrario, con lo cual el sentido de la corriente generada se invierte, teniendo la f. e. m. valores idénticos pero de sentido contrario. Esto indica que el sentido de la corriente en el conductor cambia de dirección según que éste se sitúe frente a polos de distinto nombre (norte o sur). La dirección de la corriente en el conductor viene determinada por la regla de la mano izquierda. Fig. 36

(EDEBÉ, 1997)

Llevando los valores instantáneos de fuerza electromotriz, obtenidos en el conductor durante su desplazamiento a un sistema Tecnológico Vida Nueva

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de

ejes

coordenados,

se

obtiene

una

curva

sinusoidal

representativa de la corriente alterna, en la que el valor de la fuerza electromotriz dependerá del tiempo empleado para efectuar ese desplazamiento o giro para una misma cantidad de flujo. Forma de deshacer la alternancia.- Para deshacer la alternancia de esta corriente, en las dínamos se colocan dos conductores en serie, diametralmente opuestos unidos a dos delgas del colector, de forma que las escobillas colocadas sobre ellos tomen siempre los mismos valores positivos o negativos de cada conductor (conmutación de la corriente), obteniendo de esta forma una corriente todavía pulsatoria, pero siempre del mismo sentido en el circuito exterior Fig. 37

(EDEBÉ, 1997)

Forma de rectificar la corriente.- Para deshacer la pulsación, si se coloca otra espira desplazada 90° con respecto a la primera y se llevan los valores obtenidos a un sistema de ejes coordenados, se observa que, cuando la primera espira toma valores mínimos, la segunda espira toma valores máximos, y al revés; de esta forma se obtiene una curva generativa desplazada 90° con respecto a la primera, de modo que la corriente es ahora menos pulsatoria, pues Tecnológico Vida Nueva

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el valor de la fuerza electromotriz no baja hasta cero, sino que enlaza con la otra curva superponiéndose a ella. Fig. 38

(EDEBÉ, 1997)

Si se sigue colocando espiras con un ángulo de desplazamiento adecuado, se obtiene una corriente rectificada (corriente continua). Fig. 39

(EDEBÉ, 1997)

Regulación de la dínamo.- La f.e.m. producida por la dínamo es función del número de conductores activos del inducido, de su velocidad de rotación y de la potencia del campo magnético. El número de conductores es fijo y viene determinado por el fabricante. La velocidad de rotación está supeditada a la velocidad del motor entre unos límites muy amplios: de unas 800 r.p.m. al ralentí hasta 6.000 o más con el motor acelerado; ya se comprende que si se calcula la dínamo para que de una tensión apropiada a 3.000 r.p.m., a 1.000 r.p.m. la tensión será insuficiente y a 5.000 Tecnológico Vida Nueva

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excesiva, teniendo en cuenta que los elementos de la instalación, incluida la batería, precisan una tensión sensiblemente constante. En la práctica las dínamos se proyectan para que alcancen una tensión un poco mayor que la de la batería cuando llegan a unas 1.200 a 1400 r.p.m. del motor, y a partir de este punto se limita la tensión con un regulador. La regulación se consigue disminuyendo la corriente de excitación de las bobinas inductoras para debilitar el campo magnético, ya que sobre el número de conductores activos no se puede actuar y sobre la velocidad tampoco. El regulador de la dínamo está compuesto, por tres cuerpos: el relé de tensión, el relé de intensidad y el relé disyuntor. El relé de tensión: está formado por una bobina de hilo fino arrollada sobre un núcleo de hierro dulce, que toma la corriente del circuito principal y cierra circuito a masa, o sea, está conectada en derivación. Encima el electroimán así formado hay una palanca que puede girar sobre uno de sus extremos y tiene en el otro un contacto que se apoya en otro contacto fijo; un muelle, que normalmente es un fleje plano, mantiene unidos los contactos. La corriente que pasa por la bobina en derivación depende únicamente de la tensión producida por la dínamo, ya que a través del borne DIN recibe la corriente directamente de ella.


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El relé de intensidad: tiene la misma disposición que el de tensión, con la diferencia de que el arrollamiento es de pocas vueltas e hilo grueso y está conectado en serie con el circuito principal, de manera que pasa por él toda la corriente producida por la dínamo. El relé disyuntor: tiene dos diferencias respecto a los otros dos, el contacto fijo es el inferior y el muelle tiende a mantener los contactos separados, y en vez de una bobina tiene dos una en derivación y otra en serie, arrolladas en el sentido apropiado para que sus campos magnéticos se sumen.


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Exteriormente, el regulador tiene tres bornes: el DIN, D+ o 51 (la denominación depende del fabricante) que es el que va conectado a la salida de la dínamo, que está marcada con las mismas letras o números; el EX, DF o 67, que va conectado a la excitación de la dínamo; y el BAT, B+ o 30, que es el que se conecta a la batería y a la instalación. En el interior del regulador hay dos circuitos: el principal o de carga y el de excitación. El primero comienza en el borne DIN y sigue por el arrollamiento de intensidad, arrollamiento en serie del disyuntor, palanca del disyuntor, contactos del disyuntor y llega al borne BAT. El segundo toma la corriente del circuito principal y continúa por los contactos del regulador de intensidad, palanca, contactos del regulador de tensión, palanca y llega al borne EX. En derivación entre el borne DIN y el EX está la resistencia de regulación R. Con la dínamo parada, los contactos del relé de tensión y de intensidad están cerrados y los del disyuntor abiertos para que no haya circuito entre la batería y la dínamo. Cuando empieza a girar la dínamo, la corriente del borne DIN pasa por circuito de excitación (contactos aún cerrados) y a través de los bornes EX del regulador y la dínamo, refuerza el campo magnético de las bobinas inductoras; al mismo tiempo llega a los dos arrollamientos en derivación que cierran circuito por masa y crea débiles campos magnéticos en los relés de tensión y del disyuntor, que aún no tienen fuerza para atraer a sus armaduras (palancas). Al ir acelerando el motor aumenta la f.e.m. en la dínamo, y cuando ésta es ligeramente superior a la de la batería (de 13 a 13,5 V) la fuerza del relé del disyuntor es suficiente para vencer la fuerza del muelle, atraer a su armadura y cerrar los contactos, con lo que la Tecnológico Vida Nueva

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corriente pasa por la bobina de intensidad, bobina en serie del disyuntor, palanca y contactos al borne BAT y desde él a la batería y al resto del circuito de utilización. La corriente que pasa por los arrollamientos de tensión e intensidad aún es insuficiente para que los campos magnéticos creados por ellos tengan la fuerza necesaria para vencer los muelles y separar su respectivos contactos, mientras que la que pasa por el arrollamiento en serie del disyuntor refuerza el campo creado por el arrollamiento en derivación. Al ir aumentando el número de revoluciones del motor, llega un momento en que la f.e.m. de la dínamo supera el máximo conveniente (de 14,2 a 14,5 V); entonces la fuerza del relé de tensión es suficiente para atraer a su armadura venciendo la fuerza de su muelle, y separa los contactos, con lo que interrumpe el circuito de excitación y la corriente tiene que pasar desde DIN a EX por la resistencia R, provocando una caída de tensión que disminuye la corriente en las bobinas inductoras debilitando el campo magnético, por lo que la f.e.m. desciende. Al descender la f.e.m. se vuelven a juntar los contactos del relé de tensión; en realidad los contactos están sometidos a una vibración que mantiene la f.e.m. constante a su valor máximo. Cuando se levanta el pie del acelerador y el motor gira en ralentí o bien cuando el motor se para, la tensión de la dínamo resulta inferior a la de la batería y la corriente cambia de sentido, siendo ahora de batería a dínamo. Al pasar esta corriente por la bobina en serie del disyuntor, crea un campo magnético contrario al anterior que desmagnetiza el núcleo, y entonces el muelle separa los contactos del disyuntor interrumpiendo el circuito batería-dínamo. Tecnológico Vida Nueva

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EL ALTERNADOR

El alternador, al igual que la dinamo, es un generador de corriente que transforma la energía mecánica que recibe en su árbol en energía eléctrica que se recoge en sus bornes. La incorporación de este tipo de generador en los vehículos actuales se debe al gran incremento de aparatos eléctricos que se han ido instalando en los mismos; al ir aumentando la demanda de corriente en el generador, una dinamo normal se ve incapacitada para satisfacer las necesidades actuales de suministro de la corriente necesaria para alimentar todos estos accesorios y al mismo tiempo cargar la batería. Por esta razón, se ha sentido la necesidad de incorporar dinamos de mayor potencia, aumentando el volumen y el peso de las mismas, con lo cual se reduce la potencia útil del motor térmico. CARACTERÍSTICAS DEL ALTERNADOR

Aunque la producción de corriente en esta máquina es análoga a la de la dinamo, se diferencia esencialmente en que las bobinas inducidas permanecen estáticas, siendo el campo inductor el que se mueve con el rotor, alimentado con corriente continua procedente del mismo generador a través de dos anillos rozantes situados en el eje del rotor. Esta disposición de los elementos del alternador proporciona grandes ventajas al mismo, tales como el poder girar a grandes revoluciones sin deterioro en sus elementos móviles, cosa que no ocurría en la dinamo, cuya velocidad máxima quedaba limitada por efecto de su colector y de sus escobillas. Con el alternador se


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consigue una mayor potencia útil para un mismo volumen y peso que en la dinamo. VENTAJAS DEL ALTERNADOR SOBRE LA DINAMO

Las características constructivas y de funcionamiento en un alternador lo diferencian esencialmente de la dinamo, teniendo el alternador una serie de ventajas sobre la dinamo que se pueden resumir en los siguientes puntos: El alternador no lleva colector para la conmutación de la



corriente, pues la rectificación de la misma se consigue en un paso posterior a su producción, eliminando por tanto el peligro de centrifugación del colector a altas revoluciones. Las escobillas en el alternador sólo se utilizan para alimentar



la bobina inductora y, como la corriente de excitación es pequeña (unos 2 amperios), la sección de las mismas es mucho más reducida, no sufriendo apenas desgaste, debido a la superficie continua de los anillos rozantes. La bobina inductora va fuertemente asegurada entre las



masas polares, formando un conjunto compacto que, unido a la ausencia de colector, el rotor puede girar a grandes revoluciones sin peligro alguno. Tiene menor volumen y peso que la dinamo para una misma



potencia útil, entregando su potencia nominal a un reducido régimen de revoluciones. La polaridad de la corriente es independiente del sentido de



giro del alternador, pues cualquier alternancia en su curva característica es rectificada a la salida del mismo por un puente rectificador. Tecnológico Vida Nueva

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El alternador no necesita limitador de intensidad; a tensión



regulada constante, la corriente se auto limita por saturación magnética del campo inductor. Tampoco necesita disyuntor en su grupo regulador, ya que los diodos del puente rectificador impiden la descarga de la batería a través de los arrollamientos del estator o inducido. El alternador tiene una mayor duración en servicio, con un



menor mantenimiento del mismo y de la batería. ESTRUCTURA DEL ALTERNADOR Fig. 41

(Alonso, 2007)

La estructura básica de un alternador está formada por un devanado estatórico trifásico como parte eléctrica fija y un rotor en el que se forman los polos del electroimán mediante un devanado de excitación, al que se hace llegar la corriente eléctrica a través de unos anillos rozantes y sus correspondientes escobillas. La corriente alterna inducida en las bobinas del estator es rectificada por medio de diodos emplazados en un puente rectificador. Tecnológico Vida Nueva

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ESTATOR O INDUCIDO

Es un conjunto constituido por un paquete de láminas de acero, ensambladas en forma de corona circular. En su diámetro interior tiene practicadas unas ranuras, donde se alojan las bobinas del inducido, debidamente aisladas. La disposición del devanado del inducido depende del tipo de rotor empleado (número de polos y situación de los mismos). Fig. 42

(Alonso, 2007)

El estator es el elemento donde van alojados los conductores inducidos que generan la corriente eléctrica. El estator está formado por un paquete ensamblado de chapas magnéticas de acero suave laminado en forma de corona circular, troqueladas interiormente para formar en su unión las ranuras donde se alojan las bobinas inducidas; tienen mecanizado el diámetro exterior para su encaje y acoplamiento en la carcasa, que cierra el conjunto del alternador. El devanado de los conductores que forman el inducido está constituido generalmente por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36 ranuras que forman el Tecnológico Vida Nueva

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estator. Estos tres arrollamientos, o fases del alternador, pueden ir conectados según el tipo, en estrella o en triángulo, obteniendo de ambas formas una corriente alterna trifásica, a la salida de sus bornes. Fig. 43

(EDEBÉ, 1997)

ROTOR O INDUCTOR

Es un conjunto robusto y equilibrado dinámicamente, que está formado por masas polares ensambladas en un eje de acero apoyado por sus dos extremos en las carcasas o soportes exteriores, por mediación de sendos cojinetes de bolas que se alojan en ellas Fig. 44

(Alonso, 2007)


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Las dos mitades de la pieza que constituye los polos del rotor, tienen forma de garra y en el ensamble de las dos mitades, se intercalan los polos, unos entre otros, entrando recíprocamente los de una mitad dentro de los huecos existentes entre los de la otra mitad. En el interior de estas dos mitades se aloja una bobina, que constituye el devanado de excitación. Los extremos de la misma se conectan a los anillos rozantes, montados a su vez a presión en un extremo del eje y aislados eléctricamente de él. Los anillos rozantes son de poco diámetro con objeto de reducir la velocidad de superficie al mínimo, con lo cual se atenúa el desgaste de las escobillas. Contra los anillos rozan las escobillas a través de las cuales entra y sale la corriente a la bobina. El paso de corriente por ella forma un campo magnético, que se ve reforzado por el núcleo que suponen las dos mitades de las piezas polares. Según el sentido de paso de la corriente por la bobina, en todas las garras de una mitad se forman los polos norte y en la otra los polos sur. Fig. 45

(Alonso, 2007)


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El rotor recibe movimiento del motor de combustión por medio de una polea, que se monta en el chavetero del eje, que también recibe al ventilador, encargado de provocar la corriente de aire necesaria para el enfriamiento de los componentes del alternador. La corriente de alimentación de la bobina del rotor es tomada de la batería, a través del interruptor de encendido y cierra su circuito a masa a través del regulador. PUENTE RECTIFICADOR Fig. 46

(Alonso, 2007)

Este formado por 6 o 9 diodos de silicio, puede ir montado directamente en la carcasa lado anillos rozantes o en un soporte en forma de corona circular cortada, conexionados a cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador de onda completa en las tres fases del alternador, obteniendo a la salida del mismo una corriente continua. Los alternadores, con equipo rectificador de 9 diodos, incorporan tres diodos más al puente normal, utilizándose esta conexión


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auxiliar para el control de la luz indicadora de carga y para la alimentación del circuito de excitación. Fig. 47

(Alonso, 2007)

En el proceso de rectificación de la corriente generada en el estator, para aprovechar tanto las semiondas positivas, como las negativas de cada fase (rectificación de onda completa), se disponen dos diodos para cada fase, uno en el lado positivo y otro en el negativo, siendo necesarios en total seis diodos de potencia en un alternador trifásico. Los llamados diodos positivos P permiten el paso de las semiondas positivas y los llamados diodos negativos N, el de las semiondas negativas, con lo que se produce la rectificación de onda completa.


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(Alonso, 2007)

De esta tensión resulta una corriente continua también ondulada. Estas ondulaciones son reducidas por la batería, conectada al borne de carga B+ del alternador. En otros casos se acopla un condensador entre los bornes B+ y B- del alternador que se carga durante la subida de tensión y se descarga en el punto alto de la cresta, cuando la onda comienza a decrecer, rellenando el hueco entre dos crestas. Fig. 49

(Alonso, 2007)


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CARCASA LADO ANILLOS ROZANTES

Es una pieza de aluminio obtenida por fundición, donde se monta el porta escobillas, fijado a ella por tornillos. De esta misma carcasa salen los bornes de conexión del alternador, y en su interior se aloja el cojinete que sirve de apoyo al extremo del eje del rotor. En su cara frontal hay practicados unos orificios, que dan salida o entrada (según la disposición) a la corriente de aire provocada por el ventilador. CARCASA LADO ACCIONAMIENTO

También es de aluminio fundido y en su interior se aloja el otro cojinete de apoyo del eje del rotor. En su periferia lleva unas bridas para la sujeción del alternador al motor del vehículo y el tensado de la correa de arrastre. En su cara frontal lleva practicados también unos orificios para el paso de la corriente de aire provocada por el ventilador. Las dos carcasas aprisionan al estator y se unen por medio de tornillos, quedando en su interior alojado el estator y el rotor, así como el puente rectificador. VENTILADOR

El calor desarrollado en el alternador, así como el irradiado y transmitido por el motor y el sistema de escape, además de perjudicar los aislamientos y puntos de soldadura del alternador, pueden deteriorar los diodos montados sobre el mismo, que no soportan temperaturas superiores a los 80°C. Para lograr una buena refrigeración del interior del alternador se dispone un ventilador por detrás de la polea de arrastre, capaz de provocar una corriente de aire que entra por la tapa de anillos rozantes y sale por la del lado de accionamiento a través de aberturas practicadas en las mismas. Tecnológico Vida Nueva

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(Alonso, 2007)

Las palas del ventilador se disponen de manera adecuada y asimétricamente en el perímetro del ventilador, de manera que se eviten silbidos desagradables que se producirían a determinados regímenes de rotación si la disposición fuera simétrica. Debido a que el ventilador es accionado, junto con el rotor del alternador, por la correa de transmisión del motor, al aumentar la velocidad de rotación se incrementa también la proporción de aire fresco, garantizando la refrigeración necesaria para cada estado de carga. Estrategias de enseñanza – aprendizaje

Elaborar un documento sobre el mantenimiento de la dinamo. Utilizar formato de informe del Anexo I


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Evaluación

Describir los elementos que componen una dínamo. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Explicar cómo se rectifica la corriente en la dínamo. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

Indique cual es el propósito de las escobillas ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Explique cómo está conformado el inducido o rotor. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

¿Cómo se consigue la regulación de la corriente en la dínamo? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Tecnológico Vida Nueva

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Indique las diferencias de la dínamo con el alternador. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Enumere cuatro ventajas del alternador contra la dinamo ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Explique que es el estator y como está conformado. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….

Grafique un puente rectificador y explique cómo funciona

……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Recursos

Módulo

 


Laboratorio



Dínamo



Multímetro




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8. Evaluación final

Encontrar la corriente suministrada en el siguiente circuito.


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Elaborar un mapa conceptual sobre el mantenimiento de la batería

Elaborar un mapa conceptual de los componentes de los siguientes elementos: Dinamo


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Alternador

Motor de arranque


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9. Bibliografía

Alonso, J. (2007). Técnicas del AUTOMOVIL. Madrid, España: Thomson Editores Spain. Arias Paz, M. (2004). Manual de Arias Paz. Madrid, España: Gallo Digital S.L. Centro de Entranamiento Técnico Chevrolet. (2001). Electricidad Chevrolet. -: -. EDEBÉ. (1997). Tecnología Automoción 3. Barcelona, ESpaña: Edebé. Grupo editorial CEAC. (2005). Manual CEAC del automovil. Barcelona, España: Grupo editorial CEAC, S.A. Organización de Servicio - SEAT, S.A. (0000). Conceptos Básicos de Electricidad C. B. Nº 1. Barcelona: TECFOTO, S.L. Volkswagen de México, S.A. de C.V. (2000). Electricidad Básica. México: Volkswagen de México.


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10. Anexos

Anexo I Formato informe trabajo práctico:

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR VIDA NUEVA INFORME TRABAJO PRÁCTICO ELECTRICIDAD DEL AUTOMOVIL

Integrantes: Nivel: Especialidad: Fecha:

OBJETIVOS: PROCEDIMIENTO: DATOS MEDIDOS: CONCLUISIONES: RECOMENDACIONES: BIBLOGRAFIA:


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ANEXO II Lectura I Principios de electricidad estática y dinámica http://www.redusers.com/noticias/principios-de-electricidadelectricidad-estatica-y-dinamica/ Cuando hablamos de electricidad, una de las formas en que podemos clasificarla es en estática y dinámica. La electricidad estática, como su nombre lo indica, contiene carga estática o en reposo y se da cuando los electrones se acumulan en un punto determinado de un material. Cuando un cuerpo adquiere una carga, ya sea positiva en el caso que pierde electrones o negativa en el caso que los gane, afecta a los demás cuerpos que se encuentran alrededor atrayéndolos o repeliéndolos; este efecto dependerá de la carga del cuerpo: cargas iguales se repelen + +, cargas diferentes se atraen + -. Si un cuerpo está cargado (tiene exceso de electrones), debe volver a su estado de equilibrio, y esto lo logra descargándose, es decir, pasa el exceso de electrones a otro cuerpo, a través del desprendimiento de energía, ya sea en forma mecánica o por chispas. A todos nos ha pasado que, en ocasiones, cuando tocamos a una persona o algún objeto, este nos produce chispas, es decir se descarga; esto sucede porque esa persona u objeto estaban cargados estáticamente. El proceso por el cual un cuerpo adquiere carga se llama inducción electrostática.


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Como ya lo dijimos, cuando cargamos un material lo que en realidad estamos haciendo es pasar electrones libres de un átomo a otro, y la forma más sencilla de realizarlo es por frotamiento. Algunas veces la acumulación de cargas resulta peligrosa, por ejemplo, en los camiones que transportan gas, porque el movimiento del camión hace que el aire roce en él, es decir, el aire le pasa electrones al camión por medio de fricción y lo carga electrostáticamente, por lo que cualquier chispa podría provocar una catástrofe. Por esa razón, estos vehículos llevan arrastrando una cadena en la parte inferior, así el exceso de electrones se descarga a tierra. No necesariamente debe existir contacto directo entre dos materiales para que estos se descarguen; muchas veces, cuando un cuerpo se encuentra muy cargado, los electrones saltan de un material a otro produciendo un arco eléctrico entre ellos. Un ejemplo son las nubes que, al frotarse con las moléculas de aire, adquieren carga eléctrica y, por lo tanto, buscarán una salida para este exceso de electrones, entonces, se produce lo que conocemos como rayos. Los rayos transportan gran energía y pueden llegar a ser muy peligrosos si no se les proporciona una ruta más corta a tierra, por ello se hace uso de los pararrayos que son muy efectivos para dar esta salida. El término dinámico significa ‘movimiento’; cuando hablamos de

electricidad dinámica, nos referimos a los electrones en movimiento. Para que la electricidad sea realmente útil, debe encontrarse en movimiento, y la fuente que genere este tipo de electricidad debe tener sus cargas eléctricas en constante renovación.


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Un cuerpo puede adquirir carga electrostática y, al entrar en contacto con otro objeto, se descarga, es decir, entra en equilibrio, pues generar energía dinámica tiene como fin que, cuando los electrones pasen de un cuerpo a otro, aun existan más electrones. De esta forma, la electricidad será realmente útil y podremos aplicarla en diferentes ámbitos, por ejemplo, encender una lámpara, un televisor, un celular, etcétera. En 1799, el conde italiano Alessandro Volta inventó la pila eléctrica. Volta se dio cuenta de que, mediante la acción química, se podían renovar constantemente las cargas, es decir, los electrones que salen del terminal negativo de la batería son electrones libres y entran en contacto con el conductor (por ejemplo cobre). Estos electrones libres entran en las bandas de conducción del cobre y desplazan los electrones que ahí se encuentren; así pues ese electrón desplazado entra en otro átomo y desplaza a otro electrón; esto se hace en un ciclo en cadena hacia el terminal positivo de la batería donde se anulan las cargas. La unidad de medición de los electrones que circulan a través de un circuito es el coulomb, nombre que se le dio en honor a Charles-Augustin de Coulomb. El coulomb representa 6.28X10^18 electrones.


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Electricidad-del-Automóvil.pdf

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