SISTEMA ELECTRICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCION En el automóvil de hoy en día, cada vez más utilizada la electricidad para comodidad y mejor control del conductor. Ya que como sabemos se está sustituyendo los mecanismos o componentes mecánicos por elementos eléctricos o electrónicos que cumplen las mismas misiones de una forma más rápida y cómoda. La aplicación de la electricidad al automóvil es tal que en la actualidad, los vehículos están provistos de un gran número de aparatos cuyo funcionamiento se produce gracias a la transformación de la energía eléctrica en otras clases de energía como: mecánica, calorífica, etc.; Empleándose componentes de los más variados tipos, que se realizan las funciones más diversas, en beneficios de una mayor seguridad en los vehículos y mejor confort de los pasajeros. Comenzando lo más esenciales, como la batería, el motor de arranque, el generador, etc.; hasta finalizar por los más sofisticados como el ordenador de abordo o más conocido como ECU (Unidad Central Electrónica).
1.
CONCEPTOS BASICO DE LA ELECTRICIDAD
1.1.
QUE ES CORRIENTE ELECTRICA
Lo podríamos definir diciendo que es el movimiento de los electrones que han sido desplazados de sus orbitas, por producirse la aplicación de una forma eléctrica y la completaríamos aun mas si de orbitas para ocupar la de otros átomos. Los electrones al moverse llevan consigo la electricidad de que están provistos, y su velocidad de desplazamiento es la misma que la luz, es decir 300.000 Km/seg. Este experimento quiere decir que a través de una corriente eléctrica se crea un campo magnético que atrae a un imán. 1.2.
QUE SON LOS CUERPOS CONDUCTORES.
Los cuerpos conductores permiten fácilmente el desplazamiento de electrones de una órbita a otra, los llamaremos cuerpos conductores. En cambio los que no permiten ese desplazamiento los llamaremos cuerpos aislantes.
1.3. NECESIDADES QUE SE TIENEN QUE CUMPLIR PARA QUE PRODUZCA LA CORRIENTE ELECTRICA. Como hemos visto hasta el momento, para que haya corriente eléctrica es necesario una fuerza que empuje a los electrones, para desplazarlos de sus orbitas; también es necesario que el cuerpo a que se le aplica la fuerza eléctrica permita el desplazamiento es decir que sea conductor, por último que los electrones tengan camino de regreso, también decir que en el conductor siempre hay la misma cantidad de electrones. Deducimos que para que exista corriente eléctrica es necesario unir los dos extremos del conductor al aparato capaz de producir fuerza eléctrica para mover el electrón de su órbita, llamado generador.
1.4.
SIGNIFICADO DE UN CIRCUITO ELECTRICO.
Como hemos visto en el punto anterior para que los electrones puedan circular es necesario que tenga un camino por donde hacerlo, un aparato capaz de empujarlo y otro capaz de recibirlo, de manera obtendremos un circuito eléctrico. El aparato capaz de empujar a los electrones se llama generador, pero primero que todo para poder producirse esa fuerza, surge por la diferencia de potencial (d.d.p.) existente entre sus bornes. En los circuitos suele haber además un fusible, que es un hilo de plomo de un grosor calibrado, de tal manera que al pasar una cantidad excesiva excesiva de electrones se calienta y se quema, quedando interrumpido el circuito. En los automóviles el circuito eléctrico termina en masa, que es la chapa del automóvil, ahorrándose así el conductor o cable que constituye el camino de vuelta.
1.5.
SIGNIFICADO DE CORTOCIRCUITO
Se llama cortocircuito al contacto de un conductor de idea con otro de vuelta a buscar los electrones el camino más corto y fácil.
1.6.
TENSION
También la llamaremos voltaje de d.d.p. y es la fuerza con que son empujados los electrones a través de un conductor. La unidad de medida es un voltio (V), y el aparato que utilizamos para medir ese voltaje o fuerza se llama voltímetro y lo colocamos en paralelo. -
Que significa colocarlo en paralelo: Esto quiere decir que colocar los bornes del milímetro unidos a los dos puntos entre los que exista la d.d.p. a medir. Los electrones circulan por el circuito por lo que hemos visto hasta ahora cuando existe una d.d.p. entre los bornes del generador (batería), en el momento en el que no exista esa d.d.p. cesará la corriente eléctrica, o movimiento de electrones, batería descargada o sin cargar.
1.7.
INTENSIDAD
Llamaremos intensidad a la cantidad de corriente eléctrica que circula por un conductor en la unidad de tiempo. La unidad de medida es el amperio (A).
El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctrica lo llamaremos amperímetro y se conectara en el circuito en serie, es decir de manera que la corriente eléctrica pase en su totalidad por este aparato.
1.8.
RESISTENCIA
Llamaremos resistencia a la oposición que presenta cualquier cuerpo al ser atravesado por el paso de la corriente eléctrica. Dicho de manera la dificultad que encuentran los electrones para desplazarse. Su unidad de medida es el ohmio. La resistencia de un cuerpo depende de tres factores: de su longitud, de su sección y de su composición resistiva. El aparato de medición de la resistencia se llama óhmetro.
1.9.
ENERGIA Y POTENCIA DE LA CORRIENTE ELECTRICA
1.9.1.
ENERGIA ELECTRICA
Todo generador eléctrico transforma algunas clases de energía en energía eléctrica. Esta se pone de manifiesto por el trabajo realizado en transportar una cantidad de carga (Q) desde un punto de mayor potencia a otro de menor potencia.
W: qxv
W: Ixtxv
W: I-2xRxT Julios
W: Trabajo electrico I=V Q: Carga eléctrica R V: D.d.p.
1.9.2.
POTENCIA ELECTRICA
Se define como el cociente entre el trabajo electrico realizado y el tiempo empleado en realizarlo:
P=W
W= 1Kw= 1000 W.
T= 1 Kw= 1000 W. 1 vatio= 1 Julio 1 segundo
1 W= 1t 1 Seg.
1 kilovatio es la energía consumida cuando se utiliza una potencia de 1 Kw durante una hora.
2.
SISTEMA ELECTRICO AUTOMOTRIZ
Encontramos básicamente los siguientes circuitos eléctricos.
Circuito de producción
Circuito de almacenamiento de energía (batería).
Circuito de iluminación (Luces, radio, aire acondicionado).
Circuito de encendido del motor.
Circuito de arranque.
Circuito de producción de energía eléctrica (alternador).
2.1. CIRCUITO DE PRODUCCION Este circuito esta compuesto por un generador que puede ser un “dinamo”, en los coches mas
antiguos que seria la encargada de producir corriente continua o/u alternador que produce corriente alterna y la transforma en continua, atreves de unos rectificadores y unos diodos. La corriente se produce cuando el motor en marcha mediante una correa trapezoidal mueve el generador. Un regulador, limita la tensión y la intensidad de la corriente en general. La corriente producida llega a la batería del vehículo. Esta compuesta normalmente por seis vasos en los que encontramos.
2.2. CIRCUITO DE PRODUCCION Y ALMACENAMIENTO
-
Un haz de placas positivas intercaladas con otro de placas negativas.
-
Separadores que aíslan los dos tipos de placas.
-
Electrolito (líquido que cubre las placas.
Cada vaso genera en torno a los 2 voltios de tensión. Conectados como están en serie, general una tensión total de 12 voltios que es la de funcionamiento del vehículo. De las placas positivas, sale un
borne o polo positivo hacia el circuito exterior y de las placas negativas un borne o polo negativo. La Batería debe tener suficiente electricidad almacenada para poder arrancar el motor y alimentar los circuitos necesarios en caso de parada del motor o encontrarse esta girando a bajas revoluciones. Mantenga la batería de su vehículo:
-
Seca.
-
Bien sujeta.
-
Sin oxido en los bornes (con vaselina o grasa que evitan la sulfatación).
-
Con el nivel del electrolito (liquido mezcla de acido sulfúrico y agua destilada) al menos un centímetro por encima de las placas añadiendo agua destilada solamente.
-
Las baterías de bajo mantenimiento requieren una vigilancia relajada (cada 6 meses) del nivel del electrolito.
-
Las baterías sin mantenimiento no deben perder líquido, por lo que esta vigilancia no es necesaria.
-
Cuando sustituya o desconecte una batería, primero quite el cable negativo y luego el positivo. Al conectar haga lo contrario, primero conecte el positivo y luego el negativo.
2.3.
CIRCUITO DE ENCENDIDO
EL Circuito de Encendido, dispone de los siguientes elementos:
-
Batería: Que suministra la corriente de baja tensión (12 voltios normalmente) para el funcionamiento general de luces y aparatos.
-
Bobina: Que transforma la corriente de baja tensión (12 voltios) en corriente de alta tensión (hasta 20.000 voltios).
-
Distribuidor: que transporta la corriente de alta tensión a las bujías.
-
Bujías: Se encuentra en la cámara de explosión o combustión del motor y produce el salto de chispa que explosiona o quema el combustible.
Es fundamental una buena puesta apunto del circuito de encendido para aprovechar bien el combustible.
Este puesta apunto sincroniza adecuadamente el propio sistema de encendido con el sistema de distribución ncargado de abrir y cerrar las válvulas y con el movimiento de los pistones. Deberemos limpiar y ajustar las bujías cada 10.000 kilómetros aproximadamente o cuando nos lo recomiende su fabricante. A los 20.000 kilometro hay que sustituirlas por unas nuevas. Los cables de las bujías sufren deterioro con el tiempo y también es conveniente cambiarlos cuando estos se observen.
3.
LA BATERIA
La batería es un conjunto de acumuladores eléctricos que convierten la energía química en energía eléctrica. Está directamente conectada al circuito de arranque y al circuito de carga. La vida útil de la batería depende de la calidad de las condiciones del sistema eléctrico del vehículo.
La batería es un dispositivo electroquímico electro químico diseñado para suministrar electricidad a los diferentes sistemas eléctricos como los sistemas de arranque, encendido, luces y otros equipos eléctricos. Dado que la batería pierde esta energía química durante el proceso de descarga, esta es cargada por el alternador, suministrándole electricidad, almacenándola en forma de energía química. El siclo de carga y descarga se repite continuamente.
3.1.
LA CONTRUCCION DE LA BATERIA
La batería de un automóvil contiene un electrolito de ácido sulfúrico diluido y electrodos positivos y negativos de las diferentes placas. Dado que las placas están hechas de plomo o de materiales derivados del plomo, este tipo de baterías se denominan frecuentemente baterías de plomo. Internamente, la batería esta dividida en varias celdas (normalmente seis en el caso de las baterías de los automóviles) y en cada celda hay varios elementos de batería, todo ello inmerso en el electrolito.
3.2.
ELEMENTOS DE QUE CONFORMAN LA BATERIA
Las placas positivas y las placas negativas están conectas por separado mediante barras. Estos grupos de barras positivas y negativas están colocadas alternamente por separado y láminas de fibra de vidrio. El conjunto de las placas, lo separadores y las láminas forman lo que se denomina elementos de la batería. La agrupación de las placas de esta manera sirve para aumentar el área de contacto entre los materiales activos y el electrolito, pudiendo así suministrar una mayor cantidad de electricidad, es decir, la capacidad de la batería aumenta.
La fuerza electromotriz (FEM) generada por una celda es aproximadamente 2,1V, independientemente del tamaño o de la cantidad de placas. Puesto que las baterías de los automóviles tienen seis celdas que están conectadas en serie, su FEM nominal de salida es de unos 12V.
3.3.
DESPERFECTO EN LA BATERIA
PRINCIPIO La batería de un automóvil está constantemente cargándose y descargándose. Por ejemplo, si se está conduciendo un carro en un tráfico pesado en una noche súper lluviosa, la cantidad de electricidad usada, no solamente por los faros sino también por los limpia parabrisas y acondicionador de aire puede ser mayor que la cantidad generada por un alternador; esto causaría que la batería se descargue. Por el contrario, cuando el vehículo se está conduciendo durante el día en una carretera sin tráfico en los suburbios, la batería se cargará. A este ciclo repetido de carga y descarga se le denomina equilibrio de carga y descarga. Si este equilibrio llega a ser malo (si existe mucha descarga), la batería puede fallar. También la capacidad de la batería puede caer debido a las propiedades químicas en la misma batería.
3.4.
CAPACIDAD DE LA BATERIA
La capacidad de la batería es referida a la cantidad de electricidad almacenada en una batería que puede descargarse como una fuente de electricidad. Se mide en amperios-hora (Ah) como se muestra a continuación. Ah = A (amperios) x h (horas) La capacidad de la batería varía dependiendo de las condiciones de descarga. El JIS define que la cantidad de electricidad descargada hasta alcanzar el voltaje final de descarga (10,5 V) en 5 horas es calculado según la fórmula indicada arriba. EI resultado es referido a una razón de descarga de 5 horas. Por ejemplo, supongamos que una batería completamente cargada se descarga continuamente 5,6 A y que ha tomado 5 horas antes de alcanzar el voltaje final de descarga. La batería por consiguiente tiene una capacidad de 28 Ah (5,6 A x 5 h). 3.5.
COMPROBACION Y MANTENIMIENTO DE LA BATERIA
El nivel de electrolito de la batería disminuye gradualmente con el tiempo debido a la evaporación natural. Además, se forma oxido blanco en los terminales de la batería, el cual puede aflojar los cables de sus terminales. Si la batería se utiliza en estas condiciones por un largo período de tiempo, disminuirá su capacidad eléctrica, por lo que no mantendrá una carga adecuada y la intensidad de la luz de los faros disminuirá en todo momento. La operación del arrancador se debilitará o parará totalmente, haciéndose imposible arrancar el motor.
3.6.
COMPROBACION Y TRATAMIENTO DE LA BATERIA Si el nivel del electrolito disminuye por debajo del límite inferior llénese con agua destilada hasta el límite superior. Si los cables de la batería giran sobre los terminales de la batería, reapriételos. Si los terminales están cubiertos con óxido blanco, límpielos con una solución débil de detergente y agua caliente, luego aplique grasa. Verifique la condición de carga por el agujero de servicio.
ADVERTENCIA
EI electrolito de la batería es una solución de ácido sulfúrico diluido. Este puede ser dañino al tocarlo. Tenga cuidado que no toque su piel. Si éste cayera sobre la piel, enjuague de inmediato con agua limpia.
3.7.
PREVENCION DE LA DESCARGA DE LA BATERIA.
No dejar las luces encendidas por un largo período de tiempo después de apagar el motor. No dejar funcionando el motor al ralentí por mucho tiempo. Si el nivel del electrolito de la batería disminuye por debajo del límite inferior, el nivel eléctrico bajo facilitará la descarga de la batería, de tal forma que se debe comprobar la batería de vez en cuando, reemplazando el electrolito si es necesario. Una faja de ventilador floja puede causar que la batería tenga una insuficiente carga. Verifique ésta de vez en cuando y reajústela para evitar la descarga. PRECAUCION La vida de la batería de la batería se acortara si se utiliza por un largo periodo en esta condición.
1.3.
CONECTANDO LOS CABLES DE PUENTE Si la batería esta descargada, arranque el motor conectando los cables de tensión a la batería de otro vehículo, siguiendo los siguientes pasos: 1. Arranque el motor del vehículo usado para auxilio. 2. Conecte los cables. 3. Conecte el cable al terminal positivo “+” de su vehículo, (1). 4. Conecte el otro estreno del mismo cable al terminal positivo “+” de la batería del vehículo de auxilio, (2). 5. Conecte uno de los extremos del otro cable al terminal negativo “ -” de la batería en el vehículo de auxilio, (3). 6. Conecte el otro extremo del mismo c able al terminal negativo “ -” de la batería de su vehículo, “utilice ganchos”, (4).
7. Arranque el motor de su vehículo. 8. Cuando el motor ha arrancado, asegúrese de desconectar los cables de puente siguiendo el procedimiento anterior en el orden contrario. PRECAUCION Siempre siga los procedimientos mencionados en el orden específico cuando conecta los cables de puente. Asegúrese de carga completamente la batería. Reemplace la batería.
3.8.
DESCRIPCION DE LOS DESPERFECTOS A continuación se explican las causas de los desperfectos de la batería para cada sistema:
3.9.1.
DESPERFECTO DE LA BATERIA DEBIDO AL USO EXCESIVO Si la velocidad del motor no es bastante alta, entonces el alternador no puede suministrar la suficiente corriente eléctrica. Si el vehículo es usado bajo tales condiciones puede deteriorarse. A continuación se dan algunos ejemplos de uso excesivo:
Bajo tales condiciones puede deteriorarse. A continuación se dan algunos ejemplos del uso excesivo:
2.
Sobre uso de accesorios adicionales. - Radio CB, CD, Reproductor, teléfono celular, etc. 3. Uso del vehículo por muchos viajes cortos. - La electricidad necesaria para arrancar el motor no puede ser suficientemente restablecida. Uso de la carga eléctrica pesada mientras se está conduciendo a bajas velocidades. 4. - Uso de diferentes dispositivos que consumen una mayor cantidad de energía, tales como el aire acondicionado, faros para la neblina y desempañado. Uso de los accesorios eléctricos con el motor apagado 5. - Radio Cb,Cd, reproductor, teléfono celular, audio del automóvil, etc. Mientras el motor esta parado o por el olvido de apagar las luces después de estacionar el vehículo. 3.9.2.
DESPERFECTO EN EL SISTEMA DE GENERACION
Si se desarrolla un problema en el sistema de generación. La cantidad de energía generada será insuficiente y ocurrirá un desperfecto en la batería. También si el regulador de voltaje falla y causa sobrecarga, esto causara que disminuya el nivel de electrolito de la batería y finalmente resulte en una batería y finalmente resulte en una batería defectuosa. 3.9.3.
PROBLEMAS EN LA BATERIA DETERIOROS DEBIDOS A LOS CAMBIOS POR EXCESO DE HORAS DE TRABAJO. En una batería las placas electrolíticas se deterioran con el uso, causando una caída en la capacidad de la batería. Dependiendo en la forma del uso de la batería, pueden ser mayores los cambios del régimen en el cual cae la capacidad. El mayor volumen de carga y descarga ocurre con mayor frecuencia durante la carga y descarga, es el mayor régimen en el cual cae la capacidad de la batería. Por lo tanto, no es posible decir con certeza cuanto tiempo es la duración de la vida de servicio de una betería, pero usualmente tiene una duración de 1 a 4 años.
CAIDA DE LA CAPACIDAD DEBIDO A LA DECARGA NATURAL. Aún cuando no se use una batería, esta tendrá una descarga m ínima cada vez. Comúnmente, si el vehículo no se usa por varias semanas, será necesario usar un cargador de batería externo para recargarla.
CAIDA EN LA CAPACIDAD A LA CAIDA DE LA TEMPERATURA DEL ELECTROLITO. La batería es cargada por la generación de una reacción química interna. Esta reacción química tiene la tendencia a llegar a debilitarse cuando cae la temperatura del electrolito. Por lo tanto, cuando las temperaturas son bajas, caerá la capacidad de la batería. Por ejemplo, aún si la capacidad de la batería es del 100% cuando la temperatura del electrolito es de 25 grados C, esta solamente será del 50% cuando la temperatura del electrolito es -20 grados C.
DESCARGA DEBIDO A LA CARGA ELECTRICA PEQUEÑA
Aún cuando un automóvil no se está conduciendo, existen cargas pequeñas que consumen electricidad (tales como el reloj, radio o suministro de energía de protección para las ECUs, etc.). Por lo tanto, si un vehículo no se conduce por largos períodos de tiempo (generalmente por mas de 2 o 3 semanas) con los cables de la batería conectados, es posible que la batería falle.
4.
SISTEMA DE ALUMBRADO EN EL VEHICULO
Puede haber grandes diferencias de forma y eficacia de los faros de automóviles, y también varios tipos de lámparas. El reflector plateado que rodea la lámpara y la forma del lente del faro determinan el alcance y la dirección del haz de luz.
El alumbrado de un vehículo está constituida por un conjunto de luces adosadas al mismo, cuya misión es proporcionar al conductor todos los servicios de luces necesarios prescritos por la ley, para poder circular tanto en carretera como en la ciudad, así como todos aquellos servicios auxiliares de control y confort para la utilización del vehículo, las misiones que cumple el alumbrado son las siguiente:
Facilitar una perfecta visibilidad al vehículo. Posicionar y dar visibilidad al vehículo. Indicar los cambios de maniobra. Servicio de control, anomalías. Servicios auxiliares para confort del conductor.
4.1. CLASIFICACION Y SUS CARACTERISTICAS Este sistema se puede clasificar en los siguientes grupos:
Luces de alumbrado. Luces de maniobra. Luces especiales. Luces interiores.
4.1.1. -
Luces de alumbrado. Alumbrado de carretera: Faro antiniebla. Luces de posición.
4.1.2. -
Luces de maniobra. Luces de maniobra de dirección. Luces de freno. Luces de maniobra de marcha atrás.
4.1.3. -
Luces especiales. Luces de emergencia. Luces de galibo. Luces para servicios públicos.
4.1.4. -
Luces interiores. Luces de cuadro.
-
Luces de control. Luces de alumbrado interior. Luces de compartimientos interiores.
4.2.
ELEMENTOS QUE CARACTERISTICAS
4.2.1.
COMPONEN
LOS
CIRCUITOS
DE
ALUMBRADO
Y
SUS
Podemos destacar los siguientes grupos: Lámparas. Faros y pilotos. Conductores. Elementos de mando y protección. LAMPARAS Las lámparas están constituidas por un filamento de tungsteno o wolframio que se une a dos terminales soportes; el filamento y partes de los terminales se alojan en una ampolla de vidrio en la que se ha hecho el vacio y se ha llenado con algún gas inerte (Argón, neón, nitrógeno, etc.); los terminales aislados e inmersos en material cerámico se sacan a un casquillo, éste constituye el soporte de la lámpara y lleva los elementos de sujeción (tetones, rosca, hendiduras, etc.) por donde se sujeta al portalámparas. Cuando por el filamento pasa la corriente eléctrica éste se pone incandescente a elevada temperatura (2000 a 3000ºC) desprendiendo gran cantidad de Luz y calor por lo que se las conoce como lámparas de incandescencia; en el automóvil se emplean varios tipos aunque todos están normalizados y según el empleo reciben el nombre, pudiendo ser para: faros, pilotos, interiores y testigos.
