MANUAL DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA MOTOCICLETA
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Electrotecnia y medición de parámetros eléctricos Objetivos específicos Analizar los conceptos básicos de la electrotecnia para su aplicación en la medición de parámetros eléctricos. Medir parámetros eléctricos en circuitos de diferentes configuraciones teniendo en cuenta la magnitud, rango de medición y el aparato de medida. 1. Electrotecnia. Conceptos básicos de electricidad 1.1 Corriente eléctrica Es el movimiento de los electrones a través de un conductor. Según el tipo de desplazamiento diferenciamos entre corriente continua y alterna. 1.2 Tipos de corriente Corriente continua Los electrones se desplazan siempre en el mismo sentido. Este tipo de corriente la suministra una batería y tiene polaridad positiva. Corriente alterna Es aquella que cambia de polaridad en función del tiempo. Una característica de esta es que es de forma sinusoidal (adquiere la forma de la función seno). La rectificación de la corriente alterna es una corriente pulsante en este caso, puede ser positiva o negativa. En la corriente alterna los electrones cambian de sentido en su movimiento 50 veces por segundo en el caso europeo y 60 veces por segundo en América. El movimiento descrito por los electrones en este caso es sinusoidal.
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2. Magnitudes básicas Por magnitud física entendemos cualquier propiedad de los cuerpos que se puede medir o cuantificar. En los circuitos eléctricos tenemos: 2.1 Voltaje o tensión eléctrica Es la energía por unidad de carga que hace que éstas circulen por el circuito. Se mide en voltios V. 2.2 Intensidad La intensidad de corriente se mide por el número de electrones que atraviesan la sección de un conductor en la unidad de tiempo. Se mide en amperios (A). I=q/t siendo q la carga y t el tiempo. El amperio es una unidad muy grande equivalente al paso de 6,24·10 18 electrones por segundo. 2.3 Resistencia Mide la oposición que ofrece un material al paso de corriente eléctrica. Se mide en Ohmios (W). La resistencia que ofrece un material al paso de corriente eléctrica viene determinada por su longitud su sección y sus características según la ecuación:
Atendiendo a esta resistencia los materiales se clasifican en dos grandes grupos: 1. Conductores: permiten el paso de corriente eléctrica, por ejemplo: los metales, y el agua, entre otros. 2. Aislantes: no permiten el paso de corriente eléctrica, madera, plástico 3. Ley de Ohm Ohm realizó numerosos experimentos analizando los valores de estas tres magnitudes observando que si aumentaba la resistencia manteniendo fija la intensidad, aumentaba el voltaje. Si aumentaba la intensidad manteniendo fija la resistencia, aumentaba el voltaje. Es decir la resistencia y la intensidad son directamente proporcionales al voltaje. Estos experimentos llevaron a Ohm a enunciar su ley para el cálculo de las magnitudes básicas de un circuito eléctrico de la siguiente forma: La ley de OHM Estable la relación entre la corriente, la resistencia y el voltaje. Esta ley establece que: "La intensidad es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia que se opone a ésta".
V=I·R 4. Circuito eléctrico Es un conjunto de operadores unidos de tal forma que permitan el paso de corriente eléctrica para conseguir algún efecto útil (luz, calor, movimiento,…). Los elementos básicos de un circuito eléctrico son:
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Función
Elementos
Símbolos
Suministra energía eléctrica acumulada Generadores en pilas o generada dinamo.
Conductores
Materiales que sirven de unión entre los distintos operadores del circuito y permiten el paso de corriente eléctrica. Operadores que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía
Receptores ü ü ü ü
Elementos de maniobra ü y control ü ü
útil: Resistencia (calorífica) Bombilla (luminosa) Timbre o Zumbador (sonora) Motor (mecánica, cinética) Sin necesidad de modificar las conexiones del circuito permite gobernar a voluntad su funcionamiento. Abren y cierran el circuito a voluntad. Interruptores Pulsadores Conmutadores
Elementos intercalados en el circuito que Elementos protegen las instalaciones de protección ü Fusibles 4
5. Tipos de circuitos eléctricos Para comprender y realizar cálculos en los circuitos eléctricos es imprescindible conocer la Ley de Ohm. En un circuito eléctrico, hay tres formas de conexionar los generadores y los receptores: en serie, en paralelo y mixto. 5.1 Serie Los elementos de un circuito están conectados en serie cuando se colocan uno a continuación de otro formando una cadena, de modo que la corriente que circula por un determinado elemento será la misma que para el resto. Asociación de generadores en serie La tensión equivalente Ve será igual a la suma de todas las pilas conectadas en el mismo sentido, con este tipo de conexión conseguimos mayor voltaje o tensión para el circuito. Asociación de resistencias en serie Como ya vimos en un circuito en serie la intensidad del circuito y la intensidad que atraviesa cada receptor es la misma, y el voltaje total es igual a la suma de los voltajes de cada receptor: IT = I1 = I2 Aplicamos la ley de Ohm
I · Re = I · R1 + I · R2 I · Re = I · (R1 + R2)
Re = R1 + R2
La Resistencia equivalente en un circuito en serie es igual a la suma de las resistencias del circuito.
Semiconductor Son materiales cuya conductividad se encuentra entre los conductores y los dieléctricos o aisladores. Un ejemplo de ellos es el germanio y el silicio. Elementos semiconductores (resistores o resistencias) Los circuitos electrónicos necesitan incorporar resistencias. Es por esto que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es 5
proporcionar en un pequeño especificada por el fabricante. El símbolo de un resistor es: ó
tamaño
una
determinada
resistencia,
Hay resistencias de varios tipos. Los tipos más usuales son:
Código de colores Ya se ha dicho que los valores óhmicos de los resistores se suelen representar por medio de unos anillos de color pintados en el cuerpo de los mismos. Suelen ser en número de cuatro, y su significado es el siguiente: 1er. anillo : 1ª cifra 2º. anillo : 2ª cifra 3er. anillo : Número de ceros que siguen a los anteriores. 4º. anillo : Tolerancia
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Los resistores del 1 % llevan cinco bandas de color : Cuatro para el valor y una para la tolerancia. Los resistores de valor inferior a 1W llevan la tercera banda de color oro, que representa la coma. Por ejemplo, una resistencia de colores amarillo, violeta, oro, oro tiene un valor de 4,7 W y una tolerancia del 5 %.
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Ejemplo 1 Una conexión en serie de tres resistores tiene la resistencia total de 6 K ¿Qué valor tiene R2 si R1 tiene la resistencia de 800 y R3 la de 400 ? RT = 6K = 6000 R1 = 800 R3 = 400
R2 = RT – (R1 + R3) R2 = 6000 - 1200 = R2 = 4800
EJERCICIOS 1. Los resistores R1 = 250 y R2 = 500 están conectados en serie a 220 V. Calcule: a). La resistencia b). La corriente c). Las tensiones parciales.
2. La resistencia total de una conexión en serie, de 3 resistores, es de 300. Se conoce que : R1 = 80 y R2 = 180, y fluye una corriente de 200 mA. Calcule V y R3
3.Sea el Circuito Datos V = 6V V2 = 2V I = 0.3A
Calcule
R1y R2
4. Sea el Circuito
Datos I = 10 mA (0,01A) R1 = 200 R2 = 0,12 R3 = 0,008 M (8,000)
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4. Sea el circuito : Encuentre los voltajes parciales en cada resistor
Solución: V=I1*R1 Datos VT = 20V R1 =700 R2 = 2,4 R3 = 0,036 M (36,000) R4 = 900 V1 = I * R1 = 0,00053188 * 700 V2 = I * R2 = 0,00053188 * 2,4 V3 = I * R3 = 0,00053188 * 36000 V4 = I * R4 = 0,00053188 * 900
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5.2 Circuito paralelo Los elementos de un circuito están conectados en paralelo cuando todos ellos están conectados a los mismos puntos y por tanto, a todos se les aplica el mismo voltaje o tensión.
Asociación de generadores en paralelo Se deben conectar siempre pilas del mismo voltaje y en el mismo sentido. La tensión equivalente es la misma que la de una de las pilas. En este caso conseguimos aumentar la duración de las pilas. Ve = Vi Todos los elementos del circuito tienen el mismo voltaje, es decir: V T = V1 = V2 = V3 Asociación de resistencias en paralelo Como podemos observar, en un circuito en paralelo la intensidad del circuito es igual a la suma de las intensidades de cada receptor: IT = I 1 + I 2 + I 3 Aplicamos la ley de Ohm: y por tanto:
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Conexión en Paralelo de Resistores
Ejemplo 1 Los resistores R1 =60,R2= 30 y R3 = 20 están conectados en paralelo a 60V. Dibuje el circuito y anote los valores eléctricos. Calcule: - La resistencia equivalente - La conductancia total: - La corriente total: Las corrientes parciales
-
1 1 1 1 1 1 1 6 R R 1 R2 R3 60 30 20 60
-
G =
-
I=
U 60V 6A R 10
-
I1 =
U 60V 1A ; R1 60
R=
60 10 6
1 1 0,1S 100mS R 10
I2 =
U 60V 2A R2 30
I3 =
U 60V 3A R3 20
Ejemplo 2 Los resistores R1 = 36,R2 =48 y R3 = 60 están conectados en paralelos Calcule: -
La resistencia equivalente
-
La conductancia total
Datos R1 = 36 R2 = 48 R3 = 60
RT
=
R
=
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 15 12 47 R1 R2 R3 36 48 60 720 720 720 15,3 47
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6. Aparatos de medida Para medir las diferentes magnitudes eléctricas, existen aparatos o instrumentos específicos siendo los más utilizados el voltímetro, el amperímetro y el polímetro. Voltímetro Mide el voltaje o tensión eléctrica. El aparato se conecta en paralelo con el componente o generador cuya tensión se quiere medir. La resistencia interna del aparato es muy alta de modo que a través de él casi no circula corriente. Suele tener varias escalas, voltios o mili voltios siendo preciso elegir la escala adecuada a la tensión que se va a medir. Si trabajamos con tensiones muy elevadas debemos tener cuidado para no dañarlo. Amperímetro Mide la intensidad de la corriente. Se conecta en serie con el circuito. La resistencia interna del aparato es muy pequeña por lo que apenas afecta a la corriente del circuito. También aquí debemos seleccionar la escala adecuada a la intensidad que vamos a trabajar. Si conectamos el aparato en paralelo podemos dañarlo. Polímetro Es más avanzado que los anteriores, nos permite medir tensión, intensidad, resistencia,… en diferentes escalas de medida. Puede ser analógico o digital.
Los multímetro son aparatos de medición que sirven para prueba y de diagnóstico invalorable para los técnicos electricistas y técnicos en mantenimiento, aire acondicionado y refrigeración así como otros profesionales que desean usar este instrumento en sus respectivas áreas (como es el caso de la electricidad automotriz) y expertos en múltiples disciplinas. 12
Es una necesidad de este trabajo de investigación en dar a conocer ciertos aspectos importantes que deben de tenerse en cuenta al hacer mediciones con el multímetro, daremos al final las aplicaciones en el automóvil así como las pruebas respectivas tanto en el alternador, en el motor de arranque , pruebas de otros elementos en la motocicleta. En un automóvil se efectúan muchos procesos de trabajo mediante maquinas eléctricas, estos pueden ser generadores o alternadores. Es por ello que será necesario conocer a fondo tanto en la estructura como de su funcionamiento para hacer reparaciones. En este trabajo se hace menciona los tipos de medición que deberán realizarse en estos tipos de maquinas eléctricas, conoceremos además un poco de los elementos semiconductores como son los diodos, daremos las formas de realizar la medición. 7. Manejo del voltímetro Referencias: 1-Display de cristal líquido. 2- Escala o rango para medir resistencia. 3- Llave selectora de medición. 4- Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una línea continua y otra punteada). 5- Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la línea ondeada). 6- Borne o “jack” de conexión para la punta roja, cuando se quiere medir tensión, resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua. 7- Borne de conexión o “jack” negativo para la punta negra. 8- Borne de conexión o “jack” para poner la punta roja si se va a medir mA (miliamperes), tanto en alterna como en continua. 9- Borne de conexión o “jack” para la punta roja cuando se elija el rango de 20A máximo, tanto en alterna como en continua. 10-Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en 13
lugar de la línea ondeada). 11-Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una línea continua y otra punteada). 12-Zócalo de conexión para medir capacitores o condensadores. 13-Botón de encendido y apagado.
Aclaración: la corriente alterna o AC, es aquella que se produce mediante generadores electromagnéticos, de tal forma que en el caso de nuestro país, fluye cambiando el polo positivo (polo vivo) a negativo (polo neutro), 50 veces por segundo. Por esto la corriente domiciliaria se dice que tiene un voltaje de 120 V a una frecuencia de 50 HZ (Hertz), (tener en cuenta que un Hertz es un cambio de polo vivo a polo neutro en un segundo). La razón para que la tensión en el uso domiciliario sea alterna, es que resulta menos costosa que la continua, ya que se la puede suministrar más directamente desde la usina, sin rectificarla a corriente continua. Las baterías y pilas proveen una corriente continua o DC por DirectCurrent, es decir que en todo instante la corriente fluye de positivo a negativo. Para el caso de los automóviles es más simple proveerse de un alternador o generador que rectifica la corriente alterna en continua mediante los diodos rectificadores que posee en su interior. Utilidad del tester digital Es muy importante leer el manual de operación de cada multímetro en particular, pues en él, el fabricante fija los valores máximos de corriente y tensión que puede soportar y el modo más seguro de manejo, tanto para evitar el deterioro del instrumento como para evitar accidentes al operario. El multímetro que se da como ejemplo en esta explicación, es genérico, es decir que no se trata de una marca en particular, por lo tanto existe la posibilidad que existan otros con posibilidad de medir más magnitudes. Con un tester digital podemos tener una lectura directa de la magnitud que se quiere medir (salvo error por la precisión que el fabricante expresa en su manual de uso). En cambio con el tester analógico (o de aguja), tenemos que comparar la posición de la aguja con respecto a la escala, lo cual trae aparejado dos errores, como el de apreciación (que depende del ojo o buena vista del operario) y el error de paralaje (por la desviación de la vista) que muchas veces no respeta la dirección perpendicular a la escala. A todo esto debemos sumarle el error de precisión del propio instrumento, lo cual hace evidente que resulta mucho más ventajoso la lectura de un tester digital.
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8. Selección de las magnitudes y escalas o rangos en la medición de continuidad, prueba de diodos y resistencias Tengamos en cuenta que para utilizar el multímetro en esta escala, el componente a medir no debe recibir corriente del circuito al cual pertenece y debe encontrarse desconectado. Los valores indicados en la respectiva escala, por ejemplo pueden ser:
Tal cual como está posicionada la llave selectora, nos indica que podemos medir continuidad mediante el sonar de un timbre o “buzzer”, por ejemplo cuando en un mazo de cables se busca con las puntas de prueba un extremo y el correspondiente desde el otro lado. Se activa un zumbido si la resitencia es menor de 30 Ohms (aproximadamente). Si la resistencia es despreciable (como debería ocurrir en un conductor), no solo sonará el buzzersino que además el displey indicará 000. Cuando encuentra una resistencia, la indicación son los milvolts de caida de tensión, por la resistencia detectada, a mayor resistencia, mayor serán los mV indicados. Por esto cuando se prueba diodos, en un sentido (el inverso a su polaridad), indica el número “1” a la izquierda del display. Esto significa que está bloqueando la corriente (con una resistencia muy elevada) y por lo tanto no se encuentra en corto circuito. En cambio en la polaridad correcta, el display indica unos milivolts que dependen del tipo de diodo que se está probando, ya que si bien el diodo conduce conectando las puntas en la polaridad correcta, lo hace con resistencia apreciable. El instrumento fija una corriente de prueba de 1mA. Cuando buscamos un valor de la resistencia, tenemos para elegir escalas o rangos con un máximo de : 200 Ohms, 2K (2 kiloOhms o 2000 Ohms), 20K (20000 Ohms) y 2M (2 MegOhms o 2 millones de Ohms) y en algunos testers figura hasta 20M. Si el valor a medir supera el máximo de la escala elegida, el display indicará “1”a su izquierda. Por lo tanto habrá que ir subiendo de rango hasta encontrar el correcta. Muchas veces se sabe de antemano cuanto debería medir y entonces por ejemplo, si es una bobina primaria de encendido, elegimos buzzer si primero queremos ver su continuidad y luego para el valor de la resistencia pasamos a 200. En cambio, para el bobinado secundario o los cables de bujías, usaremos la de 20K.
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Tensión en DC
Sabemos que como voltímetro se conecta en paralelo con el componente a medir, de tal manera que indique la diferencia de potencial entre las puntas. Donde indica 200m el máximo es 200 milivolts (0,2 V), el resto se comprende tal cual están expresados por sus cifras. Por lo tanto para medir tensiones de batería del automóvil debemos elegir la de 20V. Si se está buscando caídas de tensión en terminales o conductores, podemos elegir una escala con un máximo más pequeño, luego de arrancar con un rango más elevado y así tener una lectura aproximada. Siempre hay que empezar por un rango alto, para ir bajando y así obtener mayor precisión. Cuando el valor a medir supere el máximo elegido, también indicará “1”en el lado izquierdo del display. Corriente en DC Para medir esta magnitud, hay que tener mucha precaución porque como amperímetro el tester se conecta en serie. Por lo tanto toda la corriente a medir se conducirá por su interior, con el riesgo de quemarlo. En el manual de uso el fabricante aconseja no solo el máximo de corriente que puede soportar sino además el tiempo en segundos (por ejemplo 15seg.).
La escala a utilizar es:
Donde la escala indica el rango: 2m es 2mA (0,002 A); 20m es 20mA (0,02 A); 200m es 200mA (0,2 A) y por lo tanto 20 es 20 A.
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Capacitancia o capacitores Utilizamos la escala indicada como CX y su zócalo:
CX quiere decir “capacidad por”, según el rango seleccionado con la llave (3): · 20 u es 20 uf resultando uf la unidad microfaradio (1uf= 1f x 10-6), es decir el uf es la millonésima parte del faradio (20uf son 0,00002 faradios). Por lo tanto el rango 20u es el máximo, es decir la mayor capacidad que puede medir este tester. 2u es 2uf (2f x 10-6 = 0,000002 f). Además en otros multímetros podemos encontrar: · 200n es 200 nanofaradios (1nf= 1f x 10-9 f) o sea 200nf = 0,0000002 f. · 20n es 20 nanofaradios o sea 20nf= 0,00000002 f. · 2000 p es 2000 pf (2000 picofaradios), teniendo en cuenta que 1pf= 1 f x 10-12 entonces 2000pf = 0,000000002 f. Consideraciones importantes: Para los automóviles con encendido por platinos los valores de capacidad pueden ir de 0,20 uf a 0,28 uf, por lo tanto es mejor medir en el rango de 2u. En valor alto de capacidad puede demorar unos segundos en alcanzar la lectura final. Siempre los capacitores deben estar descargados, antes de conectarlos al zócalo. Cuando se trata de capacitores de papel de estaño (como el de los sistemas de platinos) no hace falta respetar polaridad en el zócalo. Pero existen capacitores utilizados en electrónica, que tiene marcada la polaridad y en estos casos se debe tener en cuenta que, por ejemplo la conexión superior del zócalo es positiva y la inferior es negativa (consultar el manual de uso en cada caso). Otras magnitudes Existen multímetro genéricos que además miden frecuencia en KiloHertz (KHz) y mediante un zócalo adicional (parecido al de capacitores) y una termocupla o conector especial, pueden medir temperatura en 0C. La frecuencia en KHz generalmente tiene un rango único de 20KHz (20000 Hz), que para encendido e inyección electrónica es poco sensible o resulta una escala demasiado grande. Pues necesitamos medir frecuencias que van desde 17
10 a 15 Hz hasta 50 a 80 Hz y 100 a 160 Hz. Por lo tanto para mediciones precisas de frecuencia hay que adquirir multímetros especialmente diseñados para la electrónica del automóvil.
La temperatura en 0C puede ser captada tocando con la termocupla el objeto a controlar y la rapidez con la cual registre el valor a igual que su precisión dependerá de la calidad de cada multímetro y termocupla en cuestión. La temperatura ambiente se obtiene sin conectar la termocupla ya que vienen con un sensor incorporado (dentro del instrumento) para tal fin. Algunos multímetros también agregan otro zócalo para la prueba de transistores, indicado como hFE. Esto determina el estado de la base y el emisor de dicho semiconductor. Otro tipo de Multímetro El tester es un instrumento de medición. Con él podrá medir tensión, corriente y resistencia entre otras. El tester posee una perrilla que le permite seleccionar el tipo de medición que desee realizar. Se puede dividir a éste en cinco zonas principales: ACV: tensión alterna DCV: tensión continua. Ω: resistencia. OFF: apagado. DCA: corriente continua. Esta zona no tiene aplicación en nuestra área. Tipos de Medición En cada zona del tester encontrará diferentes escalas.
Observe la zona que le permitirá medir tensión continua (DCV). En ella encontrará la siguiente escala de valores: 1000V, 200V, 20V, 2000mV y 200mV, son los máximos valores que podrá medir. Dependiendo del voltaje a medir deberá colocar la llave de selección en el valor correspondiente.
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Si tiene que medir una batería común de 9V, debemos elegir una escala que sea mayor y que esté lo más cercana posible a este valor, la llave selectora del tester se debe posicionar en la zona DCV en el valor 20V.
En la siguiente imagen, puede observar, que existen tres clavijas para conectar las puntas de medición: Clavija de corriente hasta 10A: en él se conecta la punta de color rojo, sólo para medir corriente hasta 10 A. Esta clavija no la utilizará nunca. Clavija de V, Ω. Aquí se conecta la punta de color rojo, cuando quiera medir tensión, resistencia o corriente. Clavija de masa: en él, se conecta la punta de color negro.
ATENCIÓN: Si no conocemos el valor a medir, para no correr con el riesgo de quemar el tester, debemos elegir la escala máxima y realizar la medición. Luego, si esta escala es grande o no nos permite obtener la precisión deseada, elegiremos otra menor y así sucesivamente. En la siguiente tabla se pueden observar los distintos valores de lectura del tester dependiendo esto de la escala que este seleccionada, para medir una tensión continua de 12.23V
Cuanto más cerca se seleccione la escala respecto del valor a medir, más precisa será la medición.
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El 1 que se lee en la escala de 2000mV, indica que se fue de rango, es decir que el valor que estaría midiendo es mayor al máximo permitido en dicha escala. Deberá prestar mucha atención de no sobrepasar el valor máximo, ya que de lo contrario se corre el riesgo de arruinar el instrumento. Medición de Tensión Para realizar la medición deberá someter al tester a la misma tensión que quiera medir, entonces el tester debe estar en paralelo con el elemento (resistencia, pila, etc.).
Pasos para la medición 1. Colocar las puntas: la de color negro en la clavija de masa y la de color rojo en la de tensión (V). 2. Seleccionar la zona DCV (tensión continua) o ACV (tensión alterna) y la escala con la perrilla selectora. 3. Conectar las puntas en paralelo con el elemento. En este punto deberá tener en cuenta si la tensión a medir es continua o alterna. Si es continua deberá conectar la punta de color rojo en el terminal positivo y la punta de color negro en el negativo, de lo contrario obtendrá un valor negativo. Este valor negativo indica que los polos reales (+ y -) son opuestos a la posición de las puntas. ATENCIÓN: Los tester analógicos, poseen una aguja para indicar la medición, si en estos tester se invirtieran las puntas, la aguja tiende a girar para el lado contrario a las agujas de un reloj, arruinando al instrumento. En el caso de la tensión alterna, es indiferente cómo se coloquen las puntas ya que se mide su valor eficaz. Medición de resistencia y continuidad Para medir la resistencia (resistores) o continuidad (circuito), deberá colocar la llave selectora del tester en la posición ohms y en la escala que corresponda. Las puntas del tester se colocan en los extremos del elemento del cual se desee 20
conocer su valor de resistencia o en el caso de continuidad, para poder determinar si la posee o no.
El gráfico muestra como se procede a medir una resistencia.
ATENCIÓN: A la energía entregada por una fuente de alimentación en un segundo, se la denomina potencia. La potencia se representa con el símbolo P y su unidad de medida es el watt o vatio (W). Analíticamente, la potencia eléctrica es el producto del voltaje (V) por la corriente (I). Esto es: P=IxV
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN I.
Lea cada uno de los siguientes enunciados y responda según lo solicitado.
I. Conteste las siguientes preguntas 1. ¿Qué características tiene un circuito paralelo?
2. ¿Cuál es la función de los elementos de maniobra y control?
3. ¿Cuál es la función de los conductores eléctricos?
II. Complete los siguientes enunciados, escribiendo en la raya la palabra o frase correcta. a) La frecuencia de la corriente eléctrica en América corresponde a: ____________________. b) La oposición que ofrece un material al paso de corriente se denomina: _________. c) La ley de Ohm estable que: ___________________________________________ d) Cuando los elementos de un circuito eléctrico se conecta uno a continuación de otro se denomina circuito _______________. e) Los tipos de resistencias más usuales son: ________ ______________________. f) Los instrumentos de medición eléctricas sirven para medir diferentes magnitudes entre ellas tenemos: ___________________________________ g) Los instrumentos de medición se clasifican en analógicos y digitales, como los identificarías ____________________________
III.
En el siguiente grafico identifique las partes del tester escribiendo en el recuadro el nombre según corresponda.
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II. Realice los siguientes ejercicios, encuentre las magnitudes según los valores dados y el tipo de circuito. Los resistores R1 = 18,R2 =24 y R3 = 20 están conectados en paralelos Calcular -
La resistencia equivalente
-
La conductancia total
2. Los resistores R1 = 125 y R2 = 250 están conectados en serie a 220 V. Calcule: a). La resistencia b). La corriente c). Las tensiones parciales. Elabore el gráfico.
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Electricidad de la Motocicleta
Realizar el mantenimiento o reparación del sistema eléctrico de la motocicleta, aplicando técnicas de diagnóstico, ajuste de componentes, sustitución de elementos o partes y comprobando su funcionamiento.
Diagnosticar averías del sistema de carga de la motocicleta, aplicando técnicas establecidas utilizando herramientas y equipos de diagnóstico apropiados.
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Sistema de carga Objetivos específicos Identificar los componentes del sistema de carga, mediante símbolos normalizados y objetos reales. Describir el funcionamiento de los componentes del sistema de carga de la motocicleta, teniendo en cuenta sus características. Interpretar diagrama del sistema de carga, en función del tipo de componente y uso. Realizar pruebas de funcionamiento a los componentes del sistema de carga, comprobando los valores establecidos. 1. Sistema de carga La misión del sistema de carga de una moto, es convertir la energía mecánica (movimiento del motor) en energía eléctrica. Esta última es la que se va a utilizar para cargar una batería, la cual se encargará de proveer la energía necesaria a todo el equipamiento eléctrico. 2. Elementos que componentes del sistema de carga Los elementos necesarios para dicha conversión son: alternador, rectificador, regulador de voltaje y la batería. Cualquiera de estas partes puede fallar y cuando lo hace se observan distintas anomalías. Para poder determinar donde se encuentra el problema, debemos hacer algunas pruebas y nos valdremos de un voltímetro que responda a valor eficaz o true RMS, ya que un tester común nos daría indicaciones erróneas. 2.1Alternador El alternador es el encargado de producir la energía necesaria para el funcionamiento de la motocicleta así como también el sistema de recarga de la batería En primer lugar es necesario saber que prácticamente en todas las marcas de motocicletas encontramos como sistema de carga a los Alternadores que son la combinación del Estator (embobinado de cable de cobre generalmente trifasico fijado en algún componente del motor y sin movimiento) Rotor (Pieza generalmente cilíndrica con imanes o electro-imanes impulsado por el movimiento rotativo del motor). De estos, a nuestro criterio, hay dos variantes principales y algunas más que han caído en desuso pero que igual las mencionaremos ya que siguen existiendo motocicletas que aun funcionan con estos tipos de alternadores. 2.1.1 Tipos de alternadores Unidad de alternador compuesto Es una sola unidad que se compone de todo lo necesario para el sistema de carga, tiene un rotor electro-imán, estator trifásico y en la misma están el Regulador y el Rectificador, este sistema es básicamente una réplica de los 25
sistemas más comunes de los autos, el rotor es un embobinado que al entrarle corriente se magnetiza y que al girar por el impulso del motor genera en el estator el diferencial de potencia en forma de corriente alterna, misma que dentro del mismo bloque del alternador es transformada en corriente directa y pasa a la batería y a todo el sistema eléctrico de la motocicleta, la regulación la realiza el mismo alternador activando o desactivando el electro-imán del rotor. Alternador Integrado de electroimanes El alternador forma parte integral del motor el rotor es un electroimán impulsado directamente por el cigüeñal del motor ya sea porque está unido a el o por algún sistema de arrastre. En este caso la electricidad necesaria para excitar a los electroimanes es proporcionada por un Regulador/Rectificador que activa o desactiva el electro-imán de acuerdo a las necesidades de carga de la moto, similar al anterior pero en lugar de ser una unidad adherida al motor, forma parte integral de este. Alternador integrado de imanes permanentes Este es el sistema más común en todas las motocicletas, integrado igualmente por un Estator Embobinado de donde sale la corriente alterna con el movimiento del Rotor Magneto, compuesto de imanes permanentes mismos que no necesitan ninguna excitación para magnetizarse, en este caso, casi siempre existe un tercer componente que es el regulador / rectificador este transforma la corriente alterna en corriente directa y la manda a la batería de la motocicleta y a todo el sistema eléctrico de la misma. La regulación de la carga se lleva a cabo al transformar la energía alterna excedente en calor "aterrizando" uno de los cables del sistema trifásico del estator. Por ahora hemos mencionado los sistemas que han sido el común denominador en las motocicletas japonesas (Honda, Suzuki, Kawasaki, Yamaha).
2.1.2 Diagnostico del alternador A continuación se explica el procedimiento estático (motor apagado y sin carga) para revisar los devanados del estator en busca de fallas a tierra o cables roídos, rotos o pelados. Los alternadores, tienen tres terminales, entre estas debe de existir una continuidad entre cada una de ellas y para conocer su estado, el fabricante nos proporciona unos valores predeterminados, estos numeritos están expresados en OHMS (medidas de resistencia) y no debe existir variaciones notorias entre las mismas, en caso de haberlas pueden ser debidas a que algún cable esta pelado y está haciendo contacto con otro cable o a tierra o bien si no marca nada absolutamente, es que el cable ya se corto por algún lado. 26
Aquí está la prueba de tierra, debes colocar una patita en la base del alternador y otra en cualquier sitio del cuerpo, en el aparato se ve el numero 1 y esto indica que está bien, no existe continuidad y el aislante está en buen estado =o) En el esquema se ve el formato típico de un regulador de 3 fases por cortocircuito. La idea de funcionamiento de este dispositivo es que cuando la tensión generada en el alternador supere un valor de umbral (que en el caso de las motos es por lo general de 14,6 voltios) un circuito de detección dispare el pack de tiristores y a través de estos poner a masa un ciclo de la onda de alterna hasta que la tensión este por debajo del umbral. Este método se conoce como “Shunt” y el “sobrante de tensión” se transforma en calor que se disipa a por los tiristores que siempre van montados sobre grandes disipadores de aluminio. Se utiliza este método porque es mucho más conveniente cortocircuitar el inducido que operar con el circuito abierto, abrir el circuito significa que en el inducido se generaran altos voltajes que podrían perjudicar el bobinado o la aislación del mismo. En el circuito del regulador se reconocen fácilmente tres sectores: 1- Verde: Es el circuito de detección, toma una tensión de referencia y cuando esta supera el valor de umbral (14,6) energiza la base del transistor que a su vez activa las compuertas de los tiristores para que pongan a masa el ciclo positivo de la onda de alterna proveniente del alternador y de esta manera reducir la tensión. 2- Azul: Es un transistor utilizado como llave, al recibir corriente en su base proveniente del circuito de detección, cierra el circuito entre el emisor y el colector para disparar los tiristores. 3- Rojo: Es el pack de tiristores, los tiristores tienen la particularidad de funcionar como un diodo común y corriente (deja pasar corriente en un solo sentido) cuando reciben una tensión de compuerta (gate) que es la tercer pata que los distingue de los diodos. En el caso de este regulador mientras la tensión del alternador se mantiene por debajo de 14,6v los tiristores no conducen, al superar esta tensión y recibir el disparo empiezan a conducir pero cómo se comportan como diodos solo dejan pasar la tensión positiva de la onda de alterna y esta deriva directamente a masa por la forma en que están conectados. Una vez que la tensión baja de los 14,6v desaparece el disparo de la compuerta y automáticamente dejan de conducir.
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2.2 Regulador rectificador de corriente ¿Cómo funciona el regulador de voltaje de moto? Básicamente se encarga de regular la cantidad de voltaje que llega a la batería, podemos decir que cuando se acciona el botón de encendido de la moto el motor de partida o de arranque, consume bastante corriente de la batería de la moto haciendo que esta pierda parte del voltaje que tenia al momento de encender la moto, entonces el regulador entrega máxima carga a la batería. Otra función del regulador es la de rectificar la corriente que sale del estator o generador de la moto, dicho estator tiene un bobinado el cual mediante la acción de rotación del campo magnético de volante, genera el voltaje a medida que el motor acelera y este voltaje se incrementa, este voltaje producido por el conjunto del estator es alterno o AC, en cambio la batería es DC y necesita que le llegue corriente DC Esta Acción es la de rectificación de Corriente AC en Continua o DC . 2.2.1 Tipos de reguladores de tensión 1) Imán permanente bobina simple (sin batería solo luces REGULADOR CA) 2) Imán permanente bobina simple (batería RECTIFICADOR CC + luces REGULADOR CA) 3) Imán permanente bobina con derivación (batería RECTIFICADOR CC + luces REG. CA) 4) Imán permanente bobina flotante (batería monofásico RECTIFICADOR CC) 5) Imán permanente bobina flotante (batería trifásico RECTIFICADOR CC) 6) Imán generado bobina flotante (batería monofásico RECTI. CC) muy poco usado. 7) Imán generado bobina flotante (batería trifásico RECTIFICADOR CC) Pretendemos en este número ampliar los conocimientos de cada caso en particular del Imán permanente bobina simple (sin batería solo luces) Es el sistema de alimentación utilizado, principalmente, por los ciclomotores. Consta de una bobina, situada en el estator del volante magnético, que genera corriente alterna cuando gira el motor (Principio físico Faraday-Lenz. La tensión generada es la encargada de alimentar todo el circuito de luces. Básicamente este esquema se compone de 4 elementos: 1 bobina generadora (bobina de carga) 2 reguladores de voltaje 3 lámparas 4 instalación eléctrica
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El objetivo es poder determinar que elemento se encuentra defectuoso cuando ocurre alguna anomalía. 2.2.2 Anomalías más comunes a) la luz no enciende. b) la luz brilla mucho y se quema. c) brilla poco. a) Ante todo primero verificar estado de la lámpara. Si no enciende, desconectar el regulador y conectar directamente la salida del volante al circuito de luces, HACER GIRAR EL VOLANTE, A POCAS VUELTAS, y observar las lámparas. Si encienden el regulador está inoperante. Si aun así no se logra encender las lámparas se debe verificar el estado del portalámparas, la instalación eléctrica y la bobina. b) Si se quema: el regulador no funciona o está mal conectado. c) Si brilla poco el problema es más delicado, puede ser el regulador o la bobina del estator que no esté generando la tensión suficiente. Podemos volver a realizar la prueba de desconectar el regulador y alimentar las lámparas directamente del volante. Sería conveniente contar con un tester (ESCALA CA RANGO 20V) para ir siguiendo el crecimiento de la tensión. Si se aumenta gradualmente las revoluciones y el brillo de la lámpara también aumenta (NOTA NO SUPERAR LOS 15 VOLTS) el elemento defectuoso es el regulador. Si no logramos el brillo adecuado y la indicación del instrumento nunca llega a 15volt el problema es la bobina de baja. NOTA la máxima potencia de las lámparas instaladas debe ser menor o igual a la indicada por el volante. USO TÍPICO: Ciclomotores sin batería.
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2.3 Características y uso típico de los tipos de los reguladores de tensión Imán permanente bobina simple (luces + batería) El primer esquema, muestra un circuito de carga de batería básico acompañado de luces. En este caso tenemos un regulador paralelo para la regulación de luces en alterna, más un diodo que rectifica media onda para la carga de batería. En este esquema la carga de batería no está regulada pero está limitada en amplitud por el regulador de luces y a la vez al apagar la luz se conecta el regulador con una carga equivalente para que el sistema esté siempre bajo el mismo régimen de carga. El segundo esquema es una mejora del primero, ya que incorpora otro regulador rectificador serie para la carga de batería, casos típicos del regulador DZE2004 para luces yDZE2005 para carga de batería. REGULADOR DZE 2005 USO TÍPICO: Ciclomotores con batería y arranque eléctrico
Imán permanente bobina con derivación (luces + batería) Este sistema conocido como TAB-TAP es una evolución de los sistemas anteriores ya que conjuga una protección de luces con carga de batería también regulada. Las luces, al igual que los sistemas anteriores funcionan con alterna.
En este caso es un solo regulador que cumple ambas funciones REGULADOR DZE 2011 USO TIPICO: Scooters y motos de baja cilindrada.
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Imán permanente bobina flotante (batería monofásico) En este caso tenemos un regulador rectificador paralelo, cuya función será la de cargar la batería y suministrar energía eléctrica a toda la moto mientras está funcionando. Aquí el alternador esta dimensionado para que sea lo suficientemente potente para que la energía usada en todo el sistema provenga del alternador, dejando a la batería solo para el arranque. Aquí todo el sistema funciona en corriente continua, la corriente alterna producida por el alternador es rectificada y aportada al sistema y el excedente de ésta se deriva a masa. En varios sistemas existe una conexión adicional, la cual se la conoce como sensor, esto no es ni más ni menos, que los 12V de batería, a través de la llave de contacto, llegan directamente al circuito de control. Esto es para censar la caída de tensión que pudiera existir sobre el cableado desde el regulador hasta la batería, controlando más eficientemente que la tensión sobre el sistema sea 14,2V nominales.
Imán permanente bobina flotante (batería trifásico) Este sistema es el más utilizado por motocicletas de gran porte y consta de un alternador trifásico, del cual se obtiene la energía rectificándola en onda completa logrando así aprovechar mejor la conversión con respecto a los casos anteriores, El alternador puede estar conectado internamente en estrella o triángulo obteniendo de cada uno distintas características. El exceso de energía que se produce a altas rpm es conducido a masa para evitar una sobrecarga de batería, esto lo realizan los tiristores. El conjunto de diodos y tiristores generan calor como consecuencia del excedente de energía derivada a tierra, es por eso que en estos sistemas los reguladores rectificadores son aleteados para disipar mejor este calor. Por esto no es aconsejable desconectar el faro de la moto en los modelos que son con luz permanente (la luz se enciende con el contacto) ya que la energía que no consuma la luz, la tendrá que disipar el regulador en calor y se lo someterá a una exigencia innecesaria.
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Como caso particular podemos citar, el regulador DZE 2300 que utiliza la línea de cuadriciclos Polaris, en este caso es un regulador trifásico serie cuya forma de regular es conectar desconectar momentáneamente el alternador de la batería. Esta forma tiene sus ventajas y desventajas respecto de la anterior. Como ventaja podemos decir que la energía excedente no tiene que ser disipada en calor, ya que cuando la tensión excede los límites establecidos el regulador desconecta el alternador y por esto tienen carcasa de plástico ya que trabajan relativamente fríos. Como desventaja muy importante, podemos ver que en caso de falla, como ser regulador en corto, toda la energía disponible en el alternador pasaría directamente a la batería y al sistema eléctrico dañándolo seriamente. USO TIPICO: Motos de gran porte.
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Imán generado bobina flotante (batería trifásico) DZE 2329
Este sistema de carga difiere del anterior en la construcción del Alternador y en el regulador de voltaje. El alternador, fundamentalmente obtiene su campo magnético de una bobina excitadora y no de un imán permanente como en todos los casos anteriores. El resto del alternador se comporta en forma similar, pero para regular la tensión de salida basta con suprimir la excitación de esta bobina y la energía recogida por el estator se extinguirá. Manejando esta excitación a través de un detector de tensión es como logramos el efecto de regulación, lo cual lleva a este sistema de carga a controlar la tensión de 14.2v sobre batería. El corte de la bobina excitadora de campo puede hacerse de dos maneras posibles, cortando el positivo caso del DZE 2330 o cortando el negativo caso del DZE2329.Este sistema era muy usado en los años 80 en motos de gran cilindrada, luego fue cayendo en desuso para las motos, pero sigue siendo muy común en automóviles. Hemos presentado las distintas variantes de reguladores que nos podemos llegar a encontrar en el mercado. 33
NOTA PARA EL MECANICO: La fijación del regulador al chasis debe realizarse con firmeza para permitir una buena conductividad térmica y así permitir al regulador liberar todo el calor en el chasis. En algunos casos es recomendable eliminar la capa de pintura y colocar grasa siliconada. Todo regulador debe estar impregnado con una resina flexible para evitar la rotura de los componentes electrónicos, y aquí vale la pregunta ¿Cuándo un regulador es caro, cuando pagamos más y no tenemos que volver al comercio o cuando lo compramos barato y al tiempo lo debemos reemplazar porque se quemó? 3. Diagrama del sistema de carga
Diagrama de Honda XL- 200
En la imagen vemos como se mide la batería de la moto, para esto necesitamos un tester común analógico (con aguja) o digital con visor de números. Este Tester lo debemos setear con el selector de campos o rangos y hacemos que mida DC y apoyamos los terminales en los mismos de la batería el ROJO+ y el negro MASA. Antes de encender a moto medimos el voltaje de la batería la cual debería dar entre 12 y 12,8 Volts podría ser un poquito más pero va a depender básicamente que calidad de batería que tiene instalada su moto. Entonces Tomamos nota del voltaje con la moto apagada, luego damos arranque al motor de la moto y repetimos la prueba, en esta segunda prueba se 34
debiera tener una lectura en el tester de 12,8 a 14 volts si todo funciona bien debería cargar en 13,5 que es un promedio bueno y lógico al pasar unos cuantos minutos de estar el motor en marcha. porque el voltaje máximo debiera darse para que la carga de la batería se deba recuperar, entonces el regulador Rectificador entrega el máximo a la batería, caso contrario es cuando la moto está rodando y le da buena carga a la batería el regulador debiera comenzar a bajar la carga hasta derivar el excedente de carga al chasis de la moto. También estimamos que la instalación eléctrica de la moto no sufre de ningún cortocircuito el cual produce perdidas de corriente, ni hilos o cables que estén rozando pelados contra partes metálicas.
En la figura vemos como medir la salida de corriente AC del estator de tu moto, para esto tomamos el tester y lo seteamos en AC y ponemos los terminales en el enchufe o conector que entra al regulador tratando que no se toquen los cables para no hacer cortocircuito, con la moto en marcha se toma lectura con el motor regulando o en ralentí y comenzamos a acelerar, notaremos que el voltaje se eleva por encima de los 30 volts y a veces más. Entonces puede ser que este mal el bobinado y debemos hacer al menos 2 comprobaciones más que paso a detallar. BOBINADO del Estator: el bobinado del estator está aislado de masa y como comprobamos si el bobinado esta bueno?
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En la siguiente figura con una lámpara, vamos tocando cada hilo o cable del estator sin que esté enchufado al regulador de voltaje y por ningún motivo debería encender, en caso que encienda el foco o ampolleta el problema está en la aislación del estator ya sea por que se quemo la bobina o porque esta recalentada. que al calentarse el motor el recubrimiento del cable enrollado en el núcleo del bobinado se fisura y la bobina no entrega la corriente suficiente al sistema.
Entonces como sabemos si el regulado esta bueno o no ? Tengamos presente que los reguladores de voltaje de moto no se pueden testear directamente. haciendo un razonamiento lógico podemos determinar si el regulador rectificador de la moto funciona o no . Si la batería esta buena y no le llega Voltaje y del Bobinado sale Corriente Y esta todo correcto como los describimos antes que hicimos las pruebas y comprobaciones pertinente , Entonces cambie el regulador de Voltaje por que el que tiene esta malo o no funciona bien. Entre los reguladores Rectificadores de motos de baja cilindradas hasta 150 o 200 cc los reguladores difieren mucho en tamaños y cantidad de hilos o cables que lo componen siendo la de 4 o de 5 cables.
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A modo de guía incluimos los colores de cables, utilizados por las distintas marcas en los sistemas de carga asociados con la función que realizan. ALTERNADOR
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN I. Lea cada uno de los siguientes enunciados y enumere lo solicitado 1)
Los elementos que componen el sistema de carga.
2)
Los tipos de alternadores
3)
Los sectores que se identifican en el circuito del regulador.
4)
Cinco tipos de reguladores de tensión.
II. Complete los siguientes enunciados y escriba en la raya la palabra o frase correcta. 1. El alternador puede estar conectado internamente en ____________________. 2. El exceso de energía que se produce a altas rpm es conducido a masa para evitar una sobrecarga de lla batería, los encargados de este proceso son ______________. 3. El alternador, fundamentalmente obtiene su campo magnético de una bobina excitadora y no de un imán permanente como en todos los casos anteriores a este tipo de reguladores de tensiòn se llama __________________________. 4. Este sistema es el más utilizado por motocicletas de gran cilindrada y consta de ___________________, del cual se obtiene la energía rectificándola en onda completa.
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III.
Analice el siguiente diagrama del sistema de carga representado en la figura y describa el proceso que se produce para cargar la batería.
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Resultado de aprendizaje 3.
Realizar el diagnóstico y reparación del sistema de arranque, aplicando procedimientos establecidos.
Sistema de arranque Objetivos específicos Identificar los componentes del sistema de arranque, mediante símbolos y objetos reales. Describir el funcionamiento del sistema de arranque empleado en motocicletas, por medio del circuito de instalación. Realizar diagnóstico de los componentes del sistema de arranque, mediante pruebas de funcionamiento. Realizar el mantenimiento del sistema de arranque, aplicando procedimientos establecidos. 1. Componentes del sistema de arranque de la motocicleta En motores de combustión interna de motocicletas a veces resulta difícil ponerlos en marcha a través de un sistema de crank; por lo que necesitan un sistema capaz de impulsarlo hasta conseguir el encendido del motor. El circuito de arranque en conjunto con el motor de arranque cumple la misión de poner en marcha al motor de combustión interna. Para realizar la puesta en marcha de un motor de combustión interna, han de vencerse las resistencias debidas a la compresión de los cilindros, viscosidad del aceite, rozamiento de los órganos móviles (pistones, cigüeñal, etc.). Estas resistencias varían con el tipo de motocicleta, calidad de los lubricantes empleados y temperatura ambiente a que se realiza el arranque; pero en cualquier caso es necesaria una velocidad mínima de rotación en el motor de combustión para conseguir el arranque. El circuito de arranque está formado por la batería de acumuladores, el contactor de arranque (o relé de arranque), el interruptor (conmutador) de arranque (interruptor de encendido) y motor de arranque.
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1.1 Batería de acumuladores La batería de acumuladores proporciona la energía eléctrica necesaria para que funcionen los otros componentes, en particular el motor de arranque. 1.2 Contactor de arranque Es un interruptor de trabajo pesado de accionamiento magnético, a través del cual se cierra el circuito eléctrico del motor de arranque para lograr el funcionamiento de éste. 1.3 Interruptor de arranque Es accionado por el conductor permite la circulación de una pequeña cantidad de corriente eléctrica para accionar el electroimán del contactor de arranque.
1.4 Motor de arranque Es un motor eléctrico de trabajo pesado que convierte la energía eléctrica que recibe de la batería en movimiento giratorio, el cual transmite por medio de un 41
piñón a los dientes de la corona del volante del motor, provocando el giro del cigüeñal y por consiguiente el funcionamiento del motor de combustión. La batería está unida directa y permanentemente con el contactor, Fig. 1 (b), por medio del cable (grueso) de la batería. Cuando la llave de contacto no está accionada, el circuito se interrumpe en el contactor. Cuando se cierra la llave de contacto, se cierra el circuito entre el positivo de la batería y el borne de mando del contactor de arranque, produciéndose un flujo de corriente a través del bobinado del relé, lo que produce el desplazamiento de su núcleo cerrando los contactos que permiten el paso de corriente hacia el motor de arranque, accionándolo hasta provocar la puesta en marcha de motor del automóvil. Funcionamiento El motor de arranque aprovecha la relación existente entre la corriente eléctrica y el magnetismo, así como la propiedad de atracción y repulsión de los campos magnéticos. En la Fig. (a)., el campo magnético formado por los imanes N-S, dentro del cual se coloca una bobina arrollada a un núcleo, a través de esta se hace pasar una corriente eléctrica que produce un campo magnético alrededor de las bobinas, las líneas de fuerzas del campo se refuerzan concentrándose en el núcleo, apareciendo los polos norte y sur.
En estas condiciones el polo norte del campo magnético atrae al sur del electroimán y al mismo tiempo repele al norte. El polo sur del campo magnético atrae al norte del electroimán y al mismo tiempo repele al sur. Como los polos del campo magnético inductor están fijos, el electroimán girará en el sentido de las flechas, es decir hacia la izquierda, hasta que queden enfrentados los polos de distintos nombres del campo magnético inductor y del electroimán, lo que ocurre al girar 90º.
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Si se coloca otra bobina perpendicular a la anterior, cuando el electroimán ha girado 90º, se hiciese pasar la corriente eléctrica por ella, los polos del electroimán aparecerían en la misma posición que antes, con lo cual, el núcleo volvería a girar. Fig. (b). Por este procedimiento se comprende que, cuantas más bobinas se pusieran, más continúo y rápido sería el movimiento del núcleo. En los motores de arranque empleados en las motocicletas actuales, se dispone el núcleo giratorio (inducido o rotor) de manera que las bobinas quedan perfectamente espaciadas y alojadas en la periferia, haciendo pasar por ellas una corriente eléctrica de gran intensidad, con lo que se consigue un giro rápido del rotor y un par de rotación importante. Partes del motor de arranque Una de las principales exigencias en la fabricación del motor de arranque es su tamaño. Deberá ser lo más pequeño y compacto posible para su mejor acoplamiento al motor de combustión, al mismo tiempo tiene que ser robusto y de poco peso.
Carcasa La envoltura metálica es quien rodea y protege a los demás componentes del motor de arranque. (a) tiene forma cilíndrica y en su interior van alojadas las bobinas de campo 15, sujetas a ellas por las masas polares 17, que tienen forma adecuada para adaptarse a la carcaza, manteniendo las bobinas apretadas contra 43
ellas. En su exterior adquieren la curvatura necesaria para que todos los puntos de su superficie queden a igual distancia del tambor del rotor. El giro de éste resulta bien centrado sin que se produzcan roces entre ellos. El conjunto de bobinas y masas polares recibe el roce de inductoras o estator y el espacio que queda entre la masa polar y el tambor del rotor se llama entrehierro. En los motores de arranque actualmente suele ser inferior a un milímetro.
Tanto la carcasa como las masas se fabrican de hierro dulce, por ser material magnético. En algunos casos, las masas polares son imanes permanentes, quedando suprimidas las bobinas de campo por esta causa. Las bobinas inductoras son arrollamientos planos de hilo de cobre de sección rectangular. Debido a la gran cantidad de corriente que ha de pasar por ellas, el hilo es de gran sección, por la misma causa, se aíslan unas de otras por medio de un cartón especial enrollándolas de cinta aislante para evitar el contacto eléctrico con la carcasa. Una vez encintadas se impregnan de un barniz especial que refuerza el aislamiento. Cada bobina forma uno de los polos del imán, lo cual se consigue arrollándolas una en sentido contrario a la de la otra. Según el número de polos, se dice que un motor es bipolar (2 polos), tetrapolar (4 polos) y hexapolar (6 polos).
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Las bobinas inductoras se conectan eléctricamente en serie o en paralelo de dos a dos. Uno de los extremos del conjunto forma el borne de entrada al motor y el otro se une a la escobilla positiva. El paso de la corriente eléctrica por las bobinas del estator, crea el campo magnético necesario para producir el giro del motor. Este campo magnético se ve reforzado por el núcleo de las bobinas que suponen las masas polares. La inducción en estas aumenta el flujo Rotor El rotor está formado por un eje de acero, sobre el que se encuentran montados un paquete de láminas, llamado tambor. En el tambor están alojados los arrollamientos inducidos y un colector al que van conectados dichos arrollamientos. En uno de los extremos del eje van talladas unas estrías por las que puede deslizarse el piñón del mecanismo conductor del volante del motor térmico. Los apoyos del eje van montados en dos cojinetes de bronce, alojados en las tapas delantera y trasera, quedando de esta forma el tambor del rotor
perfectamente centrado entre las expansiones o zapatas polares, facilitando el camino a las líneas de fuerza que pasan a través del tambor en vez de hacerlo por el aire.
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El tambor va montado sobre el eje del inducido haciendo contacto eléctrico con él. Está laminado en sentido perpendicular al eje, Fig. 8 (a) y sus láminas van prensadas unas contra otras. En los canales que forman estas láminas van alojadas las bobinas inducidas.
El colector, es un anillo de cobre troceado en sentido longitudinal formando delgas o barras, que están aisladas unas de otras. El colector va metido a presión en el eje, aislado también de él. A las delgas del colector se unen las bobinas del inducido, es decir en serie, uniendo el final de una bobina con el principio de la anterior en la misma delga, resultando así que en cada delga hay dos conexiones: el principio de una y el final de la otra. Cada una de estas bobinas está formada por un conductor de ida y otro de vuelta, llamados conductores activos. Carcasa soporte delantera Es una pieza obtenida por fundición (a), en donde va montado el cojinete de bronce 3, que sirve de apoyo a un extremo del eje del rotor. Dispone de una zona exterior mecanizada para su acoplamiento y sujeción al motor de combustión mediante tornillos. En una de sus caras, lleva una abertura o ventana que deja sitio para que el piñón de arrastre engrane con la corona del volante de inercia. A esta carcaza se une la horquilla, que acciona el piñón de arrastre del volante.
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Piñón de engrane Tiene como función transmitir el movimiento del rotor a la corona del volante de inercia e impedir que en el momento del arranque, la corona arrastre al rotor, para lo que se dispone de un sistema de rueda libre. Mecanismo de rueda libre Consiste en una corona exterior de la que forma parte el anillo de marcha libre, ambos unidos por medio de un manguito estriado del eje del rotor. En la parte interior del anillo de marcha libre, va montada otra corona, llamada vástago del piñón, del cual forma parte este. Entre el vástago del piñón y el anillo de marcha libre, se interponen unos rodillos debidamente repartidos por toda la periferia y alojados en rampas de deslizamiento, mecanizadas en el anillo de marcha libre. Unos muelles helicoidales, mantienen los rodillos presionados contra la parte más estrecha de la rampa de deslizamiento, enclavando el anillo de marcha libre con el vástago del piñón. De esta forma, cuando el eje del rotor gira impulsando a la corona del volante de inercia, el piñón es arrastrado; pero al girar este más de prisa que el piñón (cuando el motor de combustión se pone en marcha), se interrumpe la unión entre el anillo de marcha libre y el vástago del piñón, pues los rodillos son empujados por el vástago del piñón hacia la parte más ancha de la rampa de deslizamiento, en donde el piñón de engrane es arrastrado por la corona del volante de inercia, sin que por ello el rotor también lo sea.
Descrito de otra manera: En el encendido del motor el eje del rotor gira más de prisa que el piñón de arrastre, este es arrastrado por el rotor, transmitiendo el movimiento al volante de inercia; sin embargo cuando el piñón de engrane se adelante en el giro al rotor (cuando el motor de combustión ya está en marcha), se produce el desacoplo en el mecanismo de rueda libre.
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Tapa de escobillas Es la pieza que cierra al motor de arranque por la parte trasera, lleva en ella alojado el otro cojinete que apoya y centra el eje del rotor. Los alojamientos llamados porta escobillas, es el sitio en donde se montan las escobillas 34, estas a la vez son oprimidas contra el colector por medio de los muelles en espiral 35, generalmente se disponen dos o cuatro porta escobillas, la mitad de las cuales son positivas y están aisladas de masa y las otras negativas van unidas eléctricamente a masa. Las escobillas son de cobre, debido a su buena conductibilidad, ya que deben ofrecer una mínima resistencia al paso de la corriente eléctrica y efectuar un buen contacto eléctrico con el colector, debido a que la intensidad de corriente que ha de pasar por ambas es muy grande (aproximadamente 200 Amper) y si existe resistencia de contacto, se produce una caída de tensión por tanto al motor no se suministra la suficiente tensión de la batería, por tanto el funcionamiento del mismo no sería correcto (giraría más lento). Las dos tapas se unen por medio de espárragos y tuercas. Estos espárragos están convenientemente aislados para evitar el contacto eléctrico con los hilos de unión de las bobinas del estator. Contactor de arranque Los motores de arranque pueden requieren de interruptores especiales provistos de contactos lo bastante pesados para conducir la alta corriente que circula por ellos, sin sobre calentarse o averiarse. El interruptor normalmente utilizado en los motores de arranque actualmente es el interruptor magnético tipo relé llamado comúnmente contactor. El contactor está formado por un cilindro hueco sobre el que arrolla una bobina conectada en un extremo a un terminal que lleva corriente desde el interruptor de encendido y por el otro extremo directamente a masa por medio del cuerpo del solenoide; en el interior del cilindro se instala un núcleo de hierro, desplazado del centro de la bobina por la acción de un resorte, en cuyo extremo se instala un disco de contacto. En los laterales de la
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carcasa se instalan dos fuertes terminales eléctricos, uno de los cuales se conecta a la batería y el otro al terminal de entrada del motor de arranque. Tipos de motor de Arranque Motor de arranque con solenoide incorporado Entre los modelos de motores de arranque existentes, el más empleado en la actualidad es el de accionamiento por relé (solenoide) incorporado al mismo motor de arranque.
En la siguiente figura se representa la sección de uno de estos motores, en ella se observa la palanca de accionamiento A del piñón de engrane B, accionada por el núcleo C, que por su extremo opuesto termina en el plato D, el cual va montado sobre un casquillo aislante que impide sus contactos eléctrico con el núcleo. Esta placa puede hacer puente entre los contactos E y F, de los cuales, el E se une al borne positivo de la batería y el F se conecta al extremo de toma de corriente de las bobinas del estator del motor de arranque. Todo el conjunto se mantiene en la posición de reposo gracias a la acción del muelle G.
El esquema eléctrico correspondiente a este motor se observa que el relé tiene dos bobinas: la de retención A, conectada entre la entrada de corriente a masa y la de accionamiento B, conectada entre la entrada de corriente y el borne F, que se conecta a las bobinas del estator. 49
Cuando se acciona el interruptor de arranque I, pasa corriente por ambos arrollamientos, por A directamente a masa y por B a masa por medio de las bobinas interiores del motor de arranque, sumándose sus fuerzas de atracción. Cuando se cierran los contactos E y F, por el arrollamiento de accionamiento deja de pasar corriente, porque resulta más fácil circular desde el contacto E al F hasta las bobinas del motor de arranque. En esta condición el núcleo móvil queda sujeto por la fuerza de atracción desarrollada por la bobina de retención. El paso de la corriente por las bobinas A y B, crea un campo magnético que hace desplazarse al núcleo C hacia la derecha, en consecuencia, el piñón entra a engranar con la corona del volante de inercia y la placa D establece el contacto entre los bornes E y F. Permitiendo la circulación de gran cantidad de corriente hasta las bobinas del rotor. La corriente que antes circuló por la bobina B es insuficiente para provocar el giro del rotor del motor de arranque, debido a que está limitado por la resistencia de la propia bobina B. Al ponerse en marcha el motor de combustión, el piñón permanece engranado con la corona mientras el relé esté accionado; pero el mecanismo de rueda libre impide que el piñón de engrane trasmita al rotor el elevado giro que le comunica el motor de combustión. Cuando se suelta el pulsador I, deja de pasar corriente por la bobina A y, desaparece el campo magnético creado por ella, con lo cual el núcleo C vuelve a su posición de reposo, obligado por el muelle de retorno. La placa D se separa de los contactos interrumpiendo el paso de corriente al motor de arranque. Con este mismo movimiento el núcleo, empuja la horquilla hacia atrás, la cual bascula en su punto de apoyo-núcleo obligando al piñón a retirarse de la corona del volante de inercia.
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Pruebas y diagnóstico del circuito del motor de arranque Las anomalías que se producen en la puesta en marcha del motor de combustión, suelen inculpar al motor de arranque, aunque la realidad es que puede ser debida a cualquiera de los componentes del circuito de arranque. En general, es recomendable proceder, mediante las pruebas oportunas, a localizar cual es el elemento defectuoso antes de realizar cualquier desmontaje. Así pues, la primera prueba a realizar en caso de incidente en el circuito de arranque, es la verificación de este circuito, para lo cual procederemos de la siguiente manera. Teniendo encendidas las luces de carretera, pondremos en marcha el motor de arranque. Si las luces oscurecen su brillo hasta casi apagarse, es indicio de que el defecto es en la batería, que se encuentra descargada o flojas sus conexiones o bornes. Si las luces continúan en su brillo normal, es muy probable que haya una interrupción en el circuito o en el motor de arranque. En cualquier caso, es conveniente proceder a la comprobación de las caídas de tensión en el circuito. Si al tocar con la mano en bornes y conexiones, se observa calentamiento de los mismos estando el motor de arranque en marcha, es síntoma de que existen caídas de tensión debido a contactos defectuosos en esos lugares. Para localizar los puntos en los que existen caídas de tensión, emplearemos un voltímetro. Conecte una punta del aparato al borne positivo de la batería y otra a masa. Al accionar el motor de arranque, la lectura debe ser superior a 8.5 V (para una instalación de 12 V). En caso contrario, compruebe el voltaje en la batería.
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Conecte una punta del voltímetro al borne positivo de la batería y la otra al terminal conectado a él (posición 2), la lectura debe ser cero, cualquiera que sea la tensión de la batería. Si la aguja del voltímetro muestra alguna desviación, indica un mal contacto entre el borne y el terminal. Conecte el voltímetro entre la terminal de masa y a él, en la parte metálica donde se sujeta, (posición 4), la lectura también debe ser cero. Conecte el voltímetro en la posición 5, el aparato debe marcar menos de 0.1 V cuando se acciona el motor de arranque. En caso de ser superior a esta tensión, indica un mal contacto entre los bornes del relé. Conecte el voltímetro en la posición 6, el cual deberá marcar una tensión similar a la obtenida en la posición 1 cuando se acciona el motor de arranque. En caso de que marque cero indica que no llega corriente al relé, por tanto no puede funcionar el motor de arranque. Esto ocurre porque el cable que alimenta el relé desde interruptor está cortado o el interruptor está en mal estado. En cualquiera de los casos, probaremos con el voltímetro o una lámpara en las posiciones 7 y 8. Si la lámpara luce en la posición 7, llega corriente hasta el interruptor; si no luce, es que el cable hasta la batería está cortado. En la posición 8, si luce al accionar el interruptor, indica que este se encuentra en buen estado, por tanto, el cable desde el interruptor hasta el relé está cortado. Si no luce, el interruptor está en mal estado. Si las pruebas 7 y 8 se hacen con un voltímetro, las lecturas deben ser las mismas que en la posición 1. Cuando todas estas pruebas dan un resultado positivo, la instalación encuentra bien y la avería se localiza en el motor de arranque.
se
Comprobación eléctrica al motor de arranque Verificación y control de los componentes del motor de arranque. Verificación del rotor o inducido. Compruebe con el voltímetro, el aislamiento correspondiente entre el colector y el núcleo del inducido. Compruebe con el multímetro que exista continuidad entre las delgas del colector
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Mida el diámetro del colector con el pié de rey, anote las medidas y compárelas con los valores establecidos por el fabricante, el cual debe estar dentro de los límites prescritos. Revise la profundidad de la mica aislante entre las delgas del colector, si es necesario corrija desgastando un poco la mica en su alojamiento (c). Limpie la superficie del colector usando lija fina.
Verificación de bobinas de campos Compruebe que las bobinas de campo están aisladas del cuerpo de la carcasa, utilice un óhmetro en escala de apreciación alta o una lámpara de pruebas de 110 o 220 V de corriente alterna. Compruebe la continuidad de las bobinas de campo. Utilice un óhmetro en escala baja o una lámpara de pruebas con tensión de batería.
Piñón de engranaje Inspeccione el piñón de engrane y determine el desgaste de sus dientes u otro tipo de daños, como roturas, etc.
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Revise si el mecanismo de rueda libre se enclava al girarlo en la dirección de mando, en la direcciones contraria debe girar suavemente. Inspeccione los dientes de las estrías del eje del rotor donde se monta el piñón de arrastre, para determinar si están dañados o gastados. Compruebe si el piñón se mueve suavemente.
Porta escobilla Mida la longitud de las escobillas para comprobar necesario para que funcione correctamente.
el tamaño mínimo
Compruebe que los resortes de las escobillas y porta escobillas no están corroídos o rotos. Compruebe que las escobillas se mueven suavemente en los porta escobillas, sin señales de atascamiento. Compruebe que las cajas de las escobillas positivas están aisladas del cuerpo de la porta escobillas y que las cajas de las escobillas negativas están correctamente conectadas al cuerpo del porta escobillas.
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN
I. Lea cada uno de los siguientes enunciados y responda según lo solicitado. I. Conteste las siguientes preguntas 1. Describa la función del mecanismo de rueda libre.
2. Explique el funcionamiento del motor de arranque.
4. Enumere las partes que componen el circuito de arranque.
II. Complete los siguientes enunciados, escribiendo en la raya la palabra o frase correcta. a) _______________ convierte la energía eléctrica que recibe de la batería en movimiento giratorio. b) _______________ es un anillo de cobre troceado en sentido longitudinal formando delgas o barras, que están aisladas unas de otras. c) Las bobinas inductoras son arrollamientos planos de _______________________. d) El elemento que tiene por función de transmitir el movimiento del rotor a la corona del volante de inercia se denomina __________________. e) __________________ son elementos de cobre, por su buena conductibilidad. f) El interruptor normalmente utilizado en los motores de arranque es el ____________.
III. En el siguiente gráfico identifique las partes del motor de arranque escribiendo a la par de la letra el nombre según corresponda.
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Resultado de aprendizaje 4. Realizar el diagnóstico y reparación al sistema de encendido de la motocicleta, aplicando técnicas establecidas.
Unidad IV. Sistema de encendido de la motocicleta Objetivos específicos Explicar el funcionamiento del sistema de encendido del motor de la motocicleta, tomando en cuenta sus elementos. Identificar los elementos que componen el sistema de encendido del motor. Realizar la calibración de platinos en el sistema de alimentación tomando en cuenta las especificaciones del fabricante y cumpliendo con las normas de higiene y seguridad laboral. Realizar el mantenimiento preventivo del acumulador, tomando en cuenta las especificaciones del fabricante y cumpliendo con las normas de higiene y seguridad laboral.
1. Sistema de encendido Está constituido por una serie de elementos interconectados encargados de suministrar la chispa que va a encender la mezcla de aire gasolina (más aceite en los motores de dos tiempos) que se encuentra comprimida en la cámara donde está la bujía que produce la chispa. La chispa debe estar sincronizada con el tiempo mecánico del motor, de tal manera que trabajen con eficiencia y aseguren el buen rendimiento del motor. En las motos encontramos varios sistemas de encendido, entre los cuales destacamos: encendido por platinos con corriente alterna (AC), encendido por platinos con corriente directa (CD activados con batería), encendido por CDI, encendido con PDI, encendido con TCI. Las bobinas generan corriente de tipo alterna cuando la volante gira alrededor de las bobinas están fijas a la tapa que cubre la volante, o cuando el rotor gira dentro de las bobinas.
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1.1 Encendido por platinos con corriente alterna En este sistema intervienen una bobina excitadora (encendido) conectada en serie con un condensador y un platino, por lo general ubicados en el plato de bobinas (aunque el condensador puede estar por fuera de este). Van conectados a la bobina de alta que actúan como transformador para elevar la corriente y sacarla por el cable de alta que va conectado por medio de un capuchón a la bujía donde salta la chispa que produce el encendido del motor.
Antes de que la corriente entre a la bobina de alta se coloca un interruptor que apaga por corto el encendido.
En ese sistema los platinos deben estar calibrados entre 0.30 mm y 0.40 mm, con un calibre ideal de 0.35 mm. Cuando el platino se daña debe cambiarse junto con el condensador (la pareja).
1.2 Sistema de encendido por platinos activados con CD (baterías) En este sistema la fuente de poder es la batería, que es la encargada de suministrar la corriente que activa la bobina de alta, para que suministre la corriente a la bujía cuando el platino de la orden (disparo). Los elementos de este sistema son: Una batería, Un interruptor que bloquea o da paso a la corriente directa, una bobina de alta para corriente directa, un platino activado por una leva y un condensador de control de chispa. El platino se calibra idealmente a 0.35 mm.
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El CDI de la moto es la evolución tecnológica de lo que eran los platinos del encendido, el platino abría y cerraba un circuito y este circuito compuesto de bobina y condensador producía un salto de chispa en la bujía de la moto y este salto de chispa hace que se encienda la mezcla de aire y combustible justo antes (avance de encendido) de que el pistón este en el PMS (punto máximo superior). El CDI se deriva de las palabras en ingles Capacitor discharger Ignition en español decimos Ignición por descarga capacitiva. Existen infinidad de modelos de CDI pero los podemos agrupar de la siguiente manera.
A: CDI sin sensor y punto de avance fijo B: CDI sin sensor pero con auto avance o auto atraso (uso competición) C: CDI con sensor y punto de avance fijo D: CDI con sensor y punto de avance variable TCI (Transistor Controlled Ignition) Mal Llamado CDI, la Ignición es controlada por transistor o microprocesador.
¿Cómo funciona el CDI? El CDI depende otros elementos como el Magneto, sensor o captor, batería y levas de encendido en caso de TCI digitales, a su vez el cdi es el encargado de indicar a la Bobina de alta tensión, que haga saltar la chispa en la bujía. Entonces Grupo A de CDI que funcionan sin sensor y tienen avance fijo, básicamente la bobina que está alojada dentro del magneto genera corriente alterna que envía al cdi, este procesa la señal y hace el salto de chispa, el momento de avance o salto de chispa depende en cierta medida de la posición de la bobina con respecto del campo magnético del volante. Grupo B CDI con Auto avance y auto atraso, El principio de funcionamiento es el mismo que el grupo A, solo que el CDI esta construido con componentes y 58
transistores , a medida que el motor acelera el salto de chispa se adelanta o se atrasa. Grupo C ya entrando en el terreno de los cdi con mejor diseño y mas eficiencia están los que funcionan con un sensor o captor, algunos modelos de motos de baja cilindrada, el captor esta dentro del magneto en el plato de bobinas y otros traen por fuera este captor, en el caso de los que traen por fuera, observen que sobre el costado del magneto esta una leva es fundamental que el captor no toque dicha leva, debe pasar justo pero no tocar, Algunos de estos modelos pueden tener algún grado de avance variable, pero no mucho. Grupo D: Los CDI de este grupo se caracterizan por tener una alimentación por Batería, se darán cuenta de esto porque al desarmar el volante magnético encontraran solo las bobina de alimentación de luces. Se puede observar una comparación entre estatores para CDI que se alimentan de la batería 12 Volts en el caso de la izquierda y otro típico de motores Tipo Honda CG 125
Seguimos con este grupo D de CDI con sensor y alimentados con la Batería de la moto estos si que ya son CDI bien eficientes a la hora de generar curvas de avance más especificas y con más exactitud que los anteriores, el sensor trabaja por fuera del magneto y el magneto tiene una saliente que justamente varia en el largo, aquí es donde cada fabrica de moto pone su toque especial, esta saliente del magneto, llamada Leva, hará que el captor entregue una señal al CDI dependiendo de la velocidad del motor, el CDI tendrá la capacidad de variar su avance y hacerlo de manera programada y como fue diseñado para funcionar (veremos el caso que ya estos CDI son difícil de adaptar o cambiar de un motor a otro) por lo general no funcionan bien aunque se tenga el diagrama de conexiones del CDI y se parezcan entre sí, el funcionamiento es propio de cada diseño, determinara la medida y cantidad de avance que necesita el motor. 59
1.3 Encendido electrónicos C.D.I. Unidad de control de encendido por descarga capacitiva T.C.I. Unidad de control de encendido transistorizado El modulo de encendido es una de las partes que requiere el "sistema de encendido electrónico". Hay cientos de modelos y diferentes sistemas de encendido que utilizan los motores de combustión interna, a continuación explicamos el funcionamiento básico. Ejemplo de C.D.I.: Requiere el modulo, un pick-up (captor), un generador (bobina de baja), una bobina de alta tensión (bobina de alta o bobina de chispa). El Generador proveerá la corriente eléctrica que necesita el sistema de encendido (por lo general superior a los 30vca). El pick-up genera un pulso eléctrico (por lo general superior a los 3vca), este será utilizado para calcular el momento que deberá producir una chispa. La bobina de alta genera una "chispa" de alta tensión entre sus electrodos por efecto de inducción electromagnética. Funcionando: El modulo, recibe la corriente generada por la bobina de encendido, la regula y rectifica, que además de ser la que alimenta la bobina de alta es utilizada por el circuito interno. "Disparando la chispa"..., el modulo en todo momento se encuentra enviando corriente a la bobina de alta, cuando el modulo recibe la señal del pick-up la procesa por su circuito interno y provoca un cortocircuito interno, la bobina de alta deja de recibir alimentación y por fuerza inductiva genera una corriente de alta tensión. El T.C.I.: Lo único que lo diferencia del C.D.I. es el proceso de "generación de chispa", debido a que este no utiliza un capacitor, las mismas fuerzas magnéticas son parte del proceso. Algunos detalles: Avance electrónico El encendido del combustible en la cámara de combustión requiere un tiempo para su ignición. Una vez que el cilindro alcanza el PMS (Punto Muerto Superior) y la mezcla airecombustible ha alcanzado el máximo de compresión, salta una chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, que inflama dicha mezcla y hace que explote. La fuerza de 60
la explosión obliga al pistón a bajar bruscamente y ese movimiento rectilíneo se transmite por medio de la biela al cigüeñal, donde se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil. Cuando se acelera aumentan las revoluciones del cigüeñal, la chispa debe generarse (saltar) antes del PMS para que el combustible alcance a encenderse y explote a tiempo; de esta manera aumenta el rendimiento del combustible. Los antiguos sistemas de encendido a platinos utilizaban avances mecánicos muy eficaces pero con una vida útil "limitada". Luego aparecieron motocicletas con avance electrónico (ejemplo Honda cb400), estas tienen varios captores que utiliza el modulo (C.D.I.) para lograr el avance. Actualmente los módulos utilizan circuitos integrados y/o procesadores, y un solo captor es requerido para el avance. ¿Se puede probar si un encendido electrónico tiene avance? Si. La forma más adecuada de ver el avance es con una lámpara estroboscópica. La lámpara estroboscópica emite un destello de luz (flash) en el momento justo en que salta la chispa en la bujía. Con el motor en funcionamiento, provocará una serie de destellos que "congelarán" el movimiento, observando las marcas de fabrica sobre el rotor (dependiendo la moto) podemos ver como la marca del rotor empezara a avanzar (en sentido contrario al giro del cigüeñal).
1.4 Sistema de encendido por CDI Aquí encontramos en el plato de bobinas una bobina excitadora y una pulsadora o señal (puede estar dentro o fuera del plato); las terminales de estas bobinas van conectadas a la unidad de encendido y de esta salen la conexión para la bobina de alta y las conexiones para el apagado (interruptor principal y el run).
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2. Mantenimiento del sistema de encendido Limpiar y calibrar con frecuencia las bujías, revisar que las conexiones estén limpias y bien ajustadas y aisladas. Observar el estado de las bobinas y medirlas cuando hay fallas. Verificar el estado y calibre del platino y si su estado no es satisfactorio, cambiarlo con el condensador. Si el encendido es activado por batería, hay que estar pendientes de que esta tenga buena carga y suficiente líquido (si es de tipo húmedo). Las bobinas y todos los elementos se deben medir desconectados y a temperatura ambiente, porque la temperatura incide directamente en la resistencia de las bobinas.
3. Las bujías Están ubicadas en el punto final del sistema de encendido, y son las encargadas de producir el salto de chispa de alto voltaje entre sus electrodos, para encender la mezcla de gases comprimidos por el pistón con sus anillos contra la cámara de combustión. Como las bujías están sometidas a severas condiciones de trabajo, como altas temperaturas y grandes presiones, deben ser fabricadas con materiales especiales de alta resistencia y buen sellado.
3.1 Partes de la bujía
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Corte interior de la bujía
En todas las marcas de bujías con un diámetro de rosca de 10 mm, 12 mm, 14 mm, 18 mm, con rosca larga de 19 mm, rosca corta de 12.7 mm y con grado térmico caliente, término medio y fría.
Todas las marcas manejan un código universal para su marca en el que nos dice qué tipo de bujía estamos observando según el código que trae impreso en la losa (aislador) o en el casco metálico.
Las bujías de grado térmico caliente se utilizan en climas fríos, las bujías frías en climas cálidos y las de término medio en climas templados. Las bujías se deben cambiar aproximadamente cada 15,000 Km, sin importar el estado en que estén, porque los electrodos van sufriendo desgaste por su trabajo. Su reemplazo debe hacerse por las recomendadas por el fabricante en el manual de servicio, o por bujías de otra marca pero de las que estemos seguros que correspondan a las recomendadas, para lo cual debemos contar con un cuadro comparativo entre diferentes marcas, con el fin de no cometer errores que pueden salir molestos y costosos.
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3.2 Mantenimiento de las bujías En cada mantenimiento debemos limpiar y calibrar las bujías. La limpieza la podemos hacer en forma manual con un cepillo de alambre, en especial en la parte inferior de la rosca, alrededor del electrodo central, o con una máquina arenadora. La calibración de los electrodos a la medida que nos da el manual, la hacemos con un calibrador de galgas. Para un mayor entendimiento de los códigos de las bujías, observemos el código de la NGK 1ª letra Diámetro de la rosca B: 14 mm D: 12 mm C: 10 mm
2ª letra
3ª letra
4ª letra
5ª letra
6ª letra
Electrodo proyectado P (si aparece) P: Punta de aislador saliente R: Tipo resistencia U: Descarga superficial
Grado térmico 4 a 10 9: Fría 10: Fría 7: Término medio 6: Caliente 5: Caliente
Longitud de la rosca E o H E: 19 mm larga H: 12.7 mm corta
Material del electrodo S y V u otras
Calibre entre electrodos
S: Cobre
1.1 mm
Y: Electrodo central acanalado V: Electrodo en material precioso
0.9 mm 1.3 mm
A: 18 mm
Nunca debemos retirar las bujías con el motor caliente porque podemos dañar las roscas, que por lo general son de aluminio. Al colocar las bujías debemos iniciar su postura dentro de lo posible con la mano hasta el fondo y apretarlas ¼ de vuelta.
No debemos utilizar por largo tiempo bujías de rosca corta en motores que llevan rosca larga, porque la rosca que queda se llena de residuos de la combustión que luego impiden la entrada completa de las bujías adecuadas, lo que afecta el funcionamiento del motor.
Tampoco debemos utilizar bujías de rosca larga en motores que llevan rosca corta, porque al entrar demasiado en la cámara de combustión pueden llegar a chocar con el pistón. En caso de emergencia, debemos colocarles arandelas de ajuste para acortar la entrada y prevenir posibles daños.
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4. Acumulador o Batería Es un acumulador de corriente directa cuya función es almacenar la corriente generada por medios electromagnéticos o por el alternador, después de que haya sido ratificada (convertida a corriente directa) por medio de diodos La batería es la encargada de suministrar la corriente a todos los elementos eléctricos que funcionan con corriente directa, por lo cual debe tener permanentemente un buen nivel de carga eléctrica. Las baterías más corrientes están hechas con placas de plomo y aislantes entre las placas, metidas en receptáculos o celdas que están conectadas en serie entre si y cubiertas por un electrolito (mezcla de ácido sulfúrico con agua) con una densidad específica según el tipo de batería en que se use. Del número de celdas depende el voltaje de la batería, ya que cada celda almacena aproximadamente 2.1 Voltios, por lo cual las baterías más usadas en las motos tienen tres celdas cuando son de 6 V y seis celdas cuando son de 12 V. El amperaje de las baterías depende del tamaño de las celdas. Las baterías tienen en sus extremos unas terminales denominadas bornes; uno positivo y otro negativo. NOTA: En las baterías de los automóviles el borne positivo se diferencia del negativo por ser más grueso. En las motos utilizamos dos tipos de baterías que, por su construcción y mantenimiento, deben someterse a procesos de carga y cuidados especiales, diferentes el uno del otro a saber:
Las baterías húmedas (con mantenimiento periódico) Son aquellas que tienen una tapa para cada celda y un respiradero o drenaje común. A este tipo de batería hay que hacerle mantenimiento frecuente para que funcione correctamente y tenga una buena duración.
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Las baterías secas (libres de mantenimiento) Tienen un tapón único para todas las celdas, se pueden colocar en cualquier posición porque no tienen drenaje y están casi exentas de mantenimiento.
Mantenimiento para baterías húmedas Con frecuencia debemos revisar el nivel del líquido en las celdas, reajustándolo con agua especial para batería, que debe ser bidestilada, libre de minerales. Nunca se debe echar agua del grifo, ni agua mineral o soda, porque estas contienen residuos minerales que reaccionan con el electrolito, acortando la vida útil de la batería. Revisar con el tester la carga de la batería y si fuese necesario cargarla en carga lenta. Nunca con carga rápida porque esta calienta las placas de plomo y las debilita. Verificar el ajuste de las conexiones y limpiar sulfatos e impurezas de los bornes. Revisar el recorrido de la manguera de desfogue. NOTA: Se recomienda colocar protectores en los bornes de la batería para evitar que estos se sulfaten.
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN I. Lea cada uno de las siguientes preguntas y conteste lo solicitado. 1. ¿Cuál es la función de las bujías?
2. ¿Qué función realiza la punta de encendido en las bujías?
3. ¿Cuál es la función de las bobinas en el sistema de encendido del motor?
4. Dado el siguiente esquema de conexión explique el funcionamiento del mismo.
5. ¿Cuál es la calibración de los platinos y con qué herramientas se realiza?
6. Describa que operaciones periódicas deben realizarse para el mantenimiento del sistema de encendido del motor.
7. ¿Qué características deben tomarse en cuenta a la hora de reemplazar una bujía?
8. Describa los para el mantenimiento del acumulador
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Resultado de aprendizaje 5.
Realizar diagnóstico y mantenimiento al sistema de iluminación de la motocicleta aplicando técnicas establecidas. Unidad V. Sistema de iluminación de la motocicleta Objetivos específicos
Identificar los componentes del sistema de iluminación de la motocicleta, mediante símbolos y objetos reales. Explicar el funcionamiento de los componentes del sistema de iluminación, teniendo en cuenta sus características. Interpretar esquemas de instalación del sistema de iluminación, teniendo en cuenta cada los códigos de colores y sus componentes. Realizar el diagnóstico de los componentes del sistema de iluminación mediante pruebas de funcionamiento, aplicando procedimientos establecidos. Realizar el mantenimiento a los componentes del sistema eléctrico de la motocicleta, manillar y accesorios, aplicando procedimientos establecidos.
1. Introducción El sistema de iluminación es de gran importancia. y de el perfecto estado de este depende en gran parte la seguridad del conductor. En los modelos anteriores a los 70' la eficacia luminosa a bajas revoluciones sin utilizar batería es mala, las motocicletas clásicas de antes de los 70 fueron equipadas predominante con lámparas de 6V 25Watts, con pérdidas substanciales de corriente en los interruptores, conectores y lámparas de baja impedancia por lo que estas lámparas brillan pobremente a bajas revoluciones. A altas revoluciones los contactos se calientan y aumentan las resistencias de la transición. Los elementos que consumen corriente continua de la batería como luz trasera y giros a menudo provocan demandas excesivas de energía en el tráfico de ciudad. La electricidad de baterías de 6 V de 1 a 4Ah se consume rápidamente y por lo tanto la batería se descarga en el momento más inesperado, esto podría ocurrir tan solo si por ejemplo una que las luces de giro quedó encendida. Es posible que con pequeños generadores se obtenga una buena iluminación e incluso luz de día. Por ejemplo reforzando las bobinas y usando los nuevos diodos ultra brillantes (LEDs). Incluso ya algunos generadores de los 80' con configuración estrella generan 12 V y desde 45 hasta 100 watts. Sin embargo se puede también con los generadores tetra polares de 12V proveer de energía para lámparas de iluminación de 35 o mas watts. 68
2.Componentes del sistema eléctrico El sistema de alumbrado se compone de diversos elementos ya vimos anteriormente el sistema de carga ahora nos ocuparemos de otros elementos vitales. 2.1 Batería Batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, se le denomina al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Voltaje de carga. El voltaje de carga debería ser de entre 13,8 y 14,4 V a una temperatura de entre 15 y 25 °C. El valor óptimo de la corriente de carga debería ser la décima parte de la capacidad de la batería (ej. 400mA para una batería de 4 Ah) y para cargas “rápidas” como mucho un tercio de la capacidad. Estimación del estado de la batería según el voltaje (ej para batería de 12V): 12,65 V ------ 100 % 12,45 V ------ 75 % 12,24 V ------ 50 % 12,06 V ------ 25 % 11,89 V -----0%
2.2 Regulador/Rectificador Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo con el objetivo de proteger la instalación de variaciones de diferencia de potencial (tensión/voltaje) y de proporcionar carga adecuada de la batería. La mayoría de los componentes del sistema eléctrico de la motocicleta pueden funcionar con corriente alterna (bobina de ignición, luces, bocina, etc.) sin embargo si uno desea almacenar corriente (utilizar una batería) o utilizar componentes electrónicos como diodos ultra brillantes es necesario rectificar la corriente para ello se utilizan diodos rectificadores. Ejemplo de un diodo utilizado para rectificar corriente alterna. Importancia del regulador: por lo dicho anteriormente el voltaje del regulador debería situarse entre 13,8 y 14,4 V. De ser mayor la pérdida de agua se incrementa incluso para baterías selladas, lo que reduce su ciclo de vida. En caso de un voltaje menor que los 13,8 volt la batería no llegaría a cargarse por completo lo que dificultaría el arranque y reduciría el ciclo de vida.
2.3 Lámparas Aunque parezca un componente menor y sin importancia, no es así la cuidadosa elección de las lámparas es fundamental para el funcionamiento 69
correcto del sistema de iluminación, la tensión de funcionamiento y watts de las lámparas han de determinar el consumo del sistema y debe ser acorde al generador que hayamos instalado.
Con la llegada de nuevos componente electrónicos es posible aprovechar el bajo consumo y la alta luminosidad de los diodos (LED) ultra brillantes, de esta manera solo se requiere una fracción de watts en comparación a los que requerirían lámparas tradicionales. Las motocicletas clásicas Gilera utilizan lámparas delanteras con base tipo BA20d las mismas están disponibles en 6 y 12volts y 25/25watts o 35/35watts:
2.4 Reguladores y estabilizadores de voltaje En el caso de sistemas eléctricos alimentados por volante magnético y dependiendo del diagramado del sistema eléctrico hay básicamente 2 tipos de conexionados que requieren distintos tipos de reguladores: Sistema con uso de corriente alterna (volante tetrapolar) Requieren un estabilizador para el sistema de luces que convive con un regulador/rectificador de baja potencia para cargar un condensador o una batería (Regulador/Estabilizador AC/DC). Como desventaja, la lámparas del circuito alimentadas con corriente alterna parpadean en ralentí. Existe un gran segmento de motos (principalmente de bajas cilindradas hasta 150 c.c.) que alimentan algunos de sus componentes eléctricos con corriente alterna y otros con corriente continua. En estas motos, la luz alta y baja delanteras y osición trasera funcionan con corriente alterna extraída directamente del volante magnético en tanto que todas las otras partes (luz de freno, bocina, motor de arranque y demás accesorios) funcionan con corriente continua de batería. La
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bobina de alimentación consta de dos salidas de corriente alterna y un extremo común a masa. Una de las salidas (por lo general cable color amarillo) es aprovechada para el circuito de corriente alterna. La otra salida (generalmente color blanco) es la encargada de alimentar el circuito de carga de batería. Este es el llamado regulador/estabilizador o regulador AC/DC (Alternative Current / Direct Current = Corriente Alterna/Corriente Continua).
Representadas en el gráfico de abajo están los dos tipos de corriente y su utilización:
El regulador de voltaje consta de dos partes. Por un lado debe estabilizar el voltaje de corriente alterna que alimenta las luces y por otra parte mantiene constante la carga de la batería. Tiene 4 conectores de entrada (ver esquema arriba): 1. Entrada de Corriente alterna que debe estabilizar para las luces. 2. Entrada de Corriente alterna que rectifica y aprovecha para cargar la batería. 3. Salida positiva de corriente continua que envía a la batería. 4. Conexión de masa por donde deriva los picos sobrantes de corriente estabilizada y la corriente que excede el voltaje normal de batería. Sistema de corriente continua (estator estrella) Para el caso de volantes de mayor potencia la totalidad de la energía es regulada, rectificada y almacenada en la batería para la alimentación del sistema eléctrico con corriente continua. Este sistema brinda más estabilidad y las luces no parpadean en ralentí. En el caso de disponer de volantes de mayor potencia (ej: hexapolares) se rectifica la totalidad de la corriente y se almacena en la batería. En la sección de modernizaciones hay un esquema de un regulador monofásico de onda completa. En este diagrama la totalidad del sistema eléctrico se suple de la batería. La conexión elemental de este tipo de sistema se detalla abajo:
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2.5
Interpretación del diagrama eléctrico Los fabricantes cuando diseñan sus modelos, determinan ciertas combinaciones de colores para diferenciar los diversos tipos de circuitos que hay en una motocicleta, puede haber un solo color, dos colores y hasta tres. Los colores vienen indicados en los diagramas con letras capitales. Ejemplo. BK G O Y BL Generalmente a un lado viene la interpretación de cada color Bk black O orange G green Y yellow BL blue Cuando un cable lleva dos colores, encontraras mamadas como esta BK/Y
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DG/O LG/W Siendo la primer o primeras letras capitales EL COLOR BASE dominante en el 95% del diámetro y la capital siguiente a la / el color suplementario que se ve como una ligera rayita esta así: black with yellow BK/Y dark green with orange DG/O light grey with withe LG/W
3. Comprobaciones al sistema de luces e interruptores 3.1 Interruptor de encendido Inspección Quite el conjunto de faro. Desenchufe los conectores 2P y Negro/Blanco del interruptor de encendido. Verifique si existe continuidad entre los terminales en todas las posiciones del interruptor, de acuerdo con la tabla de abajo.
Desmontaje Presione las lengüetas de retención y quite el interruptor de encendido de la tapa superior del cuadro de instrumentos. Instale el interruptor de encendido en el orden inverso al desmontaje. Alinee el resalte del interruptor de encendido con la ranura en la tapa superior del cuadro de instrumentos
3.2 Interruptores del manillar Inspección Quite el conjunto de faro. Desenchufe los conectores
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Verifique si existe continuidad entre los terminales en todas las posiciones de los interruptores, de acuerdo con las tablas de abajo.
Interruptores de la luz de freno Delantero Desenchufe los conectores de los cables del interruptor de la luz del freno delantero. Deberá haber continuidad cuando se accione la palanca del freno y no deberá haber continuidad cuando se libere la palanca del freno. Trasero Quite la tapa lateral izquierda. Desenchufe el conector 2P del interruptor de la luz del freno trasero. Deberá haber continuidad cuando se presione el pedal del freno y no deberá haber continuidad cuando se libere el pedal del freno.
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Interruptor de embrague Desenchufe los conectores del interruptor de embrague. Deberá haber continuidad cuando se accione la palanca del embrague y no debe haber continuidad cuando se libere la palanca del embrague.
3.3 Sensor del nivel de combustible Desmontaje Quite el tanque de combustible Quite las tuercas y el conjunto del sensor del nivel de combustible. ATENCIÓN Tenga cuidado para no dañar el brazo del flotador
Inspección del sensor de combustible Conecte el ohmímetro a los terminales de los cables Amarillo/Blanco y Verde del conector 2P (Negro) del sensor de combustible. Inspeccione la resistencia del flotador en las posiciones superior e inferior.
Inspección del indicador de combustible Enchufe el conector 2P (Negro) del sensor de combustible en el cableado y mueva el flotador de la posición Vacío hacia la posición Lleno con el objetivo de verificar la indicación de combustible. Si la indicación no está correcta, inspeccione el cableado eléctrico con respecto al circuito interrumpido o a cortocircuito. Si el cableado eléctrico está en buen estado, reemplace el
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conjunto del indicador de combustible. Instalación Verifique si el anillo tórico está en buen estado. Instale el sensor del nivel de combustible en el tanque. Apriete las tuercas firmemente. ATENCIÓN Tenga cuidado para no dañar el brazo del flotador
3.4 Bocina Desmontaje/instalación Desenchufe los conectores de la bocina. Quite el perno y la bocina
Inspección Desenchufe los conectores de los cables de la bocina. Conecte una batería de 12V cargada a los terminales de la bocina. La bocina está normal en caso de que funcione con la batería de 12V conectada a los terminales.
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3.5 Batería Las motos modernas disponen de sistemas eléctricos cada vez más complejos: soportan iluminaciones de alto rendimiento, resisten el montaje de puños calentadores, una alarma, una radio, conexiones para prendas calentadoras y también un sistema de comunicación con el pasajero. En definitiva, la batería puede verse muy solicitada, sobre todo durante un uso urbano y repetido, en cortas distancias, donde el alternador no tiene tiempo de cargar correctamente. Cada vez son más las motos que cuentan con un modo automático de encendido de las luces: los arranques en frío pueden resultar pesados. La vida útil normal de una batería es de dos años, aunque puede resultar útil recargarla regularmente, sobre todo durante las temporadas frías a modo de prevención 3.6 Fusibles
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Los fusibles son un interruptor de seguridad en caso de que el circuito eléctrico sufra una fuerte carga. En una moto estándar, sin accesorios, los fusibles no deben nunca "saltar", o entonces es señal de que el circuito eléctrico tiene algún fallo. Sin embargo, si se encuentran montados diversos accesorios, puede significar que la carga solicitada es demasiado fuerte para las capacidades de la moto. Las cajas de fusibles pueden ser de fusibles cilíndricos o de fusibles cuadrados. Vamos a utilizar de fusibles cuadrados, como las que os mostramos en las fotos y que son las empleadas en automoción. Con una intensidad entre 5A y 15A, es más que de sobra para el tipo de instalación que vamos a realizar. Pese a que empleemos cajas de fusibles para evitar problemas, lo mejor que podemos hacer es aislar la instalación, de modo que el agua y la intemperie en general no terminen estropeando el circuito eléctrico. 3.7 Bujías Por otra parte, el encendido y las bujías también forman parte del sistema eléctrico de su moto. Algunos modelos ven cómo su cajetín de encendido se quema. Se trata de una pieza cara, que deberá incluirse en la garantía, siempre que sea posible. En cuanto a las bujías, basta con respetar el mantenimiento y las comprobaciones corrientes (generalmente cada 6.000 ó 12.000 km). Las bujías no deben plantear problemas, salvo que se modifique drásticamente (lo cual está prohibido) la carburación y el escape de la moto. Algunos modelos de motos son famosos por la mediocre estanqueidad de sus equipos. Será mejor que monte una pantalla adicional en el guardabarros, antes que pulverizar un spray impermeable en las bujías y en los antiparásitos.
Anexos: Esquemas eléctricos de diferentes modelos de motocicletas.
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN I.
Lea cada uno de las siguientes preguntas y conteste lo solicitado.
1. Enumere los elementos del tablero de la motocicleta
2. Describa el significado de las siguientes nomenclaturas a) BK/Y b)DG/O c) LG/W b)
3. Enumere los componentes del manillar, describiendo sus características.
4. Interpretar el esquema eléctrico, explique su funcionamiento.
5. Describa que operaciones periódicas deben realizarse para el mantenimiento del sistema eléctrico de la motocicleta.
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GLOSARIO Bobina Dispositivo que convierte la señal de baja que llega del encendido en energía eléctrica de alta tensión. Bujes Es una camisa que se introduce en un agujero de un determinado elemento mecánico y su propósito es servir de cuna a la espiga del árbol, bulón o eje, se construyen de materiales anti fricción. Muelle Elemento que se utiliza para regresar a su posición inicial un mecanismo. Par motor Es el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia. También es denominado Torque. Piñón Pieza dentada circular que se monta sobre el núcleo del buje trasero y que sirve para transmitir la fuerza de la cadena al eje de la rueda.
BIBLIOGRAFÍA Título : Tecnología fundamental para el trabajo de los metales Autor : WIECZOREK LEBEN. BERLIN. Manual Reparación de motos Instructores CECNA. http://www.corujoxx.com Emmanuel Juan Mecánico de motos Mecánica de la motocicleta William H Crouse / Donald I Hanglin. Enciclopedia visual de la motocicleta, TOMO I Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación Antonio José Rojas Ayala Editorial, Ediciones Mundo S.A. Enciclopedia visual de la motocicleta, TOMO II Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación Antonio José Rojas Ayala Editorial, Ediciones Mundo S.A.
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