INTRODUCCIÓN
El sistema de arranque convierte la energía eléctrica de la batería en energía mecánica para arrancar el motor. Esta lección explica y describe los componentes del sistema de arranque. Ta También se verán las pruebas realizadas al sistema de arranque.
Un motor de arranque o motor de partida es un motor eléctrico alimentado con corriente continua con imanes de tamaño reducido y que se emplea para acilitar el encendido de moto tore ress de co comb mbus ustió tión n in inte tern rnaa! par los mo ara a venc nce er la re resi sis ste tenc ncia ia in inic icia iall de lo los s componentes cinemáticos del motor al arrancar. "ara motores de cuatro tiempos.
OBJETIVOS #l terminar esta lección! el estudiante podrá$
%emostrar que conoce la operación del sistema de arranque seleccionando las respuestas correctas en un examen de selección m<iple.
%ados un equipo de capacitación o una máquina y las 'erramientas apropiadas! 'acer las pruebas al circuito de arranque y responder correctamente las preguntas de la práctica acerca de las pruebas realizadas.
%ados un motor de arranque y un multímetro digital! 'acer las pruebas de los componentes eléctricos del motor de arranque en el banco de pruebas y responder correctamente las preguntas de la práctica acerca de las pruebas realizadas.
1. CONCEPTO DE SISTE! DE ENCENDIDO A) El sistema de encendido. •
•
•
•
•
•
El sistema de encendido se encarga primordialmente de aportar la energía que necesita el motor de combustión para mantener los ciclos que describe por sí mismo. Los motores de combustión describen ciclos de cuatro fases: admisión, compresión, combustión y escape; pero dicho motor únicamente entrega energía en la fase de combustión, por lo que necesita energía para el resto. Será el sistema de encendido quien se encargue de dichas fases, aportando esta energía mediante un motor eléctrico que muee al cig!e"al o e#e del motor. $demás el sistema de encendido tiene otra función % es la de almacenar y generar esta energía el&ctrica, mediante los acumuladores 'baterías( % el alternador. )espu&s de reali*ar las fases correspondientes debe producir el encendido del combustible, como el caso del motor +tto, que produce chispas en la cámara de combustión o bien se encarga de eniar el combustible diesel mediante las bombas de inyección. En la actualidad, con el aance de la electrónica, eisten numerosas aplicaciones disponibles % útiles que nos presta el automóil.
OPE"!CIONES
#. $%NCION!IENTO DE& SISTE! DE !""!N'%E Un sistema de arranque básico consta de cuatro partes$ ( )atería$ *uministra la energía al circuito. ( +nterruptor de llave de contacto$ #ctiva el circuito. ( *olenoide ,interruptor del motor-$ Engrana el mando del motor de arranque con el volante. ( otor de arranque$ +mpulsa el volante para arrancar el m otor.
/uando se activa el interruptor de llave de contacto! luye una pequeña cantidad de corriente desde la batería 'asta el solenoide y de regreso a la batería a través del circuito a tierra. El solenoide cumple dos unciones$ acopla el piñón con el volante y cierra el interruptor dentro del solenoide entre la batería y el motor de arranque! cerrando el circuito y permitiendo que la corriente luya al motor de arranque. El motor de arranque toma la energía eléctrica de la batería y la convierte en energía mecánica giratoria para arrancar el motor. El proceso es similar al de otros motores eléctricos. Todos los motores eléctricos producen una uerza de giro por acción de los campos magnéticos dentro del motor.
%ebido a que la batería es una pieza undamental de todo el sistema eléctrico! se trató con proundidad en la 0ección 1 de la Unidad 2. En esta lección veremos los otros elementos del sistema de arranque comenzando con el motor de arranque.
otor de arran(ue #ntes de ver los principios de operación básica de los motores de arranque! revisemos algunas reglas básicas acerca del magnetismo$ ( 0os polos iguales se repelen3 los polos opuestos se atraen. ( 0as líneas de lu4o magnético son continuas y e4ercen una uerza. ( 0os conductores que transportan corriente tienen un campo magnético que rodea el conductor en un sentido! determinado por el sentido del lu4o de corriente. 5ecuerde! si una corriente pasa a través de un conductor se ormará un campo magnético. Un imán permanente tiene un campo magnético entre los dos polos. /uando un conductor que transporta corriente se coloca en un campo magnético permanente! se e4ercerá una uerza en el conductor! debido al campo magnético. *i el conductor se dispone en orma de bucle y se coloca en el campo magnético! el resultado es el mismo. *i el lu4o de corriente de la bobina está en sentido opuesto! un lado será orzado 'acia arriba! mientras el otro lado será orzado 'acia aba4o! produciendo en la bobina un eecto de torsión o par.
Princi)ios del motor de arran(ue 0as piezas polares del con4unto del bastidor de campo pueden compararse con los extremos de un imán. El espacio entre los polos es el campo magnético.
*i un cable con corriente llamado devanado de campo se enrolla alrededor de las piezas polares! aumenta la uerza del campo magnético entre los polos.
*i conectamos la corriente de la batería a un bucle de cable! también se ormará un campo magnético alrededor del cable.
*i un bucle de cable se coloca en un campo magnético entre las dos piezas polares y se pasa corriente a través del bucle! se crea un inducido simple. El campo magnético alrededor del bucle y el campo entre las piezas polares se repelen! lo que 'ace que el bucle gire.
Un conmutador y algunas escobillas se usan para mantener el motor eléctrico girando! al controlar la corriente que pasa a través del bucle de cable. El conmutador sirve como una conexión eléctrica conmutable entre el bucle de cable y las escobillas. El conmutador tiene varios segmentos! aislados unos de otros. 0as escobillas se montan sobre el conmutador y se deslizan sobre él para transportar la corriente de la batería a los bucles de cables que giran. # medida que los bucles de cable giran le4os de las zapatas polares! los segmentos del conmutador cambian las conexiones eléctricas entre las escobillas y los bucles de cable. Esto invierte el campo magnético alrededor de los bucles de cable. El bucle de cable es empu4ado nuevamente y pasa a la otra pieza polar. El cambio constante de conexión eléctrica mantiene el motor girando. *e realiza una acción de empu4ar y 4alar alternadamente! a medida que cada bucle se mueve alrededor dentro de las piezas polares. "ara aumentar la potencia del motor y la uniormidad se usan varios bucles de cable y un conmutador con varios segmentos. /ada bucle de cable se conecta a su propio segmento en el conmutador para proporcionar lu4o de corriente a través de cada bucle de cable cuando las escobillas tocan cada segmento. # medida que el motor gira! los bucles de cable contribuyen al movimiento para producir una uerza de giro continua y uniorme.
Un motor de arranque! a dierencia de un motor eléctrico! debe producir un par muy alto y alta velocidad relativa. "or tanto! es necesario un sistema que sostenga los bucles de cable y aumente la uerza del campo magnético producido en cada bucle. Un inducido del motor de arranque consta de un e4e del inducido! un n&cleo del inducido! un conmutador y los devanados del inducido ,bucles de cable-. El e4e del motor de arranque mantiene en su lugar el inducido! a medida que gira dentro de la ca4a del motor de arranque. El conmutador se monta en un extremo del e4e del inducido. El n&cleo del inducido mantiene los devanados en su lugar. El n&cleo está 'ec'o de 'ierro para aumentar la uerza del campo magnético producido por los devanados.
De*anados de cam)o Un devanado de campo es un enrollado de cables aislados y estacionarios! de orma circular! que crea un uerte campo magnético alrededor del inducido del motor. /uando luye la corriente a través del devanado de campo! el campo magnético entre las piezas polares aumenta en gran cantidad. Este campo puede ser de 6 a 17 veces el campo del imán permanente. # medida que el campo magnético entre las zapatas polares act&a contra el campo producido por el inducido! el motor gira con potencia adicional.
+. $%NCION!IENTO DE& OTO" DE !""!N'%E El motor de arranque unciona como un motor eléctrico! con un piñón y un dispositivo para guiar el piñón en la rueda dentada del volante. Exteriormente! la armadura! las
zapatas polares y el devanado de excitación son seme4antes a los del generador. El devanado de excitación se conecta en serie! uncionando como el motor gracias a la corriente principal se adapta bien a la marc'a! debido a que! por su elevado par motor! consigue desde el principio sobrepasar la resistencia impuesta por el motor. 0a relación de transmisión entre el anillo y la cremallera es de aproximadamente 87$1. En esta alta relación de transmisión el piñón no permanece engranado continuamente puesto que el motor de marc'a alcanzaría una recuencia de giro demasiada alta. "or ende! se necesita un dispositivo especial de desenganc'e! con el in de que 'aya separación entre el motor principal y el de marc'a! cuando la recuencia de giro del motor sobrepase cierto valor.
,. EST"%CT%"! DE& OTO" DE !""!N'%E 0a constitución interna de un motor de arranque ,o arrancador- es similar a un motor eléctrico la que se monta sobre el /arter superior del motor del automóvil! de tal modo que el piñón que lleva en el extremo de su e4e! engrane con la corona dentada de la perieria del volante. %e esta orma cuando gire el motorcito eléctrico! obligará a girar también al motor del automóvil y podrá arrancar. El tamaño del piñón depende de la velocidad propia del arrancador eléctrico
9ig. 18 $ Estructura de un otor de #rranque! se muestran sus partes principales
El arrancador esta compuesto básicamente de tres con4untos$ 1. /on4unto de *olenoide o mando magnético 8. /on4unto del otor de #rranque propiamente :. /on4unto del impulsor o )endix 0as partes que conorman al con4unto del otor de #rranque propiamente dic'o! son seme4antes a las del generador teniendo una dierencia en el bobinado de los campos y del inducido. #demás 'ay una dierencia muy notoria! el arrancador consume corriente. #mbos traba4an en base a los principios del magnetismo y del electromagnetismo.
%ic'as partes son las siguientes$ 1. ;&cleo magnético 8. 5esorte de recuperación del n&cleo magnético del solenoide :. /ollar palanca de conexión del mecanismo de impulsión 2. /on4unto de resorte y e4e )endix 6. )ocina del extremo posterior del e4e del inducido <. #nillo de tope del mando de impulsión o )endix =. Tambor de embrague del mecanismo de impulsión >. 5esorte de amortiguación de l retorno del mecanismo impulsor ?. @apatas polares o con4untos de las bobinas de campo y sus n&cleos 17.+nducido 11. /on4unto porta escobilla 18.Escobillas de cobre 1:. Tapa delantera! su bocina y ieltro 12. "ernos pasantes con sus anillos de presión 16./asco o carcasa. 0a carcasa o casco es de 'ierro dulce! el bobinado el campo y del inducido es de alambre grueso especial de cobre3 las escobillas son de cobre! las demás partes son seme4antes a las del generador.
-. P!"TE E&CT"IC! DE& OTO" DE !""!N'%E
9ig.
1: $ "arte Eléctrica del motor de arranque
En la igura se muestra! la parte resaltada en negro! las dos bobinas eléctricas que orman el relé de arranque. También se ve el bobinado inductor y las escobillas! así como el circuito eléctrico exterior que siempre acompaña al motor de arranque.
/. TIPOS DE DISPOSITIVOS DE !"C0!
0a problemática de los automóviles se relaciona en la gran transmisión entre las recuencias de giro del árbol de levas y el piñón! y en la relación de la guía de entrada y salida del piñón. 0os tipos de motores de marc'a diieren conorme al tipo de guía$
a. Dis)ositi*os de marca de tracción elicoidal2 5eciben inmediatamente su corriente total y lanza! en unción de la inercia de su masa! al piñon de cremallera ,tracción del tipo )endix- sobre una rosca 'elicoidal de paso largo. 0a salida se produce en el instante en que aumenta la recuencia de giro$ el piñón regresa a su posición de descanso. "ara altas potencias! el dispositivo de marc'a 'elicoidal se construye en dos etapas. 0a entrada se 'ace en una preetapa eléctrica3 a continuación! después de la entrada del piñón! se conecta la corriente principal.
b. Dis)ositi*os de marca de tracción )or im)ulso 0a entrada del piñón es mecánica! o por medio del control eléctrico del mecanismo de enlace. "ara proteger al motor de marc'a contra las altas recuencia de giro! se instala entre el piñón y el inducido del motor de marc'a una rueda libre! como dispositivo de seguridad contra las sobrecargas. Un reno 'ace que el inducido se detenga con rapidez en su posición de reposo.
c. Dis)ositi*os de marca combinado3 de em)u4e 5 elicoidal *e desea asociar la entrada suave del dispositivo de marc'a con el buen par motor de arranque del dispositivo de tracción de empu4e. 0a entrada se 'ace como en el mecanismo de enlace del dispositivo de marc'a de tracción 'elicoidal! que se controla por medio de la electricidad. ;o obstante! a la salida el piñón solo retrocede sobre una rosca de paso largo! 'asta el punto que le permite el vástago de engrana4e. "ara eso se necesitan! como dispositivos de seguridad contra la sobrecarga! una rueda libre y un reno para el inducido. El dispositivo de marc'a combinado utiliza casi siempre en automóviles particulares.
d. Dis)ositi*os de marca mediante em)u4e del inducido 0a entrada del piñón produce debido a que el inducido comienza a girar ! suriendo la atracción del campo magnético de ala bobinas de excitación. *olo cuando termina la secuencia de entrada y se conecta el dispositivo! mediante un mecanismo de conexión! se aplica la corriente total. 0a secuencia de salida es como sigue$ el motor esta uncionando3 el consumo de corriente disminuye en unción de la alta recuencia de giro del inducido del campo magnético y! en esa orma! se retira el piñón de la cremallera. /omo protección del inducido contra las altas recuencias de giro! se ponen entre el piñón y el inducido acoplamientos de laminas o resortes. El dispositivo de engrana4e de empu4e del inducido se utiliza! sobre todo! en camiones.
6. TIPOS DE OTO" DE !""!N'%E Aay dos tipos comunes de motor de arranque $ los que llevan solenoide separado! y los que lo llevan incorporado. a. arrancador con solenoide inte7rado /uando usted activa la llave 'acia la posición de arranque! un alambre lleva la corriente de 18 voltios 'acia el solenoide del motor de arranque! el solenoide tiene un campo magnético! que al ser activado 'ace 8 cosas! primero! desliza un pequeño engrane llamado )endix !'acia los dientes del lyB'eel! y al mismo tiempo 'ace un puente de corriente positiva,C- entre el cable que llega al motor de arranque desde la batería y el cable que surte de corriente los campos del
motor de arranque! al suceder esto el motor de arranque da vueltas rápidas y con la suiciente uerza para que el engrane pequeño de vueltas al lyB'eel ,rueda volante del motor-.y así se da inicio al arranque del motor.
b. el motor de arran(ue con solenoide se)arado Utiliza el solenoide para conectar la corriente positiva al motor de arranque. En cuanto se conecta la corriente! el motor de arranque activa y desliza el engrane o piñón que se acopla a la rueda volante! y al mismo tiempo! gira con la uerza necesaria! para que el motor empiece su uncionamiento. )endix /uando usted de4a que la llave de encendido regrese a su posición normal! desconecta el solenoide! el engrane regresa a su sitio de descanso! el motor de arranque de4a de dar vueltas! y queda desconectado del motor! 'asta que usted lo vuelva a activar.
En estas dos iguras! podemos observar la orma en que act&a! el pequeño engrane del3 bendix ,embrague de giro libre-! cuando se acopla a la rueda volante! para dar inicio al arranque del motor
8. $!&&!S3 !VE"I!S3 !NTENIIENTO 9 COP"OB!CI:N OTO" DE !""!N'%E
DE&
a. COP"OB!CI:N DE& OTO" DE !""!N'%E %esmontando el motor de arranque del ve'ículo podemos veriicar la posible avería ácilmente. "rimero 'abría que determinar que elemento alla$ el motor o el relé. 1. El otor se comprueba ácilmente. si alla$ conectando el borne de C de la batería al conductor ,#- que en este caso esta desmontado del borne inerior ,/- de relé y el borne ; de la batería se conecta a la carcasa del motor ,%- ,en cualquier parte metálica del motor-. /on esta conexión si el motor esta bien tendrá que uncionar! sino unciona! ya podemos descartar que sea allo del relé de arranque. 8. El relé se comprueba de orma eectiva$ conectando el borne C de la batería a la conexión ,)- del relé ,la conexión ) es el borne 67 que recibe tensión directamente de la llave de contacto durante unos segundos 'asta que arranca el motor térmico. del ve'ículo-. El borne ; de la batería se conecta a ,%- y también al borne ,/- del relé! comprobaremos como el n&cleo de relé se desplaza y saca el piñón de engrane ,una vez que comprobamos el desplazamiento del n&cleo 'ay que desconectar el borne ; de batería a ,/- ya que sino podríamos quemar una de las bobinas del relé-! esto signiica que el relé está bien de lo contrario estaría estropeado.
9ig . 12 $ otor de arranque
b. COP"OB!CI:N "ara comprobar el uncionamiento del con4unto motor(relé conectaremos primero ,#- con ,/- y después conectaremos el borne C de batería con el borne superior ,Ey borne ,)- o borne 67 del relé. El borne ; de la batería se conecta con la carcasa del motor ,masa-. /uando este montado el circuito! el motor de arranque uncionara. "ara estar seguro de su perecto estado conectaremos un amperímetro que nos dará una medida de intensidad que deberá ser igual a la preconizada por el abricante para un uncionamiento del motor en vacío.
9ig. 16 /omprobación del otor de #rranque
c. $!&&!S 9 !VE"I!S #ntes de desmontar el motor de arranque del ve'ículo tendremos que asegurarnos de que el circuito de alimentación del mismo así como la batería están en perecto estado! comprobando la carga de la batería y el buen contacto de los bornes de la batería! los bornes del motor con los terminales de los cables que orman el circuito de arranque. En el motor de arranque las averías que mas se dan son las causadas por las escobillas. Estos elementos están sometidas a un uerte desgaste debido a su rozamiento con el colector por lo que el ve'ículo cuando tiene muc'os Dm$ 177! 167! 877.777 Dm. esta avería se da con recuencia. 0as escobillas desgastadas se cambian por unas nuevas y solucionado el problema.
tras averías podrían ser las provocadas por el relé de arranque! causadas por el corte de una de sus bobinas. *e podrá cambiar solo el relé de arranque por otro igual! ya que este elemento esta montado separado del motor. "ero en la mayoría de los casos si alla el motor de arranque! se sustituye por otro de segunda mano ,a excepción si el allo viene provocado por el desgaste de las escobillas-. Una avería a4ena a la batería y al dispositivo de arranque se puede determinar por la caída de tensión observada. El voltímetro se conecta entonces en paralelo al conductor correspondiente. En el conductor del arranque se tolera una caída de tensión del 2F y en la conexión de masa del 6F. Aay que veriicar igualmente si en las conexiones entre conductores se acusan resistencias de paso indebidas. +guales mediciones pueden ser también comprobadas en un banco de pruebas. El dispositivo de arranque es accionado para ello como en un coc'e por batería! y renado gradualmente 'asta plena detención. "ueden también medirse al propio tiempo intensidad y tensión! asi como el momento de torsión creado.
d. !NTENIIENTO "uesto que en todos los traba4os que se 'agan en las piezas eléctricas del motor de arranque existe el peligro de un cortocircuito! lo me4or es desconectar el cable de tierra de la batería. /omo el caso del generador! se deben observar constantemente las escobillas para determinar las condiciones en que se encuentra y sustituirlas cuando sea necesario. 0os colectores se deben examinar para ver si sus supericies se encuentran lisas! limpiarlas con un trapo 'umedecido en gasolina y secarlos cuidadosamente. 0a c'umacera adyacente al colector esta blindada. El bu4e! 4unto al piñón! tiene una boca de lubricación. 0a lubricación se 'ace cada 86777 Dm! con unos : cm 8 de aceite. El piñón y la cremallera se deben limpiar con una broc'a 'umedecida en gasolina! lubricándolos a continuación con grasa graitada. El arranque de un motor se lleva a cabo por medio de un motor eléctrico que trasmite un par motor al volante durante el tiempo necesario para que se produzcan las primeras igniciones y el motor comience a uncionar por sí solo. 0os tipos de dispositivos de engrana4e diieren ! sobre todo m! en el modo en que el piñón entra y sale de la cremallera del volante. El motor de arranque es eléctrico! de corriente principal! que transmite su par motor máximo al 'acerse un contacto3 de este modo se consigue vencer las grandes resistencias del arranque.
BIB&IO<"!$=!
GEl magnetismoH /urso )ásico de Electricidad y Electrónica$ Editorial *ervice /ompany. #rias "az$ Ganual del #utomóvilH GElectricidad #utomotrizH por los autores 9. ;iess! 5 Iaerger ). Jillenbuec'er Edición$ /olecciones Tecnológicas. 0ima "ág. 2=(61 Jerner *c'Boc' $ Ganual "ractico del #utomóvilH. "ág. 1?: al 876 %ispositivos de arranque 9. ;as' $ G*istema Eléctrico ( ElectromagnetismoH "ág. 6: ( 6<
9uente +nternet BBB.iespana.esKmecanicavirtual Gotor de #rranqueH BBB.automecanico.com Gotor de #rranque L arc'a( *tarterH
