6 instalacion electrica gtz (tecnología del automovil ii)incompleto

6 Instalación eléctrica

La instalación eléctrica del vehículo necesita para funcionar de una fuente de energía. Cuando el motor está parado la energía eléctrica se toma de una batería; cuando está en marcha, acciona un generador que abastece de energía eléctrica a la instalación y al mismo tiempo carga la batería.

6.1. Generadores de tensión

6.1.1. Baterías (acumuladores)

La batería es un acumulador de energía que cuando se le alimenté' corriente continua (proceso de carga) transforma energía eléctrica en energía química. Cuando se toma corriente eléctrica del acumulador (proceso de descarga), la energía química a'tumulada se transforma en energía eléctrica.

La bateria es una fuente de energía independiente del motor de combustión interna, que en caso de necesidad, como cuando está parado el motor, abastece de energía eléctrica a los consumidores, tales como el motor de arranque, la bobina del encendido y el aJumbrado. Cuando el motor está en marcha la batería acumula parte de la energía suministrada por el generador.

Constituoión (fig. 6-1). Las baterías tienen electrodos positivos y electrodos negativos configurados en forma de placas. Las placas positivas y ne-

Tapones de

Puente polar

Placa positiva

Placa negativa

Separador de materia sintético mlcroporoso. ondulado

Figura 6·1. Batería.

509


gativas son rejillas de plomo duro en las que está contenida la masa activa. Solamente la masa activa se transforma químicamente durante la carga o la descarga.

La masa activa se fabrica como pasta de polvo de óxido de plomo, polvo de plomo, aditivos, fibras sintéticas, aglutinantes, ácido sulfúrico yagua. La pasta se aplica a la rejilla de plomo duro y cuando endurece forma una masa sólida, pero porosa, de gran superficie. Una vez montadas las placas, resulta una batería «no formada» que tiene que someterse todavía a un proceso de carga.

Una batería consta de varios elementos. Un elemento consta esencialmente de los bloques de placas positivo y negativo, los separadores y las partes necesarias para el montaje y conexión.

Mediante los empalmadores de elementos se enlazan en serie tres elementos en el caso de baterias de 6 V o seis elementos en el caso de baterías de 12 V.

Para obtener la mayor capacidad posible en el volumen más reducido, se enlazan varias placas con un pequeño espacio intermedio mediante puentes polares, formando juegos de placas; en este caso las placas de un juego están conectadas en paralelo. El juego de placas negativo tiene siempre una placa más que el juego de placas positivo, ya que las placas positivas se doblan cuando se solicitan unilateralmente.

Los juegos de placas positivos y negativos están encajados entre sí y separados eléctricamente por medio de separadores aislantes, pero porosos. Los separadores deben mantener con la misma separación entre sí a las placas de diferente polaridad con el fin de evitar que se produzca un cortocircuito, y deben ser al mismo tiempo permeables al electrólito para posibilitar la migración iónica durante los procesos de carga y descarga.

Los distintos elementos se ponen dentro de una caja de plástico o de goma dura aislante y resistente a los ácidos, subdividida interiormente por paredes que forman los vasos de los elementos. En la superficie interior del fondo de la caja hay unos nervios en los que descansan las distintas placas. Por debajo de los bloques de placas queda un espacio en el que pueden depositarse como lodo las partículas de la masa activa que se desprenden en el transcurso del tiempo de servicio. Esta cámara de lodo impide que el lodo del plomo eléctricamente conductor pueda formar un cortocircuito entre las placas de diferente polaridad.

Los elementos de una batería están cerrados generalmente con una tapa unida firmemente a la caja. Esa tapa lleva encima de cada elemento un orificio de relleno que se cierra con un tapón que presenta un pequeño taladro de salida de gas.

Procesos electroquímicos

Batería cargada (fig. 6-2/a)

Cuando la batería está cargada la masa activa de las placas positivas es dióxido de plomo (Pb0 2) de color castaño y la de las placs negativas plomo esponjoso (Pb)'gris. El electrólito es ácido sulfúrico (H 2S04) diluido con una densidad p = 1,28 g/cm3• El electrólito está siempre disociado en una determinada relación, en dependencia de su densidad, v concretamente en iones hidró~eno positivos (H+) y aniones sulfato dos veces negativos (504--),

Instalación eléctrica

Proceso de descarga (fig. 6-2/b)

Cuando se enlazan el polo positivo y el polo negativo a través de un consu

midor (por ejemplo, una lámpara de incandescencia), la corriente en el circuito exterior fluye del polo positivo al polo negativo pasando por el consumidor. (Los electrones se trasladan del polo negativo al polo positivo).

Procesos en las placas positivas. El dióxido de plomo (Pb02) se disocia en iones plomo positivos tetravalentes (Pb++++) y aniones peróxido negativos bivalentes (0--). Mediante alimentación de electrones desde el polo negativo

al polo positivo a través del consumidor, se producen a partir de los iones plomo positivos tetravalentes (Pb++++) iones plomo positivos bivalentes (Pb++) que reaccionan con los aniones sulfato dos veces negativos (S04--)

disociados del ácido sulfúrico y se forma sulfato de plomo (PbS04). Los aniones peróxido negativos bivalentes (0--) liberados, reaccionan con los iones hidrógeno positivos (H+) del ácido sulfúrico y forman agua.

Procesos en las placas negativas. A causa de la migración de electrones de las placas negativas a las placas positivas, el plomo (Pb) eléctricamente neutro se transforma en iones plomo positivos bivalentes (Pb++), que reaccionan con los aniones sulfato negativos bivalentes (S04--) del ácido

sulfúrico y forman sulfato de plomo (PbS04).

Estado después del proceso de descarga (fig. 6-2/c)

El dióxido de plomo (PbOú de color castaño de las placas positivas y el plomo esponjoso (Pb) gris de las placas negativas están convertidos en sulfato de

plomo (PbS04) blanco por reacción con el ácido sulfúrico quedando agua como resto. Se redujo la densidad del ácido.

Proceso de carga (fig. 6-2/d)

En el circuito exterior la corriente fluye del polo positivo del aparato cargador, o bien del generador, al polo positivo de la batería y desde éste por la misma al

polo negativo. Procesos en las placas positivas. El dispositivo de carga absorbe elec

trones de las placas positivas y los transporta a las placas negativas. Los aniones sulfato negativos bivalentes (S04--) del ácido sulfúrico, migran a las

placas positivas, donde forman disulfato de plomo (Pb(S04)Ú, que es tetravalente e inestable. La tensión de carga aplicada disocia el disulfato de plomo en iones plomo positivos tetravalentes (Pb++++) y aniones sulfato negativos bivalentes (504--), Los iones plomo positivos tetravalentes (Pb++++) reaccionan con los a niones peróxido negativos bivalentes (0--) del agua y forman dióxido de plomo (Pb0 2). Los aniones sulfato (S04--) liberados en las placas

negativas. reaccionan con los iones hidrógeno (H+) del agua y forman ácido

sulfúrico. Procesos en las placas negativas. Los electrones pasados de las placas

positivas a las placas negativas hacen que el sulfato de plomo (PbS04) de éstas se transforme en principio en iones plomo positivos tetravalentes (Pb++++) y aniones sulfato negativos bivalentes (504--), Los electrones ceden su carga a

los iones plomo positivos tetravalentes; se produce plomo eléctricamente neutro. Los aniones sulfato negativos bivalentes (S04 --) reaccionan con los

iones hidrógeno positivos (H+) del agua y forman ácido sulfúrico.

Estado después del proceso de carga (fig. 6-2/e)

El sulfato de plomo (PbS04) blanco. de las placas positivas. está transformado en dióxido de plomo (PbO,) de color castaño y el de las placas negativas en plomo esponjoso (Pb) gris. Parte del agua forma en el proceso ácido sulfúrico y la densidad de éste está aumentada.

Batería cargada

+

-==-~-=====-~-=== ® 00 -----~

-===~=-§ ---~--_-_-=- - -----:.L.._J-l

------------

Color de las placas: + marrón oscuro - gris claro

Descarga (proceso)

I==-':-~-0~- 2e

Batería descargada

Color de las placas: + marrón claro - gris oscuro

-----.L..-_...J- - - - - -

Batería cargada

~~i~~® --~so -;-~-__ 4 __

-= H H =--H __ J-- - - -- "'---->---<

Color de las placas: + marrón oscuro - gris claro

511

Figura 6-2. Procesos durante la descarga

y la carga.

512

2.7 V

p.5 ~2.4 c: 2.3 QI E2.2 QI

.: Qi 2.1 -o . ¡¡¡ ~20 .:- .

I Tensión de I formación de g"K

V -'

./"

~ ál1.9 O Descargada

50%

Estado de carga-Figura 6-3.

'1--

100% Cargada

Transcurso de la tensión de carga.

Instalación eléctric

Capacidad. Por capacidad de descarga se entiende la cantidé de electricidad que puede tomarse de la batería en amperios-ho (Ah), K = I . t. La capacidad de descarga de una batería depende de intensidad de la corriente de descarga. de la densidad y de temperatura del electrolito y del estado de carga.

La capacidad nominal K20 es referida a una batería totalmen~ cargada, el tiempo de descarga de 20 horas y la tensión de final e carga de 1,75 V por elemento. La temperatura del electrólito ha de s' en este caso +27°C. La intensidad nominal de la corriente de de carga corresponde a 1/20 del valor numérico de la capacid! nominal.

Si la intensidad de la corriente de descarga o bien la temperatura la densidad del electrólito difieren de los valores nominales pred, terminados, varía también el valor del producto K = I . t, es decir. valor de la capacidad de descarga de la batería.

A temperaturas por encima de +27°C aumenta la capacidad ( descarga en relación a la capacidad nominal. Sin embargo, a la larg la batería de arranque no debe exponerse a temperaturas superiore~ +60°C, ya que las placas de plomo se atacan más intensamente (caíe de la masa activa, corrosión de la rejilla) y crece sensiblemente autodescarga. Por lo tanto, en regioens con altas temperaturas densidad del ácido de la batería totalmente cargada se reduce has aproximadamente 1,23 g/cm3 •

Cuanto más descienda la temperatura del electrólito por deba de +27°C, menor será la capacidad de descarga. Esta dependenc que la capacidad de descarga tiene de la temperatura, se ha de atribl a que' los procesos electroquímicos transcurren más lentamente temperaturas más bajas.

Corriente de ensayo en frío. Se trata de una alta intensidad e corriente de descarga, asociada al tipo de batería. con la que puee enjuiciarse el gomportamiento de arranque a bajas temperaturas . corriente de ensayo en frío, que viene indicada en la placa de cara terísticas. es la intensidad de corriente que tiene que entregar UI

batería totalmente cargada a -18°C. sin que la tensión de 1, elementos descienda por debajo de 1.4 V después de 30 segundos, tiempo de descarga, o bien de 1,0 V después de 180 segund de tiempo de descarga. Si se desciende por debajo de los valores, tensión indicados. la batería no está ya en buenas condiciones.

Tensiones. La tensión nominal de una batería es la que resl'lta , multiplicar su número de elementos conectados en serie por tensión nominal de un elemento; la tensión nominal está fijada, 2V/elemento. La tensión de reposo (tensión en vacío) se mide cuanl la batería no está solicitada. pero no da ningún indicio sobre el esta, de carga de la misma. El estado de carga de la batería solamen puede enjuiciarse en alguna medida mediante medición de la tens;, cuando está cargada por una corriente de descarga. La figura 6 muestra el transcurso de la tensión de carga durante el proceso, carga, en dependencia del estado de carga. Cuando el elemento alcanzado una tensión de aproximadamente 2.4 V comienza intens mente a formar gases si se sigue cargando (tensión de formación gases); está cargada entonces hasta, aproximadamente, el 80%. Si sigue cargando, la tensión del elemento puede ascender hasta 2, 7E (tensión de final de carga). Durante la formación de gas se forma g oxhídrico (peligro de explosión).


Densidad del ácido. Una batería puede considerarse descargada

cuando la densidad del ácido del electrólito ha descendido hasta

aproximadamente 1,12 g/cm); se puede decir que está completa

mente cargada cuando la densidad del ácido ha ascendido a 1,28 g/cm).

Ambos valores se refieren a una temperatura del electrólito de +27°C.

Formación. Se entiende porformación el proceso electroquímico en el que se forman las masas activas de las placas positivas y las placas negativas. Este proceso se efectúa ya durante la fabricación de la batería, es decir que las placas se encuentran cargadas pero no se ha introducido el electrólito. Las placas de plomo negativas están protegidas contra la oxidación por una película protectora. Una vez introducido el ácido sulfúrico, con una densidad de 1,28 g/cm), tiene que actuar éste aproximadamente 20 minutos y a continuación queda la batería lista para el servicio. Las baterías formadas de este modo se denominan también «cargadas en seco» o «cargadas sin llenan>.

Autodescarga. La autodescarga se efectúa en el interior de la batería a causa de procesos químicos, sin que esté cerrado el circuito exterior. El calor y la suciedad pueden acelerar este proceso; además en baterfas sucias, las corrientes de fuga de la superficie de la caja pueden dar lugar a la autodescarga. Una batería totalmente cargada, a +15°C se descarga completamente en 4 meses, y (l +40°C en 2 semanas aproximadamente.

Puesta en servicio y mantenimiento

La duración de una batería depende de la solicitación eléctrica y mecánica y del cuidado que se le preste.

Puesta en servicio de baterías formadas. Quitar los tapones y llenar de ácido sulfúrico de una densidad de 1,28 g/cm3 hasta la marca de nivel de ácido. Si no existiese dicha marca de nivel se ha de llenar con ácido sulfúrico hasta lOa 15 mm por encima del borde superior de las placas. Con el fin de garantizar que se escape el aire y con ello que penetre el ácido sulfúrico en todos los espacios huecos, tiene que agitarse o inclinarse la batería. Si con ésto descieride el nivel de ácido tiene que rellenarse. El ácido sulfúrico debe introducirse únicamente con ayuda de embudos de plástico. Poner los tapones y limpiar las posibles salpicaduras de ácido de la batería.

Una vez transcurrido el tiempo de actuación del ácido sulfúrico de aproximadamente 20 minutos, la batería está lista para el servicio. Se ha de montar firmemente en el vehículo, de manera que no pueda soltarse.

En el caso de baterías que tienen el polo negativo como masa, se ha de fijar siempre primero la lío ea positiva (+) al polo positivo (+) y luego la línea negativa (-) al polo negativo (-).

Comprobación del estado de carga. En una batería cuyo ácido tenga la densidad correcta puede comprobarse el estado de carga por medio de un areómetro. Un instrumento manejable para la medición es el aspirómetro (fig. 6-4). Cuando la batería está totalmente cargada y tiene una temperatura entre +20°C y +27°C la densidad del ácido debe ser aproximadamente 1 ,28 g/cm3,

Cuando la batería está descargada la densidad del ácido desciende a aproximadamente 1,12 g/ cm3

•

Densidad del ácido. La determinación de la densidad correcta del ácido únicamente puede efectuarse cuando está cargada la batería. Si la batería forma gases durante la carga y la densidad del ácido se halla esencialmente por debajo de 1,28 g/cm3, se tiene que cambiar el ácido. La batería una vez vacía tiene que enjuagarse con agua del grifo. La batería completamente vacía tiene que llenarse con ácido sulfúrico de una densidad de 1 ,28 g/cm3• Después del llenado tiene que recargarse y medirse de nuevo.

Si la densidad del ácido se halla un poco por debajo de 1 ,28 g/cm3

puede ajustarse a su valor correcto con una sobrecarga; la pérdida de

513

Figura 6-4.

Aspirómetro (areómetro).


líquido se compensará rellenando con ácido sulfúrico de una densidad de 1,28 g/cm3•

Nivel del ácido. El nivel debe hallarse aproximadamente de 10 a 15 mm por encima del borde superior de las placas. En el caso de que se produzcan pérdidas por evaporación deberá rellenarse únicamente con agua destilada o desmineralizada.

Comprobación del estado de carga. La batería totalmente cargada se somete a un ensayo de descarga de alta intensidad con una corriente de unos 250 A a 600 A que corresponde aproximadamente a la «corriente de cortocircuito» del arrancador (la intensidad de corriente que fluye a través del arrancador bloqueado). Mientras tanto la tensión de los distintos elementos no debe descender por debajo de 1 ,1 V. Si la tensión desciende en todos los elementos por debajo de 1 ,1 V, la batería está gastada y debe renovarse. Si la tensión difiere en los distintos elementos, significa que están deteriorados los elementos que tienen menor tensión. Cuando las piezas de unión de ,los elementos están embebidas, solamente puede medirse la tensión total.

Carga de baterías

Se distinguen los siguientes tipos de carga: carga normal, carga rápida y carga de conservación. Los aparatos de carga normal y los aparatos de carga rápida se diferencian en la intensidad máxima de la corriente que pueden entregar y en la variación del valor de la intensidad de la corriente durante el proceso de carga.

Los aparatos de carga normal usuales en el taller tienen una tensión de carga fija. La corriente de carga se determina únicamente por la resistencia interna de la batería. Durante el proceso de carga asciende la tensión de la batería y así pues disminuye la diferencia de tensión entre el aparato de carga y la batería. Con ésto disminuye también la intensidad de la corriente de carga conforme va aumentando la carga.

En los aparatos de carga rápida la intensidad de la corriente de carga se mantiene frecuentemente constante mediante un dispositivo de regulación especial. por cuanto que se aumenta automáticamente la tensión de carga. Para impedir que se destruya la batería debido a la carga rápida. la tensión de carga se mantiene constante una vez alcanzada la tensión de formación de gases de 2.4 V por elemento. Conforme va aumentando la carga va descendiendo la intensidad de la corriente de carga.

Carga normal. Es una carga con una intensidad de la corriente de carga que corresponde aproximadamente al 10% del valor numérico de la capacidad nominal.

Carga rápida. Es una carga con una intensidad de la corriente de carga que puede suponer como máximo el 80% del valor numérico de la capacidad nominal. La carga rápida puede sin embargo. realizarse sólo hasta que se alcanza la tensión de formación de gases. La temperatura del electrólito no puede sobrepasar los 55°C. Los aparatos de carga rápida tienen frecuentemente dispositivos de control que interrumpen la carga una vez alcanzada la tensión de formación de gases, o bien cuando se alcanza la temperatura máxima admisible del electrolito.

Carga de conservación. Las baterías paradas se descargan automáticamente. La autodescarga puede suponer hasta el1 % de la capacidad por día; es dependiende del estado de la batería, de la concentración del ácido y de la temperatura del electrólito.


La intensidad de la corriente de carga de conservación es aproximadamente el 0,1 % del valor numérico de la capacidad nominal. Si no es posible realizar ninguna carga de conservación, hay que efectuar una carga normal a intervalos de 1 a 2 meses.

6.1.2. Generadores

El generador tiene el cometido de abastecer de energía eléctrica durante el funcionamiento a los consumidores eléctricos, tales como el encendido, el alumbrado. las señales ópticas y acústicas, y al mismo tiempo cargar la batería. El generador se acciona por el motor a través de una correa trapecial.

6.1.2.1. Generadores de corriente continua

En el generador de corriente continua (figs. 6-5 y 6-6) el cuerpo con los polos está fijo (estator). En el inducido, que se llama también rotor, es donde se ha dispuesto el 'arrollamiento del inducido. La tensión alterna inducida en el arrollamiento del inducido es rectificada por el inversor de corriente (colector). De las escobillas de carbón puede tomarse la corriente continua necesaria para cargar la batería.

Figura 6-5. Generador de corriente continua.

Constitución

obillas de carbón

Un generador de corriente continua consta del cuerpo polar con piezas polares y arrollamiento de excitación, del inducido con las bobinas de inducido y colector, de los portaescobillas con las escobillas de carbón, y de las placas de cojinete con los cojinetes del lado de accionamiento y del colector.

Cuerpo polar

El cuerpo polar es un cilindro hueco de acero (material poco magnético) de paredes relativamente gruesas ya que sirve al mismo tiempo como culata magnética para conducción del flujo magnético. Las piezas polares, que en los aparatos pequeños son dos y en los grandes cuatro, están hechas del mismo material que el cuerpo y van atornilladas por la parte interior de ésta. Van provistas de las bobinas de excitación para la generación del campo magnético.

0+

0-

DF

Figura 6-6. Sección transversal (esquema con conexiones).

515

516

Aislamiento

Aislamiento Laminilla del colector (delga)

Figura 6-7. Colector.

Regulador de campo +

Figura 6-8. Conexiones del generador-shunt de corriente continua.

c: -o .¡¡; c: 20 ¡!

2000 l/min 6000 N.o revoluciones _

Figura 6-9. Uneas caracterfsticas de marcha en vacroo (La tensión en función del número de revoluciones, l. constante).


Inducido. Entre las piezas polares se encuentra el inducido cilíndrico, cuyo árbol tiene que estar exactamente alojado ya que debe mantenerse lo más pequeño posible el entrehierro entre las piezas polares y el rotor, a causa de la gran resistencia magnética del aire. El inducido consta de láminas de chapa magnética y tiene en su superficie ranuras que sirven para que se aloje el arrollamiento del inducido.

Para impedir que se produzcan corrientes parásitas tiene que interrumpirse el camino de flujo de las mismas. Por lo tanto, el inducido está construido con «chapas» magnéticas estampadas de 0,5 a 1 mm de espesor aisladas unas respecto a otras mediante una capa de esmalte o de fosfato y montadas a presión en el árbol de inducido aislado.

\,.os hilos del inducido, que son de cobre aislado, se arrollan a máquina en las ranuras del inducido, o se insertan como bobinas acabadas (bobinas conformadas) aisladas unas de otras y respecto a las paredes de las ranuras. Las ranuras están cerradas por medio de cuñas de material sintético. Las cabezas de las bobinas están envueltas y aseguradas de este modo contra las fuerzas centrífugas que aparecen. El extremo de cada una de las bobinas está soldado con el comienzo de la bobina siguiente en una lámina del colector, debido a lo cual se produce un arrollamiento cerrado en sí mismo.

Colector. El colector está formado por laminillas de cobre duro, aisladas entre sí y respecto al árbol del inducido (fig. 6-7), que se fijan a cola de milano en un casquillo de material sintético.

Toma de corriente. (Escobillas de carbón y portaescobillas.) La corriente se toma del colector generalmente por medio de escobillas de carbón con contenido de metal (grafito con polvo de cobre o con polvo de una aleación de cobre y estaño). Las escobillas se guían en portaescobillas en forma de caja y rozan con'las láminas del colector con una presión determinada por muelles.

Funcionamiento

El generador de corriente continua empleado en los automóviles es un generador en derivación. El arrollamiento de excitación (fig. 6-S) se halla en paralelo (en derivación) respecto al arrollamiento inducido. El generador de corriente continua en derivación se autoexcita. En el hierro del circuito magnético después de una magnetización persiste siempre un peqeño magnetismo remanente. Si se acciona el inducido en el sentido de rotación correcto, ese pequeño magnetismo remanente induce una pequeña tensión en el arrollamiento del inducido. En el arrollamiento de excitación conectado en paralelo fluye entonces una pequeña corriente de excitación que produce un pequeño campo magnético que intensifica el campo magnético existente del magnetismo remanente. Debido a ésto se induce de nuevo una tensión mayor en el arrollamiento del inducido. Este proceso se va repitiendo hasta que la tensión en los bornes alcanza un valor determinado; esta tensión en los bornes es además dependiente del número de revoluciones del generador.

El valor de la tensión cuando el generador de corriente continua está sin carga y constantemente excitado, crece en la misma proporción que el número de revoluciones (fig. 6-9). Es además dependiente de la intensidad del campo magnético o bien de la intensidad de la corriente de excitación (fig. 6-10). El valor de la tensión puede ajustarse o regularse variando la magnitud de la corriente de excitación.

La potencia del generador y con ella la intensidad de corriente


máxima admisible, están limitadas por el calentamiento de los arrollamientos.

Polarización de generadores de corriente continua. Cuando el generador se monta por primera vez, después de realizar en él trabajos de reparación o después de haber tenido lugar variaciones inadvertidas del sentido de rotación, tiene que polarizarse de nuevo, es decir, tiene que producirse en las piezas polares el magnetismo remanente necesario para producir la tensión. Para ésto se hace funcionar el generador brevemente como motor en el sentido de rotación deseado. El polo positivo de la batería se enlaza con el polo positivo del generador y el polo negativo de la batería con el polo negativo del generador (fig. 6-11).

Magnitudes características de los generadores

La tensión nominal es la tensión normalizada de la batería, 6 V, 12 V, 24 V. La tensión del generador es la tensión con la cual por lo general funciona el

generador, 7 V, 14 V, 28 V. La intensidad máxima Iml, (fig. 6-12) es la intensidad de la corriente que

puede dar el generador sin sobrepasar la temperatura admisible. El número de revoluciones de intensidad nula es el número de revolucio

nes del generador al cual, en estado caliente, alcanza la tensión del generador sin dar potencia. El generador y la batería se enlazan solamente a esta tensión mediante el conectador del regulador.

El número de revoluciones a los 2/3 Iml, es el número de revoluciones al cual pueden obtenerse los 2/3 de la intensidad máxima.

El número máximo admisible de revoluciones es el número de revoluciones sobrepasado el cual pueden producirse daños mecánicos.

La placa de características. compuesta por letras y cifras, informa sobre el tamaño y clase de construcción y sobre los valores eléctricos del generador.

Regulación de los generadores de corriente continua

La tensión de un generador tiene que mantenerse prácticamente constante -a su valor correcto a todos los números de revoluciones y en todos los casos de carga, con el fin de que los consumidores y la batería no estén sometidos a fluctuaciones de tensión. Por lo tanto, la tensión de un generador tiene que poder regularse.

La tensión producida en un generador es dependiente del número de revoluciones y de la corriente de excitación. Además, la corriente de carga del generador produce una caída de tensión interna en el inducido. La regulación de la tensión se efectúa por medio del elemento regulador de tensión que intensifica y debilita el campo magnético de excitación mediante la correspondiente variación de la corriente de excitación.

Regulación de la tensión

En los generadores de corriente continua se emplea usualmente un regulador de tensión de dos contactos, es decir que el regulador de tensión tiene dos pares de contactos (fig. 6-13). El accionamiento de los pares de contactos se efectúa mediante el elemento regulador de tensión electromagnético a través de una armadura solicitada por resorte.

La regulación se efectúa en tres etapas: inferior, media y superior (fig. 6-14).

517

1 u

i. .. Figura 6-10. Uneas característic:a41 de marcha en vacfo. (La tensión en función de la corriente de excitación, n constante.)

oFl

I ___ J Figura 6-11. Polarización del generador de corriente continua.

n-Figura 6-12. Unea característica de la intensidad.

Inducido

Pares de contactos a. b

b

Resorte

Arrollamiento de tensión

Núcleo del imán

Figura 6-13. Constitución del elemento regulador.

518

,- D+/6-1-~~ ,---

I i~. Q e,C,L ~: ~~~.~'] L D- de excitación +-_~ ___ ...J _ __

Generador Regulador de tensión

a) Etapa inferior

b) Etapa media

[---------·-------1

1-1D:i61-~;1 '---b--11

I G (]] L ___ - __ J L ___ ' c) Etapa superior

Figura 6-14. Elemento regulador de tensión (esquema).


Etapa inferior (fig. 6-14/a). Con números de revoluciones bajos el par de contactos a está cerrado por la fuerza del resorte; la resistencia de regulación R está ponteada. El arrollamiento de excitación está conectado directamente a masa; el generador está totalmente excitado y la tensión comienza a ascender.

Etapa media (fig. 6-14/b). Si la tensión sobrepasa un valor

determinado. se intensifica el campo magnético de la bobina del elemento regulador de tensión. La armadura del regulador es atraída y el par de contactos se abre. De este modo la resistencia de regulación R está conectada delante del arrollamiento de excitación (conexión en serie). es decir. el arrollamiento de excitación queda conectado a masa a través de la resistencia de regulación R. A causa de que se ha aumentado la resistencia pasa una corriente de excitación reducida y desciende la tensión del generador.

Etapa superior (fig. 6-14/c). Si la tensión del generador sigue ascendiendo conforme aumenta el número de revoluciones. se sigue intensificando también el campo magnético de la bobina del elemento regulador de tensión. La armadura del regulador es atraída todavía más. hasta que queda cerrado el par de contactos b. Ambos extremos del arrollamiento de excitación se enlazan con el positivo. es decir el arrollamiento de excitación se pone en cortacircuito y se efectúa una regulación hacia abajo completa por falta de excitación del generador.

Cuando decrece la tensión del generador disminuye la corriente en la bobina del elemento regulador de tensión; debido a esto disminuye asimismo la fuerza de atracción sobre la armadura solicitada por resorte. que cae volviendo a la etapa media o bien a la etapa inferior. Mediante la corriente de excitación que va siendo ahora cada vez mayor. asciende la tensión en el generador y la armadura del elemento regulador de tensión es atraída de nuevo.

La frecuencia de conmutación (frecuencia de regulación) de los contactos de regulación es del orden de 50 a 200 por segundo. No es posible una mayor frecuencia de conmutación a causa de la inercia de masas de los contactos mecánicos. Con esta frecuencia de regulación la tensión entregada por el generador se mantiene aproximadamente constante.

La regulación de la tensión del generador por medio de reguladores mecánicos. por cierre y apertura de contactos es sólo posible porque la autoinducción del arrollamiento de excitación impide un aumento brusco de la corriente de excitación cuando se cierran los contactos; asimismo la autoinducción retarda la caída brusca de la corriente de excitación cuando se abren los contactos del regulador.

Reguladores para generadores de corriente continua

Los reguladores para generadores de corriente continua pueden distinguirse según los siguientes criterios:

Según la colocación (montados en el generador o lejos de él). según el número de pares de contactos (reguladores de un par de contactos o de dos pares de contactos). según el número de elementos (reguladores de dos elementos o reguladores de tres elementos. según la característica de regulación (característica inclinada. característica quebrada. característica de variodo).

Los reguladores para pequeñas potencias (hasta 20 W) constan del elemento regulador de tensión y del disyuntor. Los reguladores para genera-


dores de potencias mayores tienen además del elemento regulador de tensión una protección contra sobrecarga para el generador.

Características de los reguladores de contacto

El transcurso de la tensión del generador de corriente continua en

dependencia de la carga. se denomina característica de regulación.

Reguladores con característica inclinada (fig. 6-15)

Para evitar la sobrecarga del generador. toda la corriente del generador pasa por un arrollamiento de una a dos espiras (bobina de corriente). que se encuentra sobre el elemento regulador de tensión. Debido a esto, al aumentar la corriente de carga se refuerza el campo magnético del elemento regulador de tensión mediante la bobina de corriente. Los contactos del elemento regulador de tensión son movidos ya con menor tensión del generador a la posición media o bien a la superior. regulándose hacia abajo la tensión del generador. La inclinación de la característica puede modificarse con la correspondiente selección del regulador. En este caso. estando la batería descargada y conectados todos los consumidores. no debe sobrepasarse la corriente de generador máxima admisible. Cuando la batería está cargada no debe producirse. sobrecarga. No existe en este tipo de regulador protección específica contra sobrecarga para el generador.

Reguladores con característica quebrada (fig. 6-16)

La característica quebrada se produce mediante un elemento regulador de corriente adicional. La tensión del generador permanece casi constante desde la marcha en vacío hasta que se alcanza la corriente de generador maxima admisible. Cuando se alcanza la corriente de generador máxima admisible se regula hacia abajo pronunciadamente la tensión y debido a ello disminuye la potencia suministrada (el producto de multiplicar la tensión por la corriente). El generador está de este modo protegido con seguridad contra sobrecarga.

El polo fijo del par de contactos del elemento para la etapa inferior de regulación del regulador de tensión no está conectado a masa directamente. sino al polo fijo del par de contactos del elemento reguladorde corriente (fig. 6-17). Hasta que se alcanza la corriente máxima admisible trabaja solamente el elemento regulador de tensión que en este tipo de construcción del regulador lleva un sólo arrollamietno.

Cuando se alcanza la corriente de generador máxima admisible -el par de contactos del elemento regulador de tensión se encuentra en la posición inferior a causa de la caída de tensión en el generador. se abre el par de contactos del elemento regulador de corriente y conecta una resistencia en el circuito de excitación (comienzo de la actuación del elemento regulador de corriente). El arrollamiento de excitación se conecta ahora a masa a través del par de contactos de etapa interior del elemento regulador de tensión y de la resistencia de regulación R¡ conectada por el elemento regulador de corriente. Debido a esto se reduce la corriente de excitación y se regula así hacia abajo la tensión.

Característica de reguladores de variodo (fig. 6-18)

La característica de un regulador de variodo se asemeja a la de un regulador con característica quebrada. pero la regulación hacia abajo no se efectúa de forma tan pronunciada. Un reguladorde variodo consta del elemento regulador de tensión y del disyuntor. En el elemento regulador de tensión está dispuesto adicionalmente un arrollamiento de mando conectado en serie con un diodo (variodo). El arrollamiento de mando y el variodo están conectados en paralelo a una resistencia (resistencia de mando) situada en el circuito principal (circuito de carga). La resistencia de mando se forma por la línea de conexión que va del generador al regulador (fig. 6-19).

Corriente -

Figura 6-15. Característica inclinada.

15 [_~~'" ... ~_«.~ •. ___ ~ V

<: :~ 13 Corriente máxima

del generador <:

~ 12

110L-L-10L-L-2LO-L--:'30-=--'A:-'-:'40

Corriente

Figura 6-16. Característica quebrada.

r- ~I-----

i ;)i" DFI i9] L~_~L __ ±-_

.513 '0; ~ 12

Figura 6-17. Regulador con característica quebrada. (Esquema de conexiones.)

Corriente máxima del generador

t- 11 L-L-..L..-L---,L.-L~=--,--,,:---.l-.-:' 010203040A50

Corriente -

Figura 6-18. Característica del regulador de variodo.

Resistencia de mando

519

Al interruptor

Figura 6-19. Regulador de variodo (esquema del elemento regulador de tensión).

520 Arrollamiento

Figura 6-20. Interruptor de corriente inversa (dis

yuntor).

Inducido del generador

A los consumidores

Figura 6-21. Cambio del flujo magnético en los generadores electromagnéticos.

Instalaciém eléctrica

Con un valor pequeño de carga del generador, la caída de tensión que aparece en la resistencia de mando, es pequeña y el variodo no deja pasar corriente por la derivación. Cuando se alcanza la corriente de generador máxima admisible, la caída de tensión en la resistencia de mando es tan grande que el variodo conectado en paralelo se hace conductor, de manera que pasa corriente también por el arrollamiento de mando. A consecuencia de la caída de tensión en el inducido del generador, que aparece durante la carga máxima, el polo móvil del elemento regulador de tensión se encuentra en la posición de la etapa de regulación inferior. El campo magnético producido en el arrollamiento de mando refuerza ahora el campo magnético de la bobina del elemento regulador de tensión. El contacto móvil del elemento regulador se mueve por esto en dirección «posición media» o bien «posición superiop>. La tensión del generador se regula hacia abajo.

Disyuntor (interruptor de corriente inversa)

El disyuntor tiene el cometido de enlazar el generador con la batería cuando se alcanza una determinada tensión de generador. Cuando la tensión de generador desciende por debajo de la tensión de batería,

el disyuntor tiene que abrir automáticamente el enlace entre el generador y la batería. Mediante esto 5e impide que en estado de parada el generador se conecte como motory pueda llegar a destruirse; ademá~

se descargaría la batería (fig. 6-20).

La tensión de generador está aplicada a la bobina de tensión del disyuntor Cuando se alcanza la tensión de conexión (la tensión de generador y la tensiór de batería tienen aproximadamente el mismo valor) la armadura es atraída y SI

cierra el contacto del disyuntor. La corriente del generador(corriente de carga pasa por el arrollamiento de corriente del disyuntor y refuerza el campe magnético de la bobina de tensión, con lo cual se alcanza la necesaril presión de cierre del disyuntor. Cuando la armadura está atraída aparecl un pequeño campo magnético para hacer que permanezca atraída, es decir que el contacto del disyuntor permanece cerrado al haber una tensió, pequeña. Cuando la tensión del generador desciende por debajo de la de 1I batería, pasa una corriente, la corriente inversa, de la batería al generador, I

través de la bobina de corriente del disyuntor. Esta corriente produce en e arrollamiento.de corriente un campo magnético opuesto al del arrollamiente de tensión, Debido a ésto, en la armadura predomina la fuerza del resorte. y e contacto del disyuntor se abre. con lo que se interrumpe el circuito de corrientl de carga.

Lámpara indicadora de carga

Está conectada entre el borne O +/61 y el polo positivo de la baterí,

(borne 30) a través del interruptor de encendido y arranque.

La lámpara indicadora de carga se enciende cuando está,

abiertos los contactos del disyuntor y se apaga cuando la tensión di generador es igual a la tensión de batería. o bien cuando los con tactos del disyuntor están cerrados.

6,1.2.2. Dinamomagnetos de volante o platos magnéticos

A causa de su construcción compacta los platos magnéticos se emplean predominantemente en motores de moto y en pequeño!

motores estacionarios. Generalmente se trata de instalaciones de

generador de magneto. que constan de una rueda polar rotativa dotada de imanes permanentes. y de un inducido (bobina de tensión)

La rueda polar rotativa induce en el inducido una tensión alterna ca'


sus polos norte y sur dispuestos alternativamente (fig. 6-21). En el caso de que deba cargarse una batería tiene que rectificarse la tensión alterna por medio de diodos.

Los platos magnéticos no necesitan regulador de tensión, ya que se regulan automáticamente. El inducido del generador está dimensionado en cada caso para una potencia determinada, es decir, que en el faro y en las luces tienen que emplearse lámparas con los valores de potencia preestablecidos. Las discrepancias de la potencia preestablecida pueden dar lugar a hipotensión o sobretensión; las sobretensiones destruyen las lámparas.

Conforme aumenta el número de revoluciones de la rueda polar asciende la tensión en el inducido del generador; pero al mismo tiempo aumenta también la frecuencia de la tensión alterna. Pero conforme aumenta la frecuencia -y con corriente de carga predeterminada- asciende también la tensión de autoinducción que contrarresta la tensión inducida. Debido a ésto la tensión en los bornes permanece casi constante.

6.1.2.3. Generadores de corriente trifásica

Los generadores de corriente trifásica tienen respecto a los de corriente continua las ventajas siguientes: Pueden suministrar potencia ya con el motor al ralentí, poco desgaste, mínimo mantenimiento, bajo peso por unidad de potencia, la corriente de generador se toma de bornes fijos; por las escobillas de carbón y los anillos del colector sólo fluye una pequeña corriente de excitación; con un ventilador apropiado son independientes del sentido de rotación, no necesitan disyuntor (interruptor de corriente inversa); pueden utilizarse sencillos reguladores mecánicos, y no necesitan protección contra sobrecarga.

Constitución

Un generador de corrietne trifásica (sistema Bosch) consta del estátor de chapas con arrollamiento trifásico, los diodos de potencia (tres diodos positivos y tres diodos negativos) con conexiones del circuito de carga fijas, los tres diodos de excitación y el rotor sobre cuyo árbol se encuentran el arrollamiento de excitación con los polos de garra y dos anillos colectores. Tiene además dos placas de cojinete en las que puede ir incorporado el regulador de tensión (fig. 6-22).

Arrollamiento del estátor. Consta de las tres bobinas (fases) independientes unas de otras, que están distribuidas equidistantes en el interior del estátor y generalmente conectadas en estrella (fig. 6-23). El arrollamiento del estátor está enlazado con 6 diodos de potencia (diodos de silicio) y 3 diodos de excitación.

Rótor de polos a garras. Consta de un arrollamiento de excitación anular y de dos mitades polares configuradas a modo de garras que se encajan sobre la bobina y engranan una en otra (fig. 6-22). Normalmente disponen de 12 polos o bien 6 pares de polos. El arrollamiento y las mitades de polos se encuentran sobre el árbol del rotor. Los extremos del arrollamiento de excitación van a dos anillos aislados del árbol del rotor.

Funcionamiento

En los tres arrollamientos independientes del estátor, que están

521

Figura 6-22. Generador trifásico (vista en corte).


Diodos de excitación Diodos de potencia Escobillas de carbón

~---9-~--l D'n ~~B+W

I í"y-l , L_:!-.J

Baterla 0+ r---l

, - Rotor- + OJ' i:~; i L 0-, . ____ _ ___ X?Eo:--J

Regulador de contacto, no incorporado ...1...

Figura 6-24. Conexiones de un generador trifásico. Figura 6-23. Esquema de la constitución de un generador trifásico.

r---------:::;, i ' i i +----6"

R

0+

Figura 6-25. Regulador de dos contactos.

conectados en estrella (fig. 6-24), se producen en virtud de su disposición tres tensiones alternas desfasadas siempre 1 20° unas de otras, es decir, se produce una corriente trifásica.

En el generador trifásico se distinguen tres circuitos de corriente: Circuito de carga, circuito de excitación y circuito de excitación previa.

Circuito de carga. En el circuito de carga se encuentran tres diodos positivos, y tres diodos negativos, conectados en puente trifásico que rectifican la corriente trifásica. En el borne B + se toma el circuito de carga. Los diosos positivos sustituyen al disyuntor de corriente inversa. Cuando la tensión del generador es menor que la tensión de la batería, se impide que pase la corriente de la batería al generador (corriente inversa).

Circuito de excitación. La corriente de excitación se deriva del arrollamiento del estátor y se rectifica por medio de un circuito puente trifásico que consta de tres diodos de excitación y los tres diodos negativos del circuito de carga, y se conduce al borne 0+. De este borne la corriente de excitación se conduce a masa a través de los contactos del reguldor y del arrollamiento de excitación.

Circuito de excitación previa. Como el pequeño magnetismo remanente que existe en el rotor necesita un número alto de revoluciones para inducir una tensión que sea mayor que la tensión umbral de los diodos, tiene que haber un circuito de excitación previa que excite al generador hasta que se alcanza la tensión umbral. Si la lámpara indicadora de la carga absorbe suficiente corriente, se produce un campo magnético que se suma al remanente existente.

Reguladores para generadores trifásicos

La regulación de la tensión en los generadores trifásicos (sistema Bosch) se efectúa fundamentalmente igual que en los generadores de corriente continua (ver página 518).

Se distingue entre reguladores de contactos y reguladores electrónicos.

Reguladores de dos contactos (fig. 6-25)

Posición inferior: El arrollamiento de excitación obtiene la totalidad de la tensión del generador a través de O +.


Posición media: El arrollamiento de excitación está enlazado con 0+ del generador a través de una resistencia de regulación R. La excitación está reducida a causa de la menor corriente de excitación.

Posición superior: Ambos extremos del arrollamiento de excitación están conectados a masa: el arrollamiento de excitación está ponteado; se efectúa una regulación completa hacia abajo del generador.

Reguladores electrónicos (fig. 6-26). Estos reguladores se denominan también reguladores de transistores. En el regulador de transistores el transistor T, está conectado en sentido de paso (emisor en el polo +, colector en el polo - a través del arrollamiento de excitación, base negativa respecto al emisor). El generador se excita y asciende la tensión de generador. Tan pronto como la tensión sobrepasa el valor preestablecido, por ejemplo 14,6 V se hace conductor el diodo Zener; en el transmitor T2 la base se hace negativa y pasa una corriente emisor-colector que se limita mediante la resistencia R3.

De este modo la base del transistor T, está aplicada a una tensión positva. El transistor T, se hace no conductor y se interrumpe la corriente de excitación. La tensión del generador cae por debajo del valor preestablecido. El diodoZener bloquea nuevamente el transistor T2; el transistor T, se hace conductor y se establece de nuevo el estado de partida.

Este proceso se repite en rápida sucesión con lo que la tensión del generador oscila en torno al valor preestablecido.

Dispositivo de protección contra sobretensión (fig. 6-27). El dispositivo de protección contra sobretensión debe proteger de sobretensiones a los diodos en generadores trifásicos de 28 V. Los bornes O + Y O - están enlazados uno con otro mediante un tiristor. Entre un divisor de tensión (resistenciasR" R 2, R 3) Y el electrodo de mando del tiristor hay un diodo Zener. Cuando un pico de tensión sobrepasa el valor de 31 V el diodo Zener se hace conductor y «enciende» el tiristor. Los bornes O + y O - están entonces cerrados en corto; el generador suministra sólo una pequeña tensión proporcionada por la excitación previa. La lámpara indicadora de la carga se enciende. El tiristor, una vez encendido, no deja de ser conductor hasta que se para el motor y se desconecta el interruptor de encendido y arranque.

Protección contra sobrecarga. En virtud del dimensionamiento electromagnético (poco hierro en el rótor) la curva revoluciones-corriente a tensión de generador constante asciende muy rápidamente hasta que se alcanza la corriente nominal y transcurre luego muy plana hasta los números de revoluciones más altos. En esta zona el hierro está saturado (fig. 6-28). De este modo la corriente del generador se limita mediante el dimensionamiento electromagnético del mismo.

() El generador trifásico no debe ponerse en servicio sin batería ni regulador.

() Los bornes de las baterías no deben soltarse durante el servicio;

en virtud del magnetismo que desaparece se producen elevadas tensiones de autoinducción que pueden traer como consecuen

cia la perforación de los diodos.

o En el caso de carga rápida de la batería tiene que desembonarse ésta del generador trifásico.

o El generador desmontado no debe someterse a verificaciones con tensiones superiores a 40 V.

() El sentido de rotación del generador trifásico es arbitrario; si se

cambia el sentido de rotación habrá que cambiar el disco de ven

tilación, caso de que vaya provisto el generador de ventilador de aletas.

Figura 6-26. Regulador transistorizado.

i I i I , ,

Figura 6-27. Dispositivo de protección contra sobretensiones.

40

Q) t ~ 'O~

~ ~20 ~·E '" 010 ~ '-'

I max

.E~o -.J o 2000 4000 11min

Número de revoluciones _

Figura 6-28. Característica de un generador trifásico.

523

524

Sentido de paso +

Sentido de bloqueo

+ o 1>1 o 0>--8»E>1-1 -o

Figura 6·29. Conexión de diodos.

t o '" '" c. Q) 'C Q) ... e Q) 'C

5 U

O 0.1 0.9 Tensión de paso --

Figura 6·30. Zona de paso de diodos.

Zona de

Zona de bloqueo

o--f;¡f--<> -- +

Zona de paso

u-

Figura 6·31. Característica de un diodo.

Tensión en sentido ---- de bloqueo

Tensión Zener

-- + ~----o

Diodo Zener

e Q) o

Q) Q) :::J "'c::r e o Q)o¡: .Q

5 Q) u'C

Figura 6·32. Característica de un diodo lener en la . zona de trabajo.


6.2. Componentes electrónicos

En la fabricación de componentes electrónicos se emplean materia· les semiconductores. Su conductibilidad eléctrica es menor que la de los metales, pero mayor que la de los materiales aislantes; este comportamiento depende mucho de la temperatura. Los materiales semiconductores más importantes son el silicio y el germanio.

6.2.1. Diodos

El diodo es un componente semiconductor con dos conexiones que tiene la propiedad de permitir el paso de la corriente eléctrica solamente en un sentido y bloquearla en el sentido contrario (fig. 6· 29).

Cuando el diodo está conectado en sentido de paso, basta una tensión pequeña para que sea conductor. La tensión a la que el diodo se hace conductor se denomina tensión umbral. La tensión umbral de los diodos de germanio es aproximadamente de 0,3 V, Y en los diodos de silicio aproximadamente 0,7 V(fig. 6·30). Cuando se sobrepasa la tensión umbral decrece fuertemente la resistencia del diodo, es decir, pasa por él una gran cantidad de corriente. Esta zona se denomina zona de paso.

Con el fín de impedir la sobrecarga y con ella la destrucción del diodo, tiene que llevarse a cabo una limitación de la corriente mediante una resistencia adecuada al respectivo tipo de diodo.

Cuando el diodo está conectado en sentido de bloqueo, toda la tensión está aplicada a él; en el sentido de bloqueo no debería teóricamente pasar corriente, pero sin embargo todos los diodos comerciales que se emplean dejan pasar en sentido de bloqueo una corriente muy pequeña, denominada corriente de bloqueo. Esta zona se denomina zona de bloqueo (fig. 6·31).

Si continúa aumentando la tensión en sentido de bloqueo, asciende así bruscamente la corriente de bloqueo. Tiene lugar la rup· tura, es decir, pasa una gran corriente, denominada corriente de ruptura. Esta zona recibe el nombre de zona de ruptura (fig. 6·31). El diodo pierde entonces su efecto de válvula (paso solamente en un sentido). Los diodos no deben funcionar por lo general en la zona de ruptura, ya que se destruyen muy fácilmente.

Variado

El variado es un diodo especial (marca registrada de la firma Bosch), que se emplea en la parte elétrica de los automóviles. Se trata de un diodo de germanio con ascenso de la tensión especialmente empinado inmediatamente después de sobrepasarse la tensión umbral. Se utiliza predominantemente en reguladores de tensión con fines de control.

Diodos limitadores

Los diodos limitadores reciben el nombre de diodos Zener o también diodos-Z por el nombre de su inventor. Los diodos limitadores funcionan exclusivamente en la zona de bloqueo y en la zona de paso, es decir están siempre conectados en sentido de bloqueo, Los diodos Zener son de silicio con una inflexión muy aguda en la transición de la


zona de bloqueo a la de paso (fig. 6-32). Debido a ésto después de sobrepasada una tensión de bloqueo determinada, llamada tensión Zener, se obtiene bruscamente un ascenso de corrietne empinado. Esta propiedad se aprovecha especialmente para cometidos de control y regulación.

6.2.2. Transistores

El transistor se compone de tres capas semiconductoras que tienen cada una una conexión eléctrica. Según sea la disposición de las capas semiconductoras se distinguen transistores PNP y transistores NPN. Las capas semiconductoras con sus conexiones son el emisor E, el colector e y la base B (fig. 6-33).

Los transistores se emplean como interruptores o bien como relés, y también como amplificadores. El transistor en su función como interruptor cumple las siguientes exigencias: sin necesidad de contactos conecta con pequeña corriente de mando una gran corriente, de trabajo; ya que no existen partes móviles mecánicamente, trabaja sin desgaste y sin ruido. Los procesos de conexión se efectúan sin retardo, en el campo de microsegundos. Además, no puede producirse salto de chispa.

Transistor PNP. Durante el funcionamieto de un transistor PNP la base y el colector están siempre conectados negativamente respecto al emisor (fig. 6-34). Si se aplica una tensión continua entre emisor y base, fluye una pequeña corriente de base (corriente de mando) y con ello una gran corriente de colector (corriente de trabajo). La corriente de base se limita por medio de una resistencia.

Cuando se interrumpe la corriente de base, se interrumpe también la corriente de colector. Tiene lugar asimismo una interrupción de la corriente de colector cuando la base se conecta positivamente.

Si se aumenta la corriente de base mediante elevación de la tensión entre emisory base, se eleva en medida esencialmente mayor la corriente de colector, es decir, que la corriente de base-controla a la corriente de colector. La relación de la variación de la corriente de colector respecto a la variación de la corriente de base, se denomina amplificación.

Transistor NPN. Durante el funcionamiento de un transistor NPN la base y el colector están siempre conectados positivamente respecto al emisor(fig. 6-35). La interrupción de la corriente de colector se efectúa mediante interrupción de la corriente de base o bien mediante conexión negativa de la base. Todos los restantes procesos transcurren igual que en el transistor PNP.

6.2.3. Tiristores

El tiristor es un interruptor electrónico gobernable con propiedad de rectificador. Consta de cuatro capas semiconductoras en serie. Tres de estas capas semiconductoras están dotadas de conexiones: el ánodo A, el cátodo K y la puerta G que es el electrodo de mando. Según sea la disposición de las capas semiconductoras, se distinguen tiristores-puerta-P y tiristores-puerta-N (fig. 6-36).

Cuando el tiristor se conecta como interruptor en el circuito de corriente continua, se «enciende» mediante la corriente de mando (fig. 6-37). El tiristor debido a ello conduce entre ánodo y cátodo;

525

Transistor PNP Transistor NPN

Figura 6-33. Srmbolos de conexión de transistores.

+

Figura 6-34. Transistor PNP haciendo de interruptor.

+

Figura 6·35. Transistor NPN haciendo de interruptor.

Tiristor- Puerta-P Tiristor- Puerta-N

Cátod0t: t-• Conexión Anodo de mando

Figura 6·36. Srmbolos de conexión de tiristores.

+

Figura 6-37. Tiristor haciendo de interruptor.

526

t c: 1/)

CIl CIl -eg e 'ü CIl '" Eo .'" > z eo~----------~==== o

Momento de giro M __

Figura 6-38, Característica de un motor de excitación en serie.


puede dejar pasar una corriente de carga muy grande. Después del encendido ya no es necesaria la corriente de mando, pues el tiristor sigue siendo fundamentalmente conductor. Para el encendido basta un impulso de mando. El tiristor puede bloquearse, es decir, apagarse de nuevo, mediante un impulso de extinción o bien haciendo descender la tensión a un valor muy pequeño.

6.3. Consumidores de electricidad

6.3.1. Arrancador

Los motores de combustión interna tienen que ser puestos en marcha (arrancados) con energía exterior. En el arranque hay que vencer la inercia de las masas y las resistencias de rozamiento y de compresión del motor.

Las resistencias debidas al rozamiento son extraordinariamente grandes en el caso de motor frío. El arranque tiene que ser realizado con un número mínimo de revoluciones. Únicamente alcanzado ese número mínimo de revoluciones puede reunirse en el cilindro del

motor Qtto una mezcla capaz de inflamarse y en el motor Diesel conseguirse el calor de compresión necesario para el autoencendido.

Los arrancadores constan de un motor de corriente continua de excitación en serie, y del piñón con dispositivo de engrane. Puede haber además un acoplamiento de sobrepaso (piñón libre de rodillos) o un embrague de discos múltiples.

Un motor de corriente continua. de excitación en serie está construido de forma similar a la de un generador de corriente continua. pero el arrollamiento de excitación (arrollamiento de campo) y el arrollamiento del inducido están conectados en serie, A causa de su gran absorción de corriente (unos 2000 A) son de pocas espiras de alambre de cobre grueso. La intensidad de la corrien~e y el momento de rotación son máximos al comienzo de la rotación (fig. 6-38). Conforme va aumentado el número de revoluciones va siendo menor el momento de rotación del motor y menor la corriente a causa de la autoinducción en el inducido (el inducido gira en el campo magnético). El momento de rotación es dependiente de la intensidad del campo de excitación y de la intensidad de la corriente en el inducido,

Colector. El colector actúa como inversor de corriente (conmutador), tiene el cometido de invertir la corriente, o bien de conducirla a las distintas bobinas. de manera que el inducido gire siempre en el mismo sentido.

Piñón del arrancador. Es de una aleación de cobre y estaño, o de acero, y tiene un dentado especial. No puede tener fijación rígida al árbol del inducido del arrancador. pues teniendo en cuenta la necesaria relación de las ruedas dentadas. que es de 9:1 a 15:1. el rótor una vez arrancado el motorde combustión giraría con número de revoluciones inadmisiblemente alto, que daría lugar a la destrucción del arrancador. Mediante un piñón libre de rodillos o un embrague de discos múltiples, se suelta por lo tanto la unión rígida existente en,tre el piñón y el árbol del inducido cuando aumentan las revoluciones del motor de combustión. Al abrirse el interruptor de arranque, el piñón es retraído por la fuerza de un resorte. Mediante la relación de transmisión entre el piñón de arranque y la corona que hay en el


volante. se adaptan el momento de rotación y el número de revoluciones del arrancador al momento de rotación del motor de combustión o bien al número de revoluciones del motor necesario para arrancar (número mínimo de revoluciones de arranque).

Los tipos de arrancadores más importantes son: arrancadores de piñón libre y movimiento rotatorio de engranes. arrancadores de piñón corredizo de una etapa. arrancadores de piñón corredizo con movimiento rotatorio de engrane y arrancadores de inducido corredizo.

6.3.1.1. Arrancadores de piñón libre y movimiento rotatorio de engrane

El piñón va montado en una rosca de paso largo del árbol del inducido (fig. 6-39). Cuando se acciona el arrancador obtiene éste inmediatamente toda la tensión y gira en seguida subiendo de velocidad, con lo cual el piñón. en virtud de su inercia y del efecto de tornillo de la rosca de paso largo. avanza y engrana en la rueda dentada del volante.

Entre el vástago del piñón y el árbol del inducido hay un resorte amortiguador enrollado de tal manera que se comprime cuando se realiza el engrane. Dtlbido a esto el flujo de fuerza entre el piñón y la corona dentada no se establece bruscamente y se reduce algo· la solicitación mecánica mientras se realiza el engrane.

Cuando después del proceso de arranque el motor (la corona dentada) gira más deprisa que el piñón. éste se desplaza hacia atrás por la rosca de paso largo de su vástago y se desengrana de la corona dentada del volante.

Los arrancadores de movimiento rotatorio de engrane libre aprovechan el impulso del inducido que ya está muy acelerado antes de realizarse el engrane. A causa de esto. con pOCéj potencia tienen un par de arranque grande.

6.3.1.2. Arrancadores de piñón corredizo de una etapa

El árbol del inducido está dotado de ranuras longitudinales. El piñón va guiado en estas ranuras y es desplazable axialmente: El establecimiento del engrane del piñón en la corona dentada se efectúa por lo general mecánicamente. a través de un cable o de una palanca. Cuando se acciona el cable, la palanca de acoplamiento que encaja en el casquillo guía de un manguito desplazable. hace que se desplace el pif,ón axialmente hacia la corona dentada. Cuando el piñón está completamente engranado. la palanca de acoplamiento acciona el interruptor de arranque y de este modo el motorde arranque no recibe tensión hasta que el piñón está totalmente engranado (fig. 6-40).

Si cuando se va a establecer el engrane tropieza diente contra diente. el resorte de engrane, queda comprimido, el motor de arranque se conecta y comienza a girar y el piñón entra en la corona dentada por la tensión del resorte previamente comprimido.

Cuando después del proceso de arranque el motor (corona dentada) gira más deprisa que el piñón. éste seguiría engranado en tanto permaneciera accionado el dispositivo de engrane. Para evitar que se destruya el inducido debido a las grandes fuerzas centrífugas. se incorpora entre el piñón y el árbol del inducido una rueda libre que posibilita en este caso la separación entre el motor y el arrancador.

Bobina de Pieza Borne de

Placa cojinete lado del colector

Inducido

527

Placa cojinete lado accionamiento

Resorte helicoidal

Figura 6-39. Arrancador de piñón libre y movimiento rotatorio de engrane.

Pedal

"

guía olector

Figura 6-40. Arrancador de piñón corredizo.

528 Instalación eléctricé

Rueda libre de rodillos. Consta del anillo de rueda libre con las

Resorte helicoidal curvas de deslizamiento de los rodillos, de los rodillos y de los Curva de desliza- resortes helicoidales. Los rodillos se deslizan sobre el vástago del

miento de los rodi- piñón (fig. 6-41). Las curvas de deslizamiento de los rodillos se van

IIos estrechando en un sentido. Rodillo

Cuando el anillo de rueda libre es accionado por el motor de arranque, lO! rodillos se presionan hacia la parte de las curvas de deslizamiento que se VI

Anillo de rueda estrechando; debido a ésto el- vástago del piñón se acopla con el motor dE libre arranque.

Después del proceso de arranque los rodillos son presionados en contra dE la fuerza de los resortes a la parte más ancha de las curvas de deslizamieto po' medio del piñón que se acciona ahora por el motor(corona dentada) con mayal

Figura6·41. Rueda libre de rodillos con cuña exterior. velócidad; con ésto cesa el arrastre por fricción.

r----------------Arrolla~iento -~

I M en serie I i _ R A I L_ _ to ____ ~_~

Figura 6·43. Circuito interno de un arrancador de piflón cOHedizo con movimiento rotatorio de engrane.

Arrollamiento de a

Interruptor de arranque

Figura 6·42. Arrancador de piflón corredizo con movimiento rotatorio de engrane.

6.3.1.3. Arrancador de piñón corredizo con movimiento rotatori4

de engrane

En el arrancador de piñón corredizo con movimiento rotatorio di engrane (fig. 6-42) se mueve sobre la rosca empinada del árbol de

inducido, la pieza de arrastre acoplada con el piñón a través de ur

mecanismo de rueda libre.

La pieza de arrastre es empujada elásticamente hacia adelante por medi, de la palanca de acoplamiento, movida por el conecta dar magnético, y se ponl en movimiento de rotación por medio de la rosca empinada. En cuanto el piñól se enfrenta con un diente a un hueco entre diente y diente de la corona, SI

establece inmediatamente el engrane. Si tropieza diente contra diente s, comprime el resorte del lado del piñón hasta que el corrector magnético co necta la corriente del inducido. El inducido gira y el piñón se corre sobre la su perficie frontal de la corona hasta que se establece el engrane.

El conecta dar tiene dos arrollamientos, uno de acción y otro de retención Para la acción funcionan juntos ambos arrollamientos. Cuando se conecta J¡

corriente del arrancador, se pone en cortocircuito el arrollamiento de acción, ' el conectador magnético se retiene ahora solamente mediante el arrollamien to de retención (fig. 6-43). Una vez arrancado el motor, el piñón gira libremente a causa de la rueda libre de rodillos, pero permanece engranado COI

la corona dentada en tanto esté accionado el interruptor de arranque.

532

________ Martillo

Placa

Encendido adelantado

Figura 6-50. Modo de funcionar el dispositivo automático por depresión.

ión

Figura 6-52. Distancia de contactos y ángulo de cierre.

~.:--:-",:",-c,,",~-,-,,~_~:,":~~.~,:,,··:.


positivo son empujados hacia fuera por la fuerza centrífuga conforme va aumentando el número de revoluciones. Con esto giran las levas del ruptor en el sentido de rotación del árbol del distribuidor; los contactos del ruptor abren antes.

El dispositivo de avance automático por depresión (fig. 6-50), tiene el cometido de adelantar el punto de encendido del motor en dependencia de la carga. Actúa generalmente sólo en la zona de carga

parcial.

La depresión reinante en el tubo de admisión. que depende de la carga respectiva del motor. se entrega a la cápsula de depresión del regulador. La modificación de la posición de la membrana que está tensada previamente por un resorte. se transmite a través de una varilla de tracción al porta contactos susceptible de giro. El porta contactos con el ruptor gira en sentido contrario al del árbol del distribuidor; los contactos del ruptor se abren antes.

Con el dispositivo de avance automático por depresión con variación adicional para encendido retrasado (fig. 6-51), se consigue mediante el retraso del punto de encendido a ralentí que el motor se caliente más y con ello arde mejor la mezcla rica en combustible yaire.

Resorte de compresión de la cápsula de retraso

Retraso Avance

Cápsula de retraso con membrana anular Conexión de tubería a la cápsula de avance

Figura 6-51. Dispositivo de avance automático por depresión con cápsula de avance y cápsula de retraso.

Ángulo de cierre. El tiempo de cierre es el tiempo durante el cual están cerrados los contactos del ruptor. Dado que el tiempo de cierre es muy pequeño y además varía en función del número de revoluciones del motor, no es apropiado para realizar mediciones comparativas (ensayo del motor). Por lo tanto, se mide el ángulo de giro del árbol del distribuidor que es proporcional al tiempo de cierre.

El ángulo de giro del árbol del distribuidor, que se recorre entre dos chispas de encendido, recibe el nombre de distancia de encendido y (fig. 6-52).

360° Y = Número de cilindros

stalación eléctrica

el mismo. sentido que la tensión de batería aplicada anteriormenLa tensión de autoinducción actúa contra una descomposición

usca del campo magnético; además en el caso de no existir el connsador de encendido se formarían chispas en los contactos del rupr (arco inverso).

Condensador de encendido. El condensador de encendido pide que se formen chispas en los contactos del ruptor quese abre y este modo se ocupa de interrumpir exactamente el circuito pri

uio. Debido a esto se deshace rápidamente el campo magnético, n lo cual se alcanza una alta tensión de encendido en el arrollaento secundario. De este modo se preservan los contactos del ptor.

En el instante de abrirse el par de contactos el condensador absorbe yalIcena la energía eléctrica producida por autoinducción y descarga de este ¡do los contactos del ruptor. Esta carga eléctrica es entregada de nuevo al ·ollamiento primario de la bobina con los contactos del ruptor separados y ne como consecuencia una oscilación amortiguada entre el arrollamiento ,mario y el condensador de encendido. Cuando el condensador no trabaja rfectamente, $e forman chispas en los contactos del ruptor. Esto tiene como nsecuencia una mayor abrasión de los contactos, alterándose el ángulo de me y el punto de encendido.

Distribuidor de encendido (fig. 6-48). El distribuidor de encendiI consta de la tapa con las conexiones para los cables de alta ten:>n y los electrodos fijos, el rotor del distribuidor, el árbol del distrilidor con levas, el portacontactos con el ruptor, los equipos de ·ance del encendido centrífugo y de depresión, el condensador de Icendido y el cuerpo del distribuidor.

Ruptor. Es un interruptor accionado por leva que consta de la

Tapa del distribuidor

lanca del ruptor (martillo), el yunque y la leva. La palanca del ruptory yunque están fijados sobre el porta contactos y llevan los contactos Cápsu e son por lo general de wolframio. Cuando la palanca del ruptor desde depresión nsa por presión del resorte sobre el yunque, el circuito primario está R t lit'"' ~_L up or na Inu>u rrado.

Cuerpo distribuidor

531

Electrodos fijos

del distri-r con levas

Condensador e encendido

Dispositivo de avance automático centrífugo

Dispositivo de avance automático del punto de encendido por Enza centrífuga. Se ocupa automáticamente de variar correctamenel punto de encendido. Dado que para que se realice la combustión , la mezcla de combustible y aire se necesita en todos los números , revoluciones del motor aproximadamente el mismo tiempo, de ns a 2 ms, la chispa de encendido tiene que inflamar la mezcla en el omento oportuno para que la presión máxima de la combustión nga lugar en el instante posterior al punto muerto superior.

Figura 6-48. Distribuidor de encendido.

A carga parcial existe una mezcla menos inflamable, que además ele todavía más lentamente. Por lo tanto se debe adelantar adicioIlmente el encendido.

Existen dispositivos de avance por fuerza centrífuga y por depreSn.

El dispositivo de avance automático por fuerza centrífuga g. 6-49) tiene el cometido de adelantar el punto de encendido del otor en dependencia del número de revoluciones. La característica i la variación del avance del punto de encendido se determina para ~ condiciones de funcionamiento del motor a plena carga.

El árbol del distribuidor con las levas del ruptor asienta en forma giratoria bre el árbol de accionamiento del distribuidor. Los pesos centrífugos del dis-

Encendido retardado Encendido adelantado

Figura 6-49. Modo de funcionar el dispositivo de avance automático por fuerza centrífuga.


6.3.1.4. Arrancador de inducido corredizo

En estado de reposo el inducido está desplazado axialmente saliéndose de los arrollamientos de campo. El piñón se acciona por medio del árbol del inducido, a través de un embrague de discos múltiples. El arrancador tiene 3 arrollamientos de campo: el arrollamiento auxiliar, el arrollamiento de retención (arrollamiento en derivación) y el arrollamiento principal (arrollamiento de excitac'lón en ser'le). Para posibilitar el movimiento axial del inducido, éste dispone de cojinetes largos y de un colector ancho. Están previstos además un resorte recuperador, un relé de mando con puente basculante y un trinquete con disco de disparo (fig. 6-44).

El proceso de engrane se efectúa en dos etapas. En la primera etapa el inducido se desplaza axialmente mediante el campo magnético de los arrollamientos auxiliar y de retención, engranando el piñón de la corona dentada mientras gira lentamente el inducido.

Con esto el disco de disparo que se encuentra en el colector levanta la palanca de disparo y da paso a la segunda etapa de conexión en el relé de mando. El arrollamiento principal obtiene ahora tensión a través del puente basculante del circuito de mando (fig. 6-45).

Entre el inducido y el piñón está incorporado un embrague de discos múltiples. Una vez engranado el piñón este embrague establece suavemente el flujo de fuerza entre el árbol del inducido y el piñón. Cuando la corona dentada adelanta al piñón, se suelta el embrague de discos múltiples actuando entonces como rueda libre. Con esta medida no pueden transmitirse al inducido fuerzas de aceleración peligrosas una vez arrancado el motor. Si se sobrepasa un momento de rotación determinado en el piñón, el embrague de discos múltiples interrumpe el flujo de fuerza entre el inducido y la corona dentada (protección contra sobrecarga) preservándose así el arrancador, el piñón y la corona dentada.

Los arrancadores de inducido corredizo se emplean sobre todo para grandes motores Dtto y Diesel. Los arrancadores de gran potencia están dimensionados para una tensión nóminal de 24 V, mientras que el resto del circuito eléctrico tiene frecuentemente una tensión nominal de 12 V, Con el motor en servicio están conectadas en paralelo dos baterías de 12 V; durante el proceso de arranque se conectan en serie las baterías por un conmutador y solam¡¡¡nte el arrancador obtiene la tensión de 24 V,

Reglas para el trabajo

o El colector tiene que estar limpio y poseer una superficie lisa. Los colectores no redondos tienen que rectificarse. No deben ser tratados con lima ni con papel de lija para pretender arreglarlos.

e El aislamiento entre laminillas debe aserrarse o fresarse hasta l/z de anchura de la rendija.

® Las escobillas deben poder moverse fácilmente en los portaescobillas, Las escobillas muy gastadas deben ser sustituidas y el colector torneado de nuevo.

@> Los cojinetes generalmente están constituidos a modo de cojinetes autolubricantes. Estos cojinetes no deben ser lavados con medios de limpieza que disuelvan las grasas.

529

Primera etapa

Arrollamiento Interruptor principal electromagnético

aro

Segunda etapa

Figura 6-44. Arrancador de inducido corredizo.

Corona Arrollamiento Arrollamiento Arrollamiento

d'¡~d' ,,""';Ó, ,",;1;" p,;",;p~~

I,~~ I

I I ~_ 31 _~

Figura 6-45. Circuito interno de un arrancador de inducido corredizo.

530

Interruptor de encendido

1549-_--.

i I Bobina de encendido

T Ruptor I -L -.o- -

1 l;~~~ren- " ,-

Bujías

Figura 6-46. Esquema de una instalación de encendido por batería.

Borne 15 4

directriz

Figura 6-47. Constitución y esquema de una bomba de encendido.


• Los bornes terminales de batería oxidados, bornes de conexión flojos, contactos de interruptor requemados y conducciones eléctricas defectuosas aumehtan la resistencia de los conductores y son muchas veces la causa de que falle la instalación de arranque.

• Es recomendable que para arrancar se desconecten todos los demás elementos consumidores de electricidad.

6.3.2. Instalaciones de encendido

En todos los motores Qtto la mezcla de combustible y aire se enciende por acción externa. Esto se realiza por medio de una chispa eléctrica que produce la instalación de encendido. La chispa ha de encender la mezcla de combustible y aire en el instante preciso, en todas las condiciones de funcionamiento. Para esto la tensión de batería de 6 V, o bien de 12 V, se transforma a la tensión de encen· dido de aproximadamente 6000 V a 24000 V, con el fin de que puede saltar una chispa en los electrodos de la bujía. Además, el punto dE encendido tiene que ajustarse automáticamente, conforme a las res· pectivas condiciones de revoluciones y de carga.

6.3.2.1. Instalaciones de encendido por bobina y ruptor mecánicc

Constan del interruptor de encendido, la bobina de encendido, el dis· tribuidor de encendido con ruptor, el condensador de encendido, lO! dispositivos de avance automático del punto de encendido por fuer· za centrífuga y por depresión y las bujías (fig. 6-46). Como fuente de energía se emplea la batería (instalación de encendido por batería)

Bobina de encendido. Tiene el cometido de transformar la ten· sión de batería a la tensión de encendido necesaria. En este caso le energía de encendido se acumula brevemente y luego se entrega a lal bujías en forma de descarga de alta tensión a través de los cables de encendido. La bobina de encendido es en principio un transforma· doro El núcleo consta de chapa de hierro en láminas. Sobre el núclec se encuentra el arrollamiento de alta tensión que es de alambre de co· bre aislado, delgado, y por encima el arrollamiento primario que es dE alambre de cobre aislado, más grueso (fig. 6-47). Un extremo del arro· lIamiento primario y un extremo del secundario están unidos entre sí 1 van conjuntamente al borne 1 , el extremo contrario del arrollamientc primario va al borne 1 5 Y el extremo contrario del arrollamiento secun· dario va al borne 4.

El circuito primario se abre y cierra por medio del ruptor. Procesos durante el cierre y la apertura del ruptor. Durante el cie·

rre fluye desde B+ a masa, pasando por el borne 30, el interruptor dE encendido, el borne 15 del primario, el borne 1 del primario y el par dE contactos del ruptor una corriente que crea un campo magnético en e arrollamiento primario. Durante la creación del campo magnético SE produce en el arrollamiento primario una tensión de autoinducciór dirigida en sentido contrario a la tensión aplicada y que por consi· guiente retarda la rápida creación del campo magnético. Al abrirse e par de contactos del ruptor el campo magnético trata de reducirse muy rápidamente e induce con ello en el arrollamiento primario un¡ tensión de autoinducción de 200 V a 400 V aproximadamente que tie-


El ángulo de giro del árbol del distribuidor, para el cual se cierran

los contactos del ruptor, se llama ángulo de cierre a. El ángulo de giro del árbol del distribuidor en que están abiertos

los contactos del ruptor se llama ángulo de apertura p. y = a+p

Frecuentemente el ángulo de cierre se indica también en porcentaje del ángulo y (fig. 6-53). En este caso el ángulo y corresponde

al 100%. Con el fin de garantizar que se separen con seguridad los contac

tos del ruptor, no debe descenderse de las siguientes distancias de

apertura máxima: 0,30 mm en los motores de cuatro cilindros, 0,25 mm en los motores de seis cilindros.

Cualquier modificación de la distancia de los contactos hace va

riar el ángulo de cierre y el punto de encendido.

Primeramente hay que ajustar la distancia de los contactos y con ello el ángulo de cierre y después el punto de encendido.

La disminución de la distancia de los contactos produce un aumento del ángulo de cierre y simultáneamente un retraso del punto de encendido.

El aumento de (a distancia de contactos produce una disminución del ángulo de cierre y simultáneamente un adelanto del punto de encendido.

Cuando los contactos ya están adaptados entre sí no es posible ajustar el ángulo de cierre con una galga o calibre de espesores, a causa de la deformación de las superficies de contacto por el desplazamiento de material entre los polos; cuando se trata de contactos nuevos tampoco se produce un valor muy preciso.

El ajuste preciso del ángulo de cierre sólo es posible con el empleo del aparato de medición del ángulo de cierre electrónico (página 546).

Bobinas de encendido de alta potencia. Estas bobinas se construyen para alta tensión de encendido y para alto número de chispas.

Para conseguir un número de chispas por minuto más alto con alta tensión de encendido, es necesario que la corriente primaria sea mayor y además ascienda más rápidamente (fig. 6-54).

Esto se consigue mediante las siguientes medidas: La corriente primaria aumenta por cuanto se reduce la resistencia del arro

llamiento primario mediante el empleo de un alambre de cobre más grueso. Se consigue un ascenso más rápido de la corriente y con ello también un

ascenso más rápido del campo magnético en la bobina de encendido, mediante el empleo de materiales especialmente aleados para el núcleo de hierro, que opongan una resistencia menor a la variación del campo magnético.

Con tensión de autoinducción reducida la corriente primaria asciende asimismo más deprisa. La tensión de autoinducción va reduciéndose con el cuadrado del número de espiras, es decir si el número de espiras se reduce a la mitad la tensión de autoinducción será solamente la cuarta parte de su valor primitivo. La reducción del campo magnético mediante la reducción del número de espiras se compensa de nuevo mediante elevación de la corriente primaria.

Durante el funcionamiento la corriente primaria fluye sólo brevemente a causa de la apertura y cierre permanentes de los contactos del ruptor; además, la tensión de autoinducción impide que se consiga el valor máximo de la corriente primaria, que se denomina también corriente de reposo (fig. 6-55).

533

l.-cilindros S-cilindros 6-cilindros 8-cilindros % Grados % Grados % Grados % Grados

45 30 55

50 35 65

50 45 60 30 55 40

70

55 50 60 65

45 40

75

60 65 70 55 35

50 80 70

65 75 45

60 75 85

70 55 80

Figura 6-53. Ángulo de cierre en % y en grados.

Bobina de encendido de alta

~ .~ 1--'-+--'----=------Cl> .,

.~ .~ ua. Bobina de encendido normal

sin resistencia adicional

Tiempo t

Figura 6-54. Transcurso de la corriente primaria.

Contactos del ruptor Cerrados Abiertos Cerrados Abiertos

~~==~t===~==~~ Cl> ... ., c: .-Cl> ~

'E E 0'ul5.

Figura 6-55. Transcurso de la corriente primaria con frecuencias diferentes de chispas.

534

Resistencia adicional

T

! 1 1 Figura 6-56. Instalación de encendido por ponteo de la resistencia adicional para el arranque.

15 ''Y'-

30

+ T I

....L

-1 R2~ R,

J S 1---0--

1 ~lHIH Corriente Corriente primaria de mando

Figura 6-57. Instalación de encendido transistorizada gobernada por contactos.


Una corriente primaria mayor tiene también como consecuencia mayores pérdidas de calor en el arrollamiento primario. Para hacer que la bobina de encendido sea segura a la corriente de reposo. la corriente primaria tiene que limitarse por medio de una resistencia adicional de 1 a 2 n. La resistencia adicional descarga térmicamente la bobina de encendido. porque una parte del calor se produce en ella y puede evacuarse fácilmente.

Al arrancar el motor desciende la tensión de la batería. por lo cual la tensión de encendido y con ello la potencia de encendido. descienden también. Si se pontea la resistencia adicional mediante un relé (fig. 6-56). o de un par de contactos especiales en el conectador magnético del arrancador. se compensa la caída de tensión de la batería y asciende por lo tanto la tensión de encendido durante el proceso de arranque.

6.3.2.2. Encendido por bobina transistorizado

En una instalación de encendido por bobina convencional la potencia y la tensión de encendido están limitadas por la capacidad de carga eléctrica y mecánica de los contactos del ruptor. Las instalaciones de encendido por bobina transistorizado tienen una alta tensión de encendido hasta los números de revoluciones del motor más altos. Los componentes electrónicos trabajan sin inercia. no necesitan mantenimiento y tienen gran duración.

Hay instalaciones de encendido por bobina transistorizado de gobierno por contactos y de gobierno sin contactos.

Encendido por bobina transistorizado gobernado por contactos. La corriente primaria de aproximadamente 9 A se conecta mediante el transistor T. El contacto del ruptor S gobierna el transistor(fig. 6-57). Tan pronto como se cierra el contacto del ruptor S fluye una corriente de mando de aproximadamente 1 A a masa a través del emisor E. la base B y el contacto del ruptor S. Debido a esto el transistor pasa a ser conductor y ahora fluye la corriente primaria con aproximadamente 9 A a masa a través del emisor E. el colector e y el arrollamie~to primario. A causa de la baja inductividad del arrollamiento primario (pequeño número de espiras) se crea muy rápidamente un fuerte campo magnético.

En el instante de encendido el ruptor interrumpe la corriente de mando. El transistor bloquea entonces la corriente primaria. porque ya no es conductor el «tramo» emisor E-colector e.EI campo magnético desaparece rápidamente. ya que a causa del transistor no puede producirse chispa de arco inverso. De este modo los contactos del ruptor no se desgastan.

Encendido por bobina transistorizado sin contactos. El gobierno del encendido por bobina transistorizado sin contactos de ruptura mecánico y con un transmisor de impulsos de encendido. tiene las siguientes ventajas: no hay desgaste y por lo tanto no es necesario el mantenimiento. el punto de encendido puede fijarse más exactamente a cualquier número de revoluciones y en todos los estados de carga del motor; no se produce prácticamente ninguna variación del punto de encendido en tanto el distribuidor de encendido esté mecánicamente en orden.

El transmisor de impulsos de encendido tiene el cometido de producir sin contactos los impulsos de mando. Estos impulsos se conducen a la unidad de mando electrónica. con lo cual se provoca la chispa en el instante de encendido.


Según sea el tipo de transmisorde impulsos de encendido, se distinguen transmisores de inducción y transmisores Hall.

Encendido por bobina transistorizado con transmisor de inducción. El imán permanente, el arrollamiento de inducción y el núcleo constituyen el estátor. En el árbol del distribuidor está dispuesto el rotor (rueda transmisora de impulsos). El núcleo y la rueda transmisora de impulsos son de acero magnético dulce, es decir, fácilmente magnetizable. El rotor y el estátor tienen apéndices en forma de dientes (fig. 6-58).

Al girar el rotor va variando el intersticio existente entre los dientes del rotor y los dientes del estátor. Debido a ello varía periódicamente el campo magnético en el arrollamiento de inducción y se induce una tensión (fig. 6-59).

La tensión máxima se induce en el instante en que los dientes del rotor están frente a los dientes del estátor. Si continúa girando el rotor, aumenta el intersticio entre los dientes y la tensión cae en forma empinada. Mediante la caída de tensión en el transmisor se provoca el choque de corriente de descarga en el aparato de formación de impulsos de encendido.

Encendido por bobina transistorizado con transmisor Hall (TSZh). El transmisor Hall (fig. 6-60) es un interruptor de mando electrónico cuya acción se basa en el efecto Hall. Sirve como transmisor de impulsos que provoca el choque de corriente de descarga en el aparato de formación de impulsos de encendido.

El transmisor Hall consta de la barrera magnética (imán permanente con piezas conductoras magnéticamente blandas) así como de un circuito de semiconductores integrados denominado Hall-IC. Por IC (Integrated Circuit) se entiende un microcircuito electrónico en el que los más diferentes componentes electrónicos están enlazados entre sí de forma inseparable en el' espacio más pequeño posible.

El rotor del distribuidor está configurado como rotor de diafragmas, cuyo número de diafragmas corresponde al de cilindros del motor. El ancho de diafragma b corresponde al ángulo de cierre y no puede variar. El rotor de diafragmas se mueve en el entrehierro de la barrera magnética.

El efecto Hall aparece en una capa semiconductora circulada por la corriente (capa Hall H) (fig. 6-61). Cuando existe un campo magnético perpendicular a la capa Hall H se produce entre las superficies de contacto A una tensión, la tensión Hall UH• La altura de la tensión Hall depende de la intensidad del campo magnético.

Cuando entra un diafragma del rotor en el entrehierro de la barrera magnética, el campo magnético se desvía del circuito integrado Hall; en el circuito integrado Hall se verifica que la tensión Hall UH "" O. El circuito integrado Hall ha desconectado. Cuando el diafragma sale del entrehierro, el campo magnético choca sobre la capa Hall, existe nuevamente tensión Hall y el circuito integrado Hall conecta. En el instante de la conexión el circuito integrado Hall emite el impulso que provoca el choque de corriente de descarga en el aparato de formación de impulsos de encendido.

6.3.2.3. Encendido por condensador de alta tensión

Recibe también el nombre de encendido por tiristor. El aparato de distribución se compone del elemento de carga, el

condensador acumulador, el tiristor que hace de interruptor de potencia y el transformador de encendido. En el elemento de carga se trans-

Imán permanente,

Entrehierro variable

535

Arrollamiento de inducción con núcleo

Rueda transmisora de impulsos

Figura 6-58. Transmisor de inducción (esquema funcional).

Tiempo -t

Figura 6-59. Transmisor de inducción - Transcurso temporal de la tensión de inducción.

Diafragma de ancho b

Figura 6-60. Transmisor Hall (esquema funcional).

Campo magnético

I 1,1 Superficie de contacto

Capa Hall Superficie de contacto

Figura 6-61. Efecto Hall.

536

,-I I

.....L..

Condensador acumulador

·+1-~I

~orriente 1 de carga ,

Elemento r.h de carga

i i . .J

1 Transfor, mador de

...... ~>--___ .... _L......;~_...J encendido El tiristor bloquea la corriente de descarga

Figura 6-62. Proceso de carga en el encendido por condensador de alta tensión.

+ T

I I

.....L.. t Corriente

de descarga

Descarga a través del tiristor

Figura 6-63. Proceso de descarga en el encendido por condensador de alta tensión.

Encendido condensador

.g 20 I-'--+-~ .¡¡;

!15r-~---r--+---T

'ª 10 1---+-+ ~ 5r--+-+--+--r-~-+--4

rpm °0~~~6~OOO~~~12~OO~0~lA~m-in-l~8~OO~O

Número de chispas-

Figura 6-64. Alta tensión en dependencia del número de chispas.

Encendido JY " ':;;:::] - condensador--;1 ---+- /-~/ - l~~didO ruptor

- -/r.7.:Éncendido' -7í translstorozado / 1 ¿;.-

I


forma la tensión continua en tensión alterna, se. eleva aproximadamente a 400 V, se rectifica y se carga con ella el condensador acumulador (fig. 6-62).

En el instante de encendido se activa el tiristor a través de un ruptor o de un transmisor de impulsos de encendido sin contactos; el tiristor se enciende y pasa con ello a ser conductor. El condensador se descarga bruscamente en el arrollamiento primario(fig. 6-63). El choque de corriente de descarga produce en el arrollamiento secundario una alta tensión de inducción, es deicr la tensión de encendido. El tiristor bloquea de nuevo cuando el condensador está casi descargado. En el estado de bloqueo se carga nuevamente el condensador.

6.3.2.4. Comparación de los sistemas de encendido

Alta tensión. La instalación de encendido por condensador de alta tensión presenta en todos los números de revoluciones una tensión de encendido uniformemente alta, mientras que la tensión de encendido en la instalación de encendido por bobina transistorizado y especialmente en las instalaciones de encendido por bobina con interruptor de la corriente primaria mecánico cae fuertemente cuando es grande el número de chispas. Especialmente en revoluciones del motor muy bajas y altas se puede aumentar la tensión de encendido en los dos últimos sistemas con la instalación de una bobina de encendido de alta potencia con resistencia adicional y ponteo de la misma durante el proceso de arranque del motor (fig. 6-64).

Ascenso de la tensión (fig. 6-65). El valor máximo de la tensión secundaria se consigue en el encendido por condensador de alta tensión aproximadamente después de 10p..s, en los dos sistemas con bobina una vez transcurridos de 130 p..s a 170p..s. Debido a esto se reduce mucho la sensibilidad del encendido por condensador de alta tensión contra pérdidas por corriente de fuga, es decir durante el ascenso de la tensión -todavía no ha saltado la chispa de encendido- no se pierde energía eléctrica a través de capas conductoras formadas por los residuos de la combustión en el pie del aislador'de la bujía.

Por la ausencia de pérdidas por derivación la chispa del encendido por condensador de alta tensión es tan rica en energía pero de tan corta duración (aproximadamente de 0,1 ms a 0,3 ms). A causa de la corta duración de la chispa esta instalación es sólo apropiada para determinados motores en los que en este corto tiempo se garantice un encendido de la mezcla de combustible y aire; por este motivo el encendido por condensador de alta tensión no es en muchos casos apropiado para adaptarlo posteriormente.

6.3.2.5. Peligros de accidente en las instalaciones de encendido con equipos electrónicos

Existe riesgo para la vida si se tocan partes del circuito primario y del circuito secundario que conducen corriente. Son instalaciones en las que cuando se trabaja en ellas hay que tomar medidas de seguridad

80 120 ",s 180 especiales. Tiempot-- Tales trabajos son: cambio de partes, como bujías, bobina de en-

-20 O 40

Figura 6-65. = 100%)

T cendido, distribuidor, contactos del ruptor, cables de encendido, o

ranscurso de la tensión (tensión máxima . .. bien el acopiamiento de Instrumentos de ensayo tales como el tacó-metro, la pistola estroboscópica, el oscilógrafo de encendido.


fundamentalmente, cuando se realizan trabajos en las instalaciones de encendido con equipos electrónicos se ha de desconectar el encendido o desembornar la batería.

6.3.2.6. Instalaciones de encendido electromagnético

Las magnetos o platos magnéticos se emplean predominantemente en las motos y en pequeños motores estacionarios, a causa de su construcción compacta. Generalmente se trata de instalaciones de generador de volante magnético. Constan de una rueda polar rotativa dotada de imanes permanentes, del inducido de encendido con arrollamiento primario y arrollamiento secundario, del ruptor, del condensador de encendido y de una leva que gira con el número de revoluciones del cigüeñal (fig. 6-66).

La rueda polar rotativa induce con sus polos norte y sur dispuestos alternativamente una tensión en el arrollamiento primario. Cuando están cerrados los contactos del ruptor pasa por el arrollamiento primario del inducido de encendido una corriente que produce un campo magnético (fig. 6-66a y b). El ruptor se abre en él instante de mayor intensidad de corriente, es decir cuando es máximo el campo magnético en el arrollamiento primario. Este es el caso cuando en virtudode la posición de la rueda polar cambia bruscamente el sentido del campo magnético en el inducido de encendido (fig. 6-66c). Debido a la rápida variación del campo magnético se induce una alta tensión en el arrollamiento secundario. El condensador de encendido conectado en paralelo con el ruptor, impide la formación de chispas en los contactos del ruptor y acelera la descomposición del campo magnético. Dado que la leva gira con el número de revoluciones del cigüeñal, se produce una chispa de encendido a cada vuelta de éste. Esto responde a las exigencias que se dan en los motores de dos tiempos monocilíndricos. En el caso de los motores de cuatro tiempos monocilíndricos se produce a cada segunda vuelta del cigüeñal una denominada «falsa chispa» que cae precisamente en el tiempo de escape.

Para evitar que se produzca un retroceso durante la puesta en marcha, se arranca frecuentemente con encendido retardado. Mediante ajuste manual o porfuerza centrífuga se gira en sentido de giro la leva que está dispuesta móvil; debido a esto obtiene el motor de nuevo el necesario encendido adelantado.

Además de los volantes magnéticos gobernados por contactos hay también instalaciones de encendido electromagnético de semiconductores, gobernadas sin contactos. Hay instalaciones de encendido electromagnético de alta tensión por condensador e instalaciones de encendido electromagnético transistorizado.

Instalación de encendido electromagnético de alta tensión por condensador. En el inducido del generador de carga se induce mediante la rueda polar rotativa una tensión alterna que se rectifica y carga en el condensador acumulador (fig. 6-67).

En el instante de encendido el transmisor de impulsos de encendido produce una tensión y activa el tiristor. que pasa a ser conductor. El condensador se descarga bruscamente en el arrollamiento primario del transformador de encendido. El choque de corriente de descarga produce en el arrollamiento secundario una alta tensión de

537 Arrollamiento secundario Arrollamiento

Inducido

lB""

a

1 b

T c

Figura 6-66. Magneto o plato magnetico.

Transformador de encendido

Tiristor

Condensador acumulador--:::J:.-I

Inducido del

Generador de impulsos de encendido

inducción, es decir la tensión de encendido. Figura 6-67. Instalación de encendido electromagnético de alta tensión por condensador.

538

Barrera para las corrien-,-'==;=:;;!r-, tes de fuga

Bulón de conexión

Aislador

Masa de vidrio fund'do

Anillo junta

Rosca de atornillamiento

Electrodo central

Figura 6-68, Bujía,

Anillo junta

Instalación eléctricó

Distancia de contactos y punto de encendido. El pistón tiene qu. encontrarse en la posición dada (medida por el ángulo en grados del cigüeñal, bien por mm de carrera, antes del punto muerto superior). La distancia de lo: contactos del ruptor se ajusta al valor preestablecido por medio de una galg' de espesores exenta de grasa. Esta distancia se halla entre 0,3 mm ' 0,45 mm. Una vez realizado el ajuste se ha de fijar el yunque con el tornillo d. fijación sobre el portacontactos. Tras esto se hace girar la placa del inducido una vez sueltos los tornillos de fijación, hasta que se alcanza la posición en 1, que abren los contactos.

El punto de encendido no puede ~justarse en ningún caso mediante varia ción de la distancia de los contactos.

6.3.3. Bujías

La bujía (fig. 6-68) tiene la misión de suministrar las chispas para en cender la mezcla combustible-aire; las chispas saltan entre los elec trodos de la bujía. Con este objeto la bujía tiene que introducir biel aislada la tensión de encendido dentro de la cámara de combustión Las temperaturas de combustión son del orden de los 2500°C y la presiones de unos 60 bar. Como consecuencia de esto se compren de que se plantean muy elevadas exigencias al aislador y a los lec trodos.

Construcción

Como material para el aislador se emplea principalmente óxido d· aluminio (porcelana) y para los electrodos aleaciones de níquel-man ganeso, de hierro-cromo, de plata o de platino. El electrodo central el bulón de conexión pueden estar unidos con una masa fundida de vi drio eléctricamente conductora. De esta forma se logra la estanquei dad al gas entre el bulón de conexión y la cámara de combustiór

Los motores de automóvil se diferencian en lo referente a su cal ga, compresión, potencia por unidad de cilindrada, refrigeraciór ajuste del carburador y consumo específico de combustible. Debido esto no es posible emplear las mismas bujías en todos los tipos d motores. Por lo tanto las bujías tienen que adaptarse a las diferente condiciones de funcionamiento de los distintos tipos de motor. So criterios importantes el valor térmico, la distancia entre electrodos la situación de los electrodos en la cámara de combustión.

El valor térmico es un dato que indica la capacidad de carga ca respecto a las temperaturas de la bujía durante el servicio.

Se ha elegido el valor térmico correcto cuando la bujía en funcic namiento alcanza muy rápidamente su temperatura de autolimpiez que va de 400°C a 500°C y no sobrepasa los 800°C a plena carga. Un vez alcanzada la temperatura de autolimpieza se garantiza que arda los residuos tales como el aceite carbonizado; el pie del aislador pel manece limpio. No pueden formarse pérdidas en la potencia de er cendido por corrientes de fuga.

Si la temperatura del pie del aislador asciende por encima de lo 800°C, el valor térmico de la bujía se ha elegido demasiado bajo, e decir que el pie del aislador muy calentado puede producir encend dos por incandescencia incontrolados, que bajo ciertas circunstar cias pueden destruir el motor.


Si la temperatura queda por debajo de la de autolimpieza se ha elegido demasiado alto el valor térmico de la bujía, es decir que el pie del aislador se ensucia.

La forma del pie del aislador determina el valor térmico de una bujía (fig. 6-69),

Un pie de aislador largo tiene como consecuencia una reducida descargadel calor; la bujia se calienta, es decir tiene un valor térmico bajo.

Un pie de aislador 'corto tiene como consecuencia una elevada descarga del calor; la bujía permanece fría, es decir tiene un valor térmico alto.

Del aspecto de una bujía desenroscada después de haberfuncionado algún tiempo pueden sacarse consecuencias sobre el correcto trabajo de la bujía y del motor. En circunstancias normales el aislador tiene que tener un color que varíe entre el pardusco y el amarillo claro; los electrodos deben tener color gris claro.

R0!l118i~¡ pilli'i5J 0~ '~r .. bajo

"La rosca de la bujía no debe estar aceitada. () La bujía debe, en lo posible, colocarse con la mano y apretarse

con la llave que existe para ello. o Las bujías, especialmente en el caso de motor caliente, no deben

apretarse demasiado fuertemente. Existe peligro de deterioro de la rosca en la cabeza del cilindro.

oA más tardar, después de los 15000 km debe renovarse el juego de bujías.

6.3.4. Instalaciones de precalentamiento

La instalación de precalentamiento ayuda a arrancar los motores diesel. En los motores con antecámara y cámara de turbulencia, se emplean bujías de espiral incandescente o bujías de espiga incandescente; su misión es posibilitar el autoencendido de la mezcla de combustible y aire e n el motor diesel frío por aumento adicional de la temperatura del aire. Para calentar el aire de aspiración en los motores diesel con inyección directa pueden emplearse bridas de calefacción. Por lo general, la instalación de precalentamiento está deconectada cuando el motor ya está en marcha. En algunos tipos de vehículo tiene que seguir funcionando la instalación de incandescencia todavía durante la fase de calentamiento del motor.

Instalación de precalentamiento con bujías de alambre incandescente. Las bujías de alambre incandescente, la resistencia adicional y el comprobador del precalentamiento, están conectados en serie (fig. 6-70). Hay tantas bujías incandescentes como cilindros tenga el motor. Por medio de la resistencia adicional y del comprobador del precalentamiento se adapta la resistencia total de la instalación de precalentamiento a la tensión de la batería.

El interruptor de puesta en marcha tiene dos etapas. En la primera etapa (etapa de precalentamiento) están conectadas todas las resistencias del circuito. Cuando las bujías incandescentes han alcanzado la temperatura correcta, el comprobador del precalentamiento toma el color amarillo claro; ahora entra la segunda etapa (etapa de arran-

539

Figura 6-69. Descarga térmica en el pie del aislador.

Conmutador de precalentamiento

Comprobador del precalentamiento

30<}----..J

cia adicional

r+ '1 Interruptor de Bujías de ala~bre

I T I arranque incandescentIJ ,-L,

L=:f.J

Figura 6-70. Instalación de precalentamiento con bujías de alambre incandescente.

540

Tuerca de conexión

Arandela

resorte~~~rl;~~~~:J

Conducción

Cuerpo ae la bujía

Anillo de junta

Capa aislante

Alambre inndescente

Figura 6-71. Bujía de alambre incandescente.

Conmutador de precalentamiento

Comproba-

L---1~-.¿,15 ,dor del preca_~ lentamiento

Bujía de espiga incandescente

Figura 6-72. Instalación de precalentamiento con bujías de espiga incandescente.

Tubo incandescente Espiral incan-soldado a espi- descente ral incandescente

Masa cerámica de relleno

Perno de conexión junta

Figura 6-73. Bujía de espiga incandescente.

50 50 Resistencia

Interruptor d. 30 Bujr~s de arranque espiga

¡ncande

.F-I+++r - - lSadiCiona,

l...f:.J cente

Figura 6-74. Instalación automática de precalentamiento por incandescencia.


que). El comprobador del precalentamiento se pontea y al mismo tiempo se conecta al arrancador. A causa de la gran absorción de corriente desciende la tensión de la batería. Con el fin de que las bujías incandescentes sigan con la misma potencia la caída de tensión que ha tenido lugar se compensa ponteando el comprobador del precalentamiento.

Cuando hay una interrupción en el circuito de corriente falla toda la instalación de precalentamiento.

Bujías de alambre incandescente. En la bujía de alambre incandescente (fig. 6-71) se encuentran, aislados entre sí, el cuerpo de conexión y el vástago de conexión. El alambre incandescente de una aleación para resistencias especialmente compuesta para resistir a los esfuerzos térmicos y químicos en el motor, lleva conectado uno de sus extremos al vástago de conexión y el otro al cuerpo de conexión. La potencia térmica es del orden de 45 W a 70 W. Se fabrican bujías para tensiones nominales de 0,9 V, 1,2 V, 1,4 V Y 1,9 V.

Instalación de precalentamiento con bujías de espiga incandescente. El proceso de precalentamiento por incandescencia se efectúa del mismo modo que en una instalación dotada de bujías de alambre incandescente (fig. 6-72). Si no existe comprobador de precalentamiento, hay que soportar la caída de potencia de las bujías de espiga durante el proceso de arranque del motor.

Las bujías de espiga incandescente (fig. 6-73) tienen un cuerpo de calentamiento con resistencia elevada. El alambre incandescente en forma de espiral está alojado en un tubo incandescente altamente resistente al fuego y va aislado y embebido a prueba de oscilaciones, en un relleno cerámico. La potencia térmica es de 100 W a 120 W. Se emplean bujías de espiga incandescente para tensión nominal de 10,5 V o bien de 22 V conectadas en paralelo y en conexión con un comprobador de precalentamiento conectado en serie; se emplean bujías de espiga incandescente para 12 Vy 24 V cuando la comprobación del precalentamiento se efectúa por medio de una lámpara de incandescencia conectada en paralelo.

I~stalación de precalentamiento automática. El proceso de precalentamiento por incandescencia puede gobernarse también por circuitos de relés o por circuitos electrónicos.

En el ejemplo de la figura 6-74 por las bujías de espiga incandescente conectadas en paralelo pasa la corriente en la segunda etapa del interruptor de puesta en marcha él través de una resistencia adicional. Tan pronto como se cierra el interruptor bimetal en la resistencia adicional, se enciende la lámpara indicadora. Al mismo tiempo obtiene tensión el relé I con lo cual obtiene asimismo tensión el relé 11 y se acciona el interruptor magnético del arrancador.

6.3.5. Alumbrado

Sólo podrán instalarse los dispositivos de alumbrado prescritos y declarados admisibles.

Dispositivos de alumbrado prescritos: faros para luz de carretera y de cruce, luces de posición, luces traseras, alumbrado de las placas de matrícula, luces indicadoras de dirección de marcha y luces de freno.

Dispositivos accesorios de alumbrado admisibles: luces anti-


niebla, luces de mareha atrás, proyectores orientables, luces de estacionamiento, luces traseras antiniebla.

Los dispositivos de alumbrado dispuestos por duplicado han de estar dispuestos simétricamente respecto al plano longitudinal del vehículo y en un mismo plano horizontal. Tienen que encenderse simultáneamente y con la misma intensidad, con excepción de los indicadores de dirección de marcha (intermitentes) y de las luces de estacionamiento.

Se emplean sistemas de faros con un marcado límite claro-oscuro, tanto si se trata de luz de cruce simétrica como asimétrica (fig. 6-75).

Un faro consta de anillo soporte con el dispositivo de ajuste, de fuente luminosa, reflector o parábola y cristal de dispersión. El reflector está configurado como espejo parabólico; su superficie interior pulida está metalizada en vacío con una delgada capa de aluminio que refleja los rayos luminosos.

Luz de carretera (fig. 6-76). Se enciende el filamento de luz de carretera que se halla exactamente en el foco del espejo parábolico. La luz se refleja y forma un haz que sale paralelo al eje del faro. Gracias a esta concentración de rayos la intensidad de la luz en la zona del haz se eleva aproximadamente mil veces con respecto a la de la lámpara de incandescencia sin reflector. Mediante los cilindros o prismas incrustados en el cristal de dispersión se consigue que salga también hacia los lados y hacia abajo algo de luz, con el fin de que pueda alumbrarse suficientemente la calzada en la zona inmediatamente delante del vehículo y en el borde lateral.

Luz de cruce (fig. 6-76). Se enciende el filamento de luz de cruce que se halla delande del foco del espejo parabólico, con lo cual todos los rayos luminosos se reflejan con cierta inclinación hacia abajo respecto al eje del espejo. Con el fin de que no salgan rayos luminosos hacia arriba, está dispuesta una caperuza debajo del filamento para luz de cruce. Mediante esta caperuza se impide que incidan rayos luminosos en la mitad inferior del reflector y se proyecten hacia arriba. Por medio de la caperuza se efectúa la nítida delimitación claro-oscuro de la luz de cruce.

,La distribución asimétrica de la luz de cruce en la que ésta en la mitad izquierda del faro se refleja horizontalmente y en la mitad derecha hacia arriba un ángulo de 15°, se obtiene recortando algo la caperuza por el lado izquierdo (fig. 6-77), Y con un cristal de dispersión que tiene un determinado sector dotado de elementos refractores especiales (fig. 6-78).

541

Figura 6-75. Límite claro-oscuro en la luz de cruce.

Luz de carretera conectada Luz de cruce conectada

Figura 6-76. Luz de carretera y luz de cruce.

Figura 6-77. Ubicación de partes de una lámpara de incandescencia para luz de cruce asimétrica. Figura 6-78. Cristal de dispersión para luz de cruce

asimétrica.


Lámparas de halógeno (fig. 6-79). Estas lámparas tienen una intensidad de alumbrado mayor que las lámparas normales, conseguida por elevación de la temperatura del filamento. La bombilla es de vidrio de cuarzo, de dimen-

Cristal de sionas muy pequeñas y por la incandescencia del alambre de wolframio soporta una temperatura de aproximadamente 300°C. El gas de su interior lleva

de incandescencia H4 además un halógeno (yodo o bromo). El wolframio que se evapora del filamento incandescente se une a 600°C con el halógeno formando un compuesto halógeno gaseoso que se disocia de nuevo en halógeno y wolframio a temperatura más alta, o sea en la proximidad del filamento. El wolframio se deposita en el filamento y éste se regenera; la bombilla permanece transparente ya que no puede depositarse wolframio evaporado en la superficie fría. A causa de la alta temperatura de la bombilla y de la densidad lumínica hay que emplear reflectores y cristales de dispersión especiales cuando se cambia de lámparas de incandescencia convencionales a lámparas de halógeno.

Los faros libremante montados se ajustan mediante articulaciones de rótula y los incorporados mediante tornillos de ajuste. El ajuste se realiza generalmente con aparatos ópticos.

Caperuza Las lámparas de incandescencia y los espejos no deben tocarse con los dedos desnudos. La lámpara de incandescencia se coge preferentemente con

Figura 6-79. Faro con lámpara H4 (halógena). el papel del empaquetado o con un paño limpio y seco por la parte de la bombilla y se coloca.

490

o Lámparas intermitentes

Conectador de intermitencia delanteras Emisor intermitencia

.490

traseras

Figura 6-80. Conexión de la instalación de luces intermitentes.

Filamento térmico

Figura 6-81. Impulsor de luz intermitente de comienzo por oscuro.

6.3.6. Instalaciones de señalización

El conductor debe poder indicar de modo claro a los demás usuarios de la carretera sus intenciones en relación con su comportamiento en el tráfico. Para indicar una variación en la dirección de marcha se utilizan los intermitentes, y para prevenirel caso de peligro la bocina. Un frenazo se señala con la luz de freno, la intención de adelantar puede, fuera de poblaciones, hacerse conocer mediante destellos con las luces de carretera. En el vehículo averiado y parado en la carretera se usa la instalación de luces intermitentes de emergencia.

Indicadores de dirección de marcha (intarmitentes). Para el ac· cionamiento de las luces intermitentes se emplean impulsores de luz intermitente térmicos y electrónicos. La figura 6·80 muestra el circui· to de una instalación de luz intermitente. La frecuencia de intermi· tencia tiene que ser de 90 ± 30 impulsos por minuto.

Impulsores de luz intermitente de comienzo por oscuro (fig. 6-81). En los impulsores de luz intermitente térmicos de comienzo por oscuro, los contactos del interruptor están abiertos cuando no hay corriente. Si se acciona el interruptor de mando de luces intermitentes pasa la corriente del borne 49, a través del impulsor de luz intermitente, el filamento térmico, la resistencia yel arrollamiento del electroimán, al borne 49a y desde éste a masa a través del interruptor de intermitentes de dirección (posición derecha o izquierda) y de las luces intermitentes.

A causa de la alta resistencia del filamento térmico las luces intermitentes no alumbran inmediatamente (comienzo por oscuro); el filamento térmico se calienta y se dilata, y la fuerza de resorte de la armadura cierra los contactos. El filamento térmico y la resistencia se pontean, se encienden las luces intermitentes y la iJltensa corriente en el arrollamiento del electroimán refuerza la presión de los contactos. Al mismo tiempo la armadura de control conecta la lámpara del indicador en el cuadro de control. El filamento térmico que se ha quedado sin corriente, se enfría de nuevo y se contrae. La fuerz!l de resorte y la fuerza magnética se vencen y la armadura abre los contactos. Las luces intermitentes se apagan, al igual que la lámpara de control, ya que la corriente en el arrollamiento del electroimán se ha quedado nuevamente pequeña a causa de la gran resistencia del filamento térmico. .


Si falla alguna luz intermitente. la corriente en el arrollamiento del imán es demasiado pequeña para atraer la armadura de control y la lámpara del indicador permanece apagada.

Impulsor de luz intermitente de comienzo por claro (fig. 6-82). En los impulsores de luz intermitente térmicos de comienzo por claro los contactos del interruptor están cerrados cuando no hay corriente. Al accionarse el interruptor de mando de luces intermitentes se encienden inmediatamente las luces intermitentes (comienzo por claro). El campo magnético del arrollamiento atrae a la armadura y se cierran los contactos y circula la corriente por el filamento térmico conectado a masa. El filamento térmico se dilata debido a esto. se abren los contactos del interruptor y se apagan las luces intermitentes. La armadura vuelve ahora a reposo. el filamento térmico ya no está circulado por la corriente y se enfría. cerrándose de nuevo los contactos del interruptor. El proceso se repite.

Cuando falla una luz intermitente se eleva la frecuencia de intermitencia. Impulsor de luz intermitente electrónico. Como emisor de frecuencia de

intermitencia se utiliza un circuito electrónico (multivibrador) en cuya salida está conectado bien un relé electromecánico o un transistor de potencia. para gobernar la corriente de trabajo de las luces intermitentes.

Bocina

La bocina (fig. 6-83) consta de un electroimán, un inducido susceptible de entrar en vibración con resorte plano, disco de resonancia, membrana y un ruptor accionado por el inducido. Al ruptor se le ha conectado en paralelo un condensador para evitar la formación de chispas.

Al apretar la bocina (cierre de circuito) el inducido es atraído por el electroimán. Inmediatamente antes de que choque contra el núcléo del electroimán interrumpe nuevamente la corriente.

Las vibraciones que se producen en el choque obtienen por el disco de resonancia su tono y son radiadas por la membrana. Al rebotar se cierra nuevamente el ruptor y el juego se repite mientras permanece cerrado el circuito de corriente.

La absorción de potencia de una bocina es de 25 W a 30 W. La suspensión elástica de la bocina es condición indispensable para una buena radiación sonora.

6.3.7. Relé (contactor)

Se entiende por relé un interruptor electromagnético en el que los contactos se accionan por medio de una bobina de electroimán (fig. 6-84). La corriente de mando para accionar el electroimán es de 0,2 A a 1 A, según sea el relé. A través de los contactos pueden conectarse grandes corrientes de trabajo (de hasta 2000 A por el relé de acoplamiento del arrancador). El empleo de relé tiene la ventaja de poder mantener corta la línea de unión muy solicitada y con gran sección transversal entre el generador de tensión y los consumidores, mientras que puede ser correspondientemente larga la línea de mando poco solicitada entre el interruptor de accionamiento y la bobina del relé.

Según sea la disposición de los contactos se distinguen relés de contacto de trabajo, relés de contacto en reposo y relés de contacto alterno (fig. 6-84). .

543

Filamento térmico C2h rr--- ---

I I . _J

Figura 6-82. Impulsor de luz intermitente de comienzo por claro.

Tapa mducido

Figura 6-83. Bocina.

1-----------,

I I L_ _J

88 86 85 880 De contacto de trabajo. l------l

LliL1J 87 86 85 870 De contacto en reposo.

1-----------,

I I L_ _J

87 86 85 880 870 De contacto al~erno.

Figura 6-84. Relé.


Radio

En el automóvil se montan aparatos especiales. Para el funcionamiento de aparatos de radio tienen que eliminarse de toda la instalación eléctrica del automóvil las posibles perturbaciones. ya que todos los puntos de la instalación en que se producen chispas actúan como emisoras de perturbaciones. Es recomendable antes de arrancar el motor desconectar el aparato de radio.

Preguntas de repaso

1. ¿Cómo se determina el estado de carga de una batería? 2. ¿Cómo se conecta una batería para cargarla? 3. ¿Cómo se compensan las pérdidas de ácido producidas por

evaporación y desprendimiento de gas? 4. ¿Qué valor tiene que tener la densidad del ácido cuando la

batería está cargada por completo? 5. ¿Cómo está constituido un generador de corriente continua? 6. ¿Qué ventajas ofrece el generador trifásico con relación al

generador de corriente continua? 7. ¿Qué misión tiene el regulador? 8. ¿Qué misión tiene el interruptor de corriente inversa (disyun

tor) en el regulador para el generador de corriente continua? 9. ¿Cómo está constituido un diodo semiconductor?

10. Citar los dos tipos de arrancador más importantes. 11. ¿Qué tipo de motor eléctrico se emplea para el arranque?

12. ¿En qué orden de magnitudes está la absorción de corriente en el momento del arranque?

13. Citar las principales partes de una instalación de encendido por bobina y ruptor.

14. ¿ Por qué se necesita un condensador puesto en paralelo con los contactos del ruptor?

15. ¿Qué ocurre cuando se varía la distancia entre los contac-tos?

16. ¿Qué se entiende por ángulo de cierre? 17. ¿Cómo se mide el ángulo de cierre? 18. ¿Cómo se ajusta el punto de encendido? 19. ¿De qué modo se varía el avance del encendido? 20. ¿Qué diferencia existe entre bujías de alambre incandescente

y buías de espiga incandescente? 21. ¿Qué misión tiene un relé?

7. E I ensayo del motor

Se entiende por ensayo de un motor, o «test» de un motor, el empleo de un método de investigación cuyo objeto es determinar y localizar de modo rápido y barato las discrepancias que puede presentar con respecto a los valores de ajuste, así como los defectos y puntos débiles o flojos de cualquier clase que pueda presentar. En el caso de motores modernos de gran potencia, pequeñas discrepancias con respecto a los valores de ajuste prescritos se manifiestan ya de modo desfavorable en la potencia y el consumo. Por esta razón se necesitan para la revisión y el ajuste aparatos de ensayo. Debe realizarse una inteligente sucesión de ensayos con objeto de no tener que modificar mediciones o ajustes ya realizados.

7.1. Comprobación de la estanqueidad de la cámara de combustión

7.1.1. Comprobación de la compresión

La comprobación de la compresión se realiza con el comprobador de compresión, que generalmente va además provisto de un dispositivo trazador (fi9. 7-1). Con el aparato comprobador de compresión se toman mediciones comparativas de la compresión de cada una de las cámaras de compresión del motor.

En el ensayo hay que tener en cuenta lo siguiente:

a) Realizar el ensayo solamente a la temperatura de régimen del motor con objeto de que se tenga la correspondiente estanqueidad mediante la película de aceite entre el pistón y la pared del cilindro.

b) Desenroscartodas las bujías y hacergirar el motor brevemente con el arrancador con objeto de que por los taladros de las bujías puedan eliminarse todos los residuos de la combustión.

c) El cono de goma del comprobador de compresión hay que introducirlo a presión en el taladro de la bujía; pisar el pedal del acelerador para que la válvula de mariposa quede completamente abierta. En cada uno de los cilindros hacer girar el motor con el arrancador y el mismo número de carreras de compresión (de 5 a 10).

En caso de un estado impecable de las cámaras de combustión pueden diferenciarse unas de otras las compresiones de los distintos cilindros muy poca cosa (como máximo 2 bar). La compresión indicada tiene que estar comprendida según el tipo de motor y el tipo de fabricación del comprobador, en los motores Qtto entre 6 bar y 12 bar, en los motores Diesel entre 12 bar y 25 bar (fi9. 7-2).

Si se presentan diferencias de presión entre los distintos cilindros, el defecto que origina la pérdida de compresión puede

Figura 7-1. Comprobador de presión de compresión.

Figura 7-2. Diagrama de presión de compresión.

545

546

Agua de refrigeración

aire

Figura 7-3. Ensayo sobre la pérdida de presión de la compresión.

El ensayo del motor

conocerse inyectando algo de aceite de motores en la cámara de combustión del cilindro que se va a medir. Si se eleva la compresión será señal de que existe un desgaste en la pared del cilindro o en los aros del pistón. Si por el contrairo no hay aumento alguno en la compresión, podrán estar deterioradas las válvulas, los asientos de válvula, las guías de válvula, la culata o la junta de culata.

Si dos cilindros contiguos presentan una compresión igual, pero que es no obstante notablemente inferior a la compresión de los demás cilindros, podrá existir una grieta en la culata o también una falta de estanqueidad en la junta de culata entre ambos cilindros.

Si todos los cilindros presentan una compresión uniforme por debajo de 6 bar o 12 bar será señal de que existe un desgaste uniforme en todo el motor. Hay que comprobar si el motor puede rectificarse o si tiene que cambiarse.

7:1.2. Ensayo sobre la pérdida de presión de compresión

El ensayo sobre la pérdida de presión de compresión se realiza cuando después del ensayo de la compresión se sospecha de la existencia de una fuga o un escape en la cámara de combustión. El principio del ensayo consiste en comprimir el cilindro a ensayar con aire a presión. La pérdida de presión produdida por la fuga se señala en porcentaje, en el manómetro dispuesto al efecto.

El aparato para ensayar la pérdida de presión de compresión (fig. 7-3) tiene que conectarse a una red de aire a presión de 5 bar a 10 bary estar contrastado de acuerdo con las prescripciones del fabricante. La manguera del ensayo debe enroscarse en la rosca de la bujía del cilindro que va a ser ensayado. Para esto el pistón tiene que estar en el punto muerto superior de la carrera de compresión. La pérdida de presión no debe sobrepasar el valor que haya indicado el fabricante del aparato de ensayo. En caso de grandes faltas de estanqueidad puede determinarse el sitio defectuoso ya que el chorro de aire que se escapa produce ruido.

Si se tiene un escape de aire determinado en:

a) Codo de aspiración o en el carburador, será señal de que la válvula de admisión no es estanca.

b) Codo del escape o en el escape, la válvula de escape no es estanca. e) Boquillas de llenado de aceite u orificio para la varilla de medición, será

señal de que los aros de los pistones no cierran ya suficientemente. d) Boca de llenado del agua de refrigeraicón o agujero de la bujía del cilindro

contiguo, la junta de culata puede no ser estanca o también tener grietas la culata o el bloque motor.

7.2. Ensayo de la instalación de encendido

7.2.1. Verificación y ajuste del ángulo de cierre

De la magnitud del ángulo de cierre depende la altura de la tensión de encendido. Como el ajuste mediante una galga de espesores es muy inexacto, debería realizarse el ajuste de los contactos del ruptor únicamente con el verificador del ángulo de cierre. Los cables de

El ensayo del motor

ensayo del verificador del ángulo de cierre se conectan en los bornes 1 y 15 (fig. 7-4). Con el motor en marcha muestra el aparato el ángulo de cierre en porcentaje independientemente del número de cilindros. Pueden tomarse los siguientes valores de orientación para el ángulo de cierre: motores de 4 cilindros 53 % a 63 %, motores de 6 cilindros 60 % a 75 %, motores de 8 cilindros 70 % a 80 %. El ángulo de cierre puede también venir dado en grados. Para ello hace falta en el verificador del ángulo de cierre para cada número de cilindros de un motor una escala graduada propia. Entre el ángulo de cierre en grados y el ángulo de cierre en porcentaje existen las siguientes relaciones:

Ángulo de cierre en grados = 3,6 X Ángulo de cierre en %

Número de cilindros Ángulo de cierre en porcentaje =

Ángulo de cierre en grados X N.o de cilindros 3,6

Para el ajuste del ángulo de cierre se sacan la tapa del distribuidor y el rotor del mismo y se suelta el tornillo de apriete para los contactos del ruptor. Para el número de revoluciones del arranque se ajusta la distancia de contactos hasta que el ángulo de cierre coincida con el valor de ajuste prescrito. Hay que tener en cuenta que el ángulo de cierre después de un determinado tiempo de rodaje o adaptación puede agrandarse algo. Por esta razón los contactos deben ajustarse de tal modo que se tenga el valor inferior del ángulo de cierre.

Si se indica un ángulo mayor que el valorde ajuste prescrito, la distancia de contactos es demasiado pequeña; si el ángulo que se indica en el aparato es menor, la distancia de los contactos es demasiado grande.

Después del ajuste del ángulo de cierre hay siempre que ajustarde nuevo el punto (instante) de encendido, ya que cualquiervariación en el ángulo de cierre lleva consigo como consecuencia una variación en el punto de encendido.

Cuando el punto de encendido está correctamente ajustado y se aumenta el ángulo de cierre se produce un retardo en el encendido; si se disminuye el ángulo de cierre se presenta un avance en el encendido.

7.2.2. Verificación y ajuste del punto de encendido

El correcto ajuste del punto de encendido es importante para poder alcanzar la mayor potencia útil con el mínimo consumo de combustible. Con un ajuste incorrecto del punto de encendido puede producirse un sobrecalentamiento del motor (gripado del pistón).

Verificación del punto dé encendido con la lámpara de comprobación

La lámpara de comprobación se conecta entre el borne 1 de la bobina de encendido o del distribuidor y masa (fig. 7-5). El ensayo se realiza con el motor parado. El cigüeñal se hace girar a mano en el sentido de rotación del motor. En el instante en que se enciende la lámpara de comprobación se abren los contactos del ruptor (encendido). Si la

-1 +15

" ,i!' .. ,,!¡¡II\'II'Fj'!~¡¡¡"'~'jl; .~ "", <q;; .q¡,'

~~: Galibrado

~Calibrado O ~4Cil.

~ 8 Cil. 6 Cil.

Figura 7-4. Ensayo del ángulo de cierre.

Figura 7-5. Ajuste del punto de encendido.

547

548

Interruptor de encendido~ ______ --,

Batería + r --11---«-------,

Transmisor inductivo de alta tensión

~~~/ ---,

1 Avance de encendido 2 Retraso de encendido 3 Ajuste básico Detalle Z

Figura 7-6. Ensayo del punto de encendido con la lámpara estroboscópica de encendido.

El ensayo del motor

lámpara de comprobación se enciende antes de que la marca de punto de encendido del volante haya llegado a la marca fija en el bloque motor, se está en presencia de avance del encendido; si la luz se enciende una vez pasada la marca fija, tendremos retraso del encendido.

Para el ajuste del punto de encendido se hace coincidir la marca móvil del punto de encendido que lleva el cigüeñal con la marca fija de punto de encendido que va señalada en el bloque motor (cilindro 1 en la carrera de compresión). Para este ajuste el cigüeñal debe hacerse girar únicamente en el sentido de rotación del motor. La caja del distribuidor se hace girar mediante golpes ligeros contra la dirección de giro del distribuidor hasta que los contactos abran y la lámpara de comprobación se encienda. En esta posición se atornilla fuertemente el distribuidor. Como al apretar los tornillos puede variar el ajuste del punto de encendido, hay que realizar otra vez una prueba. Para ello se hace girar el cigüeñal contra la dirección de marcha y se repitE entonces el ensayo. En caso de discrepancias tiene que repetirse el ajuste como hemos explicado.

Verificación del punto de encendido con la lámpara estroboscópica de encendido

Con la lámpara estroboscópica, puede determinarse o ajustarse e punto de encendido con el motor en marcha (ensayo dinámico). Así se eliminan los juegos en el accionamiento mecánico del distribuidol que puedan infuir en la verificación del punto de encendido a travé~ del empleo de la lámpara de comprobación. El mando del rayo, mu\ corto, se realiza por la descarga de encendido del primer cilindro. Cor e.se rayo se ilumina el punto de encendido fijo en el bloque motor y I¡ marca sobre el árbol cigüeñal en movimiento (fig. 7-S). En caso dE ajuste correcto del punto de encendido tienen que estar enfrentada~ ambas marcas. Si no están ambas maréas una frente a otra, o ha\ avance o hay retraso del encendido, cosa que se corrige girando I¡ caja del distribuidor hasta que haya coincidencia.

Generalmente se realiza el ajuste con el número de revoluciones de arranque. Con objeto de evitar el arranque del motor o bien se quita la tapa de distribuidor o se desenchufan todas las conexiones de las bujías menos la de primer cilindro. Con esto se evita que el motor arranque y establezca la regu lación por fuerza centrífuga. En los distribuidores de encendido con dispositi vo de avance por depresión hay que quitar antes un extremo de la manguera di depresión.

7.2.3. Ensayo de las instalaciones de avance del punto d~ encendido

Si se ha conseguido el punto correcto de encendido (ajuste funda mental), hay que controlar si los dispositivos de avance del distri· buidor que dependen del número de revoluciones y de la carga de motor (depresión en el carburador), trabajan correctamente.

La descripción de los siguientes procesos de ensayo se refiere ¡

un distribuidor de encendido que posee tanto el dispositivo de avanCE portuerza centrífuga como el por depresión. Son necesarios para ell< los siguientes aparatos de ensayo: tacómetro, lámpara estroboscópici

El ensayo del motor

de encendido. dispositivo para medición del ángulo de avance y medidor de la depresi6n.

Comprobaci6n del avance automático por fuerza centr(fuga

En el caso de distribuidores que además del dispositivo de avance automático por fuerza centrífuga tienen también el dispositivo por depresión. se quita un extremo de la manguera de depresión. Las marcas del punto de encendido en el bloque motor y en el árbol cigüeñal se iluminan con la lámpara estroboscópica de encendido.

En el caso de motores con escala graduada sobre el volante del árbol cigüeñal (fig. 7-7). parece moverse la escala graduada frente a la marca fija del árbol motor en sentido contrario al de giro del motor. El valor de la escala muestra el ángulo de avance automático en grados de rotaci6n del cigüeñal.

En los motores que no presentan escala móvil alguna lo que se hace es montar en el bloque motor en un lugar adecuado del mismo una escala graduada (fig. 7-S). Con el motor en marcha la marca del punto de encendido del cigüeñal parece moverse en sentido contrario al sentido de giro del motor. El ángulo de avance automático puede leerse directamente en grados de rotación del cigüeñal.

Si se emplea una lámpara estroboscópica de encendido con indicador de ángulo de avance automático incorporado. se retrasa el relámpago de la lámpara mediante un dispositivo seguidor hasta que la marca fija y la móvil están frente a frente (fig. 7-9). Sobre el instrumento indicador incorporado puede leerse directamente el retraso del relámpago en grados de rotación del cigüeñal. El ensayo tiene que realizarse con el número de revoluciones prescrito en cada caso. Si no coinciden los valores leídos con los prescritos. habrá que cambiar el distribuidor.

Comprobación del avance automático por depresión

El punto de encendido se desplaza. mediante el avance automático por depresión. adicionalmente en el sentido de avance automático por fuerza centrífuga. Se verifica el valor de la depresión en mm de Hg al comienzo yfinal de la variación por depresión y la magnitud de la zona de variación en grados de rotación del cigüeñal. Para ello se intercala entre el carburador y la cápsula de depresi6n del distribuidor un indicador de la depresión con una válvula de compensaci6n de presi6n.(fig. 7-10). El motor hay que ajustarlo para la operación a los números de revoluciones prescritos.

Orden de sucesión de los procesos de ensayo

1. La válvula reguladora en el indicador de depresión hay que cerrarla

549

Figura 7-7. Ensayo del ángulo de avance (escala graduada giratoria).

Figura 7·8. Ensayo del ángulo de avance (escala graduada fija).

del todo; poner el motor al número de revoluciones para el cual se tiene la Figura 7·9. Lámpara estroboscópica de encendido con mayor depresión. Con la lámpara estroboscópica de encendido se mide el dispositivo de medición para el ángulo de avance. ángulo de avance automático total correspondiente al avance automático por depresión por fuerza centrífuga en grados de rotación del cigüeñal. por ejemplo 34° (fig. 7-11).

2. Abrir lentamente la válvula reguladora hasta que la marca del punto de encendido empieza a moverse en el sentido del encendido retardado. La depresión indicada entonces indica el final de la zona en que varía el ángulo de avance por depresión.

3. La válvula se abre del todo. con lo cual se pone fuera de servicio la variación por depresión (depresión = O). Con la lámpara estroboscópica con instru-

550 El ensayo del motol

mento indicador incorporado y dispositivo seguidor se mide el ángulo total de variación por fuerza centrífuga. por ejemplo 14° (fig. 7-11).

4. Se cierra lentamente la válvula hasta que la marca del punto de encendido empiece a moverse en dirección de avance del encendido. La depresión marcada ahora da el principio de la zona en que varía el ángulo de avance por depresión.

5. La diferencia entre el ángulo total de variación y el ángulo de variación del avance por fuerza centrífuga da la zona de variación del avance por depresión (fig. 7-11).

Ángulo total de variación por depresión y fuerza centrífuga 34° Deducción del ángulo total de variación por fuerza centrífuga 14°

Zona de variación por depresión 20°

6. Si no coinciden los valores leídos con íos valores prescritos. hay qUI cambiar el distribuidor.

Válvula reguladora Indicador de depresión

Figura 7-11. Verificación de las zonas de variación por fuerza centrífuga

Figura 7-10. Medición de la depresión para el avanca por depresión. y por depresión.

Amplificador V Pantalla receptora -,

I I I I

~ I

Rayo de electronesl I

Generador de I

base de G -Q __ J tiempo -~ A

):-____ ----1 Dispositivo de Sincronización externa sincronización

Figura 7-12. Esquema de conexiones de bloque de un oscilógrafo de rayo electrónico.

7.2.4. Oscilógrafo de encendido

Procesos eléctricos rápidos y que se repiten periódicamente, como por ejemplo el transcurso de la tensión del encendido pueden hacerse visibles por medio del oscilógrafo de encendido (fig. 7-12).

En los tubos (o válvulas) de rayos electrónicos, análogamente a lo que pasa en un televisor, se produce un' rayo de electrones fuertemente enfocado y que se mueve en el vacío provocando sobre una pantalla provista de un material luminoso. la aparición de un punto. Como los electrones están prácticamente exentos de masa y además cargados negativamente pueden sin inercia sel desviados de su trayectoria rectilínea mediante campos eléctricos. Para ello se emplean dos pares de placas dispuestas perpendicularmente entre sí.

Si se aplican al par vertical de placas VI V2 a través de un amplificador los impulsos variables de tensión. el rayo eléctrónico pronunciadamente enfocado es desviado en dirección vertical y produce en la pantalla un trazo vertical.

Si se aplica ahora al par horizontal de placas X IX2 a través de un generadol de base de tiempo una tensión uniformemente variable con el tiempo a la des viación vertical del rayo electrónico le seguirá otra desviación horizontal (basl

El ensayo del motor

de tiempo). Como la desviación vertical del rayo electrónico es proporcional a la tensión aplicada en cada caso. el recorrido temporal de los impulsos de temsión se hará visible en la pantalla.

Si la subida de tensión en las placas horizontales se manda al ritmo de las chispas de encendido (sincronización) se tendrá en la pantalla una imagen fija.

Con el oscilógrafo de encendido se puede tener una verificación completa y rápida de toda la instalación de encendido. De las figuras fundamentales del circuito primario y del secundario puede determinarse el modo de funcionar y de las discrepancias respecto a las figuras fundamentales el estado o defectos ~n partes o funciones que a continuación se citan: tensión de encendido y de descarga eléctrica de la chispa en cada cilindro. tensión máxima de la bobina de encendido. polaridad de la tensión de encendido. resistencias en el circuito de encendido. aislamiento de la instalación de encendido. estado de la bobina y de las bujías. estado del condensador de encendido. ángulo de cierre. decalaje de las levas. Además pueden sacarse conclusiones sobre el estado del motor y del carburador.

7.2.4.1. Oscilogramas de los circuitos primario y secundario en buen estado

La evaluación de los oscilogramas es solamente posible cuando son conocidos los oscilogramas de los circuitos primario y secundario en buen estado (figs. 7-13 y 7-14) Y se pueden sacar conclusiones con toda seguridad de las discrepancias en las distintas fases del transcurso del encendido.

Explicaciones sobre los oscilogramas de una instalación de encendido en buen estado

Los oscilogramas del circuito primario y del secundario pueden dividirse en tres fases principales: En la duración de la chispa (1). en el proceso de extinción (2) y en la fase de cierre (3).

El ruptor se abre (4). Los contactos están abiertos durante el tiempo de apertura (5). El campo magnético que va desapareciendo induce en la bobina secundaria una alta tensión. la tensión de encendido (6). hasta que salta la chispa entre los electrodos de la bujía. La rápida subida de la tensión se llama también aguja de tensión de encendido (7). Si se ha producido el paso de chispa entre los electrodos de la bujía de encendido disminuye la demanda de tensión necesaria para el mantenimiento de la chispa de encendido hasta la altura de la tensión de descarga (8). La longitud de la línea de tensión de la descarga (9) es una medida para el tiempo durante el cual existe la chispa de encendido. Cuando se apaga la chispa comienza (2) una oscilación amortiguada. Con ello. con los contactos abiertos. se absorbe por el condensador la energía magnética residual que no se empleó para la formación de la chispa. Después de terminarse el tiempo de apertura (5) se cierra el ruptor(l O). Después de cerrarse los contactos induce el campo magnético que se forma en la bobina primaria. una tensión en la bobina secundaria que además viene superpuesta por oscilaciones (11). Tan pronto como está constituido el campo magnético se anula la tensión inducida. El lapso durante el cual está cerrado el contacto recibe el nombre de sección o fase de cierre (3). En la escala del ángulo de cierre (12) puede leerse en % la magnitud de la fase de cierre.

Con el conectador selector de imagen pueden seleccionarse cuatro imágenes distintas (fig. 7-15). tanto para el circuito primario como para el secundario.

551

®1 @

vv __ ...... /

o so 100%

Figura 7-13. Oscilograma fundamental del circuito primario.

[

®

® " 0 /

®

o

~~-----G)----~

@

50 100%

Figura 7-14. Oscilograma fundamental del circuito secundario.

30 le"

20'" 20kll

10Le\l lO kV

n ...,. ..., . ~ . ...,. 01 o Vu~ 100*1.

,. " bl

JOleV JO kV

20 kV 20 IN

" kV--l. 10 kV

el

h.... ~

so '100"1. o - r di

Figura 7-15. Imágenes distintas de los circuitos primario y secundario.

100"1.

100

552

10 kV

100'10

10 kV

f) 100%

10 kV

t-

I-'rV p V 140 h) O 100%

100%

10 kV

p

~l h '1. '1

El ensayo del motor

a) muestra el transcurso de la tensión de encendido en un cilindro sobre toda la superficie de pantalla. Puede ajustarse el transcurso de la tensión de encendido de cada cilindro; b) muestra simultáneamente el transcurso de las tensiones de encendido de todos los cilindros uno junto a otro; c) muestra otra vez el transcurso de las tensiones de encendido de todos los cilindros pero uno encima del otro.

b) UI" "1" U-jo'" U-jo'" d) muestra superpuestos los transcursos de las tensiones de encendido de

todos los cilindros en una sola figura (medición del decalaje de leva). o 50 100"10

10 kV

7.2.4.2. Evaluación de los oscilogramas

"P --

'1 ~. t"l. d) o

uy '-jo'" Uy U'jo'"

En lo que sigue se contemplan yvaloran únicamente los oscilogramas

del circuito secundario (fig. 7-16). La mayoría de las faltas que se señalan se observan no obstante también en el oscilograma del

circuito primario.

10 kV

e)

10 kV

!-I I n{/-

g) o U

,---10 kV

so 100'10

~ 100'/

La altura de la tensión de encendido debería ser la misma dentro de lo posible en todos los cilindros. En caso de discrepancias de más de 2 kV hay que averiguar las causas. Éstas pueden ser: distancias entre electrodos y presiones de ¿ompresión de diferente magnitud, preparación de la mezcla y grado de llenado desiguales para los distintos cilindros, punto de encendido incorrecto, interrupciones en los cables de encendido.

Si todas las tensiones de encendido de los cilindros antes de establecerse la aguja de tensión de encendido presentan un escalón (fig. 7-16/a) será ello señal de que el condensador tiene una resistencia en serie, es decir; que hay una resistencia inusitada entre la conexión en el distribuidor y el condensador o entre el condensador y masa.

Si se tiene en un cilindro la aguja de tensión de encendido más corta y la línea de tensión de descarga más baja (fig. 7-16/b), habrá un aislamiento de alta tensión defectuoso en la bobina de encendido, en el cable de encendido, en el distribuidor o en la bujía. Se tiene un ensayo más riguroso para determinarfuentes de defectos haciendo que con el motor en marcha se vayan quitando conexiones cada vez con una bujía. Cuando el aislamiento es perfecto se produce una gran oscilación atenuada (fig. 7-16/c). Si el aislamiento no es perfecto no se produce oscilación alguna o es pequeña y no baja por debajo de la línea cero.

En el caso de bujías recubiertas con depósitos de la combustión la corriente de encendido toma, a motor caliente, su camino a través de los residuos de plomo que se han hecho conductores de la electricidad. La aguja de tensión de encendido desaparece casi en absoluto y la línea de tensión de descarga que se ha levantado tiene sesgo inclinado (fig. 7-16/d).

2-. __ Si la línea de tensión de la combustión tiene en todos los cilindros ese

sesgo inclinado (fig. 7-16/e), será ello señal de que hay una resistencia notablemente elevada en la resistencia antiparasitaria del rotor del distribuidor o ~I p

j) o r50

10 kV

11

P ~In

k) u wr o

100' '/o del cable de alta tensión entre la bobina de encendido y el distribuidor. Si la línea inclinada de la tensión de descarga existe únicamente en un cilindro estará la avería en el enchufe con la bujía de ese cilindro o en el cable de alta tensión entre el distribuidor y la bujía.

Cuando las bujías están muy sucias, la línea de tensión de descarga es más gruesa y sobrepuesta de pequeñas ondulaciones (fig. 7-16/f).

En el caso de poca resistencia del aislamiento del condensador de encendido se presenta un puesta a masa parcial. Con ello resulta muy amortiguado el proceso de extinción de las oscilaciones (fig. 7-16/g).

Cuando existe un cortocircuito entre las espiras del arrollamiento primario '/o el proceso de extinción de las oscilaciones resulta del mismo modo fuerte

mente amortiguado. Además faltan las oscilaciones casi completamente en la 100'

Figura 7 -16. Evaluación de los oscilogramas. parte o sección de cierre (fig. 7-16/h).

El ensayo del motor

En el caso de una interrupción en el arrollamiento secundario. el proceso de extinción de las oscilaciones y el cierre de los contactos aparecen sólo débilmente pronunciados (fig. 7-16/i). En el caso de rebotes de los contactos después del cierre de éstos pueden presentarse breves interrupciones. Esto trae como consecuencia oscilaciones pronunciadas durante el cierre de los contactos (fig. 7-16/j).

Cuando los contactos están muy sucios o quemados no se cierran inmediametamente de modo correcto; la formación del campo magnético se ve retrasada. Por esta razón cambia la forma de la curva al comienzo de la sección de cierre (fig. 7-16/k).

7.3. Ensayo de la preparación de la mezcla

Al motor hay que suministrarle en cualquier situación de su funcionamiento mezcla combustible-aire en la proporción correcta y en cantidad suficiente. con objeto de que con el menor consumo de combustible se obtenga la potencia más ventajosa. La composición de los gases de escape tiene que mantenerse. durante el funcionamiento. dentro de los límites fijados por las leyes. Por esta razón en el caso de irregularidades en la preparación de la mezcla tienen que realizarse los siguientes ensayos: ensayo de la bomba de combustible. comprobación del carburador. análisis de los gases de escape.

7.3.1. Ensayo de la bomba de combustible

7.3.1.1. Ensayo de la presión de impulsión

El manómetro con la llave de tres vras debe conectarse entre el carburador y la bomba de combustible de tal modo que en las distintas circunstancias de funcionamiento puede medirse la presión de impulsión (fig. 7-17). Debe estar comprendida esa presión según el tipo de motor entre 0.1 baryO.25 bar. Después de esta medición se para el motor; la presión no debe caer rápidamente. Si cae rápidamente deberá ponerse la llave de tres vras de tal modo que el carburador no reciba más combustible y que la bomba de combustible trabaje únicamente contra el manómetro del aparato. El motor vuelve a pararse; si cae la presión ahora también rápidamente. será señal de que la bomba de combustible no es hermética.

7.3.1.2. Ensayo de la depresión de aspiración

Si la prueba de la presión de impulsión no da un resultado satisfactorio habrá que comprobar la capacidad de aspiración de la bomba de combustible. es decir. hay que determinar si el defecto está en la bomba de combustible o en la tubería de conducción desde el depósito hasta la bomba. A este efecto se realizan dos ensayos.

la tuberia de llegada de combustible se separa de la bomba de gasolina y en su lugar se conecta un comprobador de depresión. Se arranca el motory se ajusta al número de revoluciones de marcha en vacío. Si en el comprobador de depresión se indica el valor máximo prescrito se para a continuación el motor. Si la depresión se mantiene constante unos 30 segundos. será ello prueba de que las válvulas y la membrana de la bomba de combustible están en estado correcto. Para verificar el conducto de llegada de gasolina se fija nuevamente éste a la bomba de gasolina. pero se suelta del tanque o depósito conectándolo al comprobador de depresión. El ensayo se realiza como antes. Si

Carburador

o M"óm"ro

Llave de tres vías

553

Bomba de combustible

Figura 7-17. Ensayo de la bomba de gasolina.

554 El ensayo del moto

desaparece la depresión rápidamente -con la bomba de gasolina en perfect estado- existe una falta de estanqueidad en la zona de la tubería de llegad de gasolina.

7.3.2. Comprobación del carburador

En la comprobación del carburador pueden realizarse las siguiente verificaciones de funcionamiento o ajustes: Verificar y ajustar el nivE de combustible, verificación visual de las boquillas, comprobación d la válvula de aguja del flotador en cuanto a estanqueidad, verificació de la función de la bomba de aceleración, ajuste de marcha en vací, con earburadores simples, sincronización y ajuste de marcha en vací, de instalaciones de carburadores múltiples.

7.3.2.1 Comprobación de la válvula de aguja del flotador en cuant' a estanqueidad

Para el ensayo se conecta el manómetro COI\ la llave de tres vías de tal form que el carburador reciba combustible cuando el motor está en marcha (figl ra 7-17). A continuación se invierte la llave de tres vías de modo que sólo exis1 un enlace carburador manómetro; simultáneamente se para el motor. la presión cae visiblemente la válvula del flotador no es hermética.

7.3.2.2. Comprobación de la función de la bomba de aceleració

El proceso de ensayo discurre exactamente igual que en el ensayo de estal queidad de la válvula de aguja del flotador. Si esta válvula está en perfecto e: tado, se acciona la bomba de aceleración a mano. Si trabaja la bomba de aCI leración disminuirá después de pocas elevaciones o carreras rápidamente presión porque de la caja del flotador es extraído combustible por bombeo. : no disminuye por el contrario la presión será señal de que la bomba de aCI leración es defectuosa.

7.3.3. Ajuste del ralentí con carburadores simples

Se entiende por ajuste del ralentí no solamente el ajuste del númel mínimo dé revoluciones del motor que es necesario para una buer marcha «redonda», sino también, simultáneamente, el ajuste correc1 de la reláción entre combustible y aire. Con ello es influido el contl nido de ce de los gases de escape.

7.3.3.1. Ajuste del ralentí con el cuentarrevoluciones

Después de conectar un cuentarrevoluciones se regula el moti caliente, con el tornillo limitador del ralentí, al número de revolucionl prescrito para esa marcha. El tornillo de ajuste de la mezcla para r: lentí se gira hasta que se tiene el máximo número de revolucionE alcanzable. Con el tornillo limitadordel ralentívuelve de nuevo a regl larse el número de revoluciones prescrito.

Estos dos ajustes tienen que repetirse tantas veces como sea ni cesario para que el máximo número de revoluciones ajustado con tornillo de ajuste de la mezcla de ralentí coincida con el número de r< voluciones prescrito.

El ensayo del motor

7.3.3.2. Ajuste del ralentí con medidor de depresión y cuentarrevoluciones

La depresión máxima posible es la que se tiene cuando la mezcla combustible-aire corresponde aproximadamente a la relación teórica de mezcla (1 :14,8). En carburadores que poseen un tornillo de conexión debajo de la mariposa puede por medio de un comprobador de depresión y un cuentarrevoluciones regularse la marcha al ralentí.

Con el tornillo de ajuste de la mezcla de ralentí, se regula la depresión máxima (según el tipo de motor entre 500 mbar y 700 mbar). A continuación con el tornillo limitador de ralentí se ajusta el número de revoluciones prescrito.

Estos dos ajustes tienen que repetirse hasta que se alcance al ralentí el número de revoluciones prescrito con la máxima depresión.

7.3.4. Sincronización y ajuste del ralentí en instalaciones de carburadores múltiples

En caso de instalaciones de carburadores múltiples, las mariposas de

los distintos carburadores, en todas las posiciones de apertura, deberán dejar libre siempre la misma sección de paso (sincronización). Este ajuste se realiza con el comprobador de sincronización (figura 7-18) que mide la depresión del aire en los distintos tubos de aspiración.

El motor calentado, se regula al número de revoluciones al ralentí prescrito. Los varillajes de unión entre los distintos carburadores se sueltan y se quitan los filtros de aire. El comprobador de sincronización se dispone sobre el primer carburador. Sobre la escala del comprobador se marca un determinado valor. A continuación se pone el comprobador sobre el siguiente carburador. Sus mariposas se regulan con los correspondientes tornillos \imitadores del ralentí hasta que en todos los carburadores se tenga el mismo valor marcado en el primero.

Si el número de revoluciones al ralentí prescrito varía con ello, tendrá que volverse a regular éste a sus valores prescritos mediante un giro uniforme de todos los tornilloslimitadores del ralentí. A continuación hay que comprobar la sincronización. En caso dado hay que repetir estos dos procesos de ajuste varias veces.

A continuación se ajusta en cada uno de los carburadores, mediante giro del tornillo de ajuste de la mezcla para ralentí, el número máximo de revoluciones alcanzable. En algunos casos, el número de revoluciones al ralentí hay que volverlo a ajustar girando todos 105 tornillos \imitadores y volver a comprobar el sincronismo.

El ajuste del ralentí por medio de los tornillos de ajuste de la mezcla y los tornillos limitadores hay que repetirlo hasta que cada carburador a través del tornillo de ajuste de la mezcla para ralentí quede regulado hasta el máximo número de revoluciones alcanzable, quedando con ello el número de revoluciones prescrito para la marcha al ralentí.

7.3.5. Análisis de los gases de escape

El ajuste exacto del contenido de gases contaminantes en los gases de escape no puede realizarse sino con un aparato de análisis de

555

i'"\

Figura 7-18. Comprobador de sincroni~aci6n.

556

~ Gas d~ escape

Figura 7-19. Aparato para ensayar el gas de escape por el procedimiento de la conductibilidad térmica.

Entrada de gases de escape

Figura 7-20. Aparato de ensayo de gases de escape por el procedimiento de los rayos infrarrojos.

El ensayo del motor

gases de escape. El análisis de los gases de escape constituye el paso final de la comprobación del encendido y del motor.

7.3.5.1. Aparato de análisis de gases de escape para la verificación del contenido de CO

Los aparatos para el análisis de gases de escape apropiados para el uso en el taller pueden trabajarde acuerdo con los siguientes procedimientos: procedimiento de conductibilidad térmica, procedimiento de tonalidad térmica, procedimiento de los rayos infrarrojos.

Procedimiento de conductibilidad térmica. El aparato de análisis de los gases de escape consiste en un puente de medición de resistencias (puente de Wheatstone), que en dos cámaras contiene dos filamentos de platino (figu· ra 7-19). Si las dos cámaras están llenas de aire en el filamento de platino pre· calentado eléctricamente no se presenta variación alguna de resistencia, Ahora bien, si a la cámara de gas de escape se le manda gas del tubo de es· cape, a consecuencia de los distintos coeficientes de conductibilidad térmicé del aire y de los gases, la resistencia del filamento de platino en la cámara que ha recibido los gases cambia. La variación de resistencia se señala en el instru· mento indicador en porcentaje de ca en volumen.

Procedimiento de tonalidad térmica. La construcción del aparato es lé misma que en el procedimiento de la conductibilidad térmica, pero los filamen· tos de platino están calentados a una temperatura notablemente superior. Er la cámara del gas de escape se produce en virtud de una aportación de aire uOé combustión posterior de los gases de escape junto al filamento de platino. Cor ello se eleva la temperatura y la resistencia del filamento de platino en la cita· da cámara de los gases de escape. La variación de resistencia se señala en e instrumento indicador en % ca vol.

En vez de la variación de resistencia se puede también con una célulé fotoeléctrica medir la variación de color de incandescencia del filamento dE platino en la cámara de gas.

Los aparatos para ensayar el gas de escape por los procedimien· tos de tonalidad térmica y de la conductibilidad térmica miden no so· lamente el contenido de ca de los gases de escape, sino también las

influencias que tienen los contenidos de hidrógeno, oxígeno, anhí· drido carbónico e hidrocarburos no quemados. Con esto puede quedar falseado el contenido de ca que indica el aparato.

Procedimiento de los rayos infrarrojos. Con este procedimiento puedE determinarse, exactamente el contenido de ca -prescindiendo de los demál componentes de los gases de escape-o Este procedimiento se basa en e hecho de que el gas ca absorbe rayos infrarrojos, lo mismo que el vapor o lé niebla absorben rayos solares (fig. 7-20). De un proyector 1 se emite luz in' frarroja que se divide en una rayo de medición 2 y un rayo de compara· ción 3 . El rayo de comparación es guiado a través de un canal de campa· ración 4 cuya carga de gas no absorbe los rayos infrarrojos, mientras el raye de medición atraviesa los gases de escape que se encuentran en el canal dE medición 5 . Con esto en el canal de medición según la proporción de ca er los gases de combustión, los rayos infrarrojos son absorbidos. La diferen, ciación de la absorción ae rayos infrarrojos se mide electrónicamente en li cámara de medición 6 y se indica en % de ca vol en un instrumente indicador:

7.3.5.2. Procedimiento de la verificación del contenido de CO er

los gases de escape

El aparato del análiis del gas de escape, según las especificaciones de lal casas que lo fabrican hay que conectarlo al motor que se supone con 1é

El ensayo del motor

temperatura de funcionamiento (temperatura del aceite, al menos, de 60°C); para ello hay que introducir la sonda de toma por lo menos 30 cm en el tubo de escape. El conducto de escape y el silenciador tienen que estar en perfecto estado con objeto de que no pueda ser aspirado aire adicional alguno.

Con el tornillo de ajuste de la mezcla para ralentí se ajusta la instalación del carburador al valor prescrito de contenido de CO en 'los gases de escape de acuerdo con las especificaciones de la casa fabricante del motor. En esta operación un pequeño giro del tornillo citado puede conducir a muy fuertes variaciones en el contenido de ca, con lo cual no puede notarse ningún cambio en el número de revoluciones con el cuentarrevoluciones.

Si al desplazar el tornillo de ajuste de la mezcla no se produce ninguna variación en el contenido de ca, puede ser que existan depósitos que opstruyan las aberturas' de salida de la mezcla de marcha en vacío.

Si oscila el contenido de CO al ralentí puede ser debido a las siguientes causas: válvula de aguja del flotador no hermética, combustible que rebosa por el soporte del surtidor principal o por la boquilla de la bomba, nivel de combustible oscilante en la cubeta del flotador.

Si está regulado el contenido de CO para el ralentí, se sube lentamente el número de revoluciones, con objeto de que no se produzca ninguna afluencia adicional de combustible por medio de la bomba de aceleración. Al aumentar el número de revoluciones tiene que disminuir la proporción de ca.

Si disminuye el contenido de CO solamente en cantidad insignificante, (a mezcla es demasiado rica por encima del número de revoluciones de ralentí. Esto puede obedecer a las siguientes causas: nivel del flotador demasiado alto, la bomba de aceleración tiene fugas, el carburador de arranque no está desconectado, tubo de aspiración no hermético, filtro de aire sucio. En el caso de carburadores con una aguja de carga parcial en el surtidor principal puede estar esa aguja demasiado alta y dejar pasar una cantidad demasiado grande de combustible.

Si disminuye demasiado rápidamente el contenido de ca, la mezcla por encima del número de revoluciones del ralentí es demasiado pobre. Esto puede tener las siguientes causas: nivel del flotador demasiado bajo, surtidor principal o su canal estrechado, entradas de aire falso en el carburador. En el caso de carburadores con una aguja para carga parcial en el surtidor principal puede estar esa aguja demasiado baja dejando pasar una cantidad de combustible demasiado pequeña.

Comprobación de la bomba de aceleración. Estando al ralentí se pisa rápidamente el pedal del acelerador y se suelta nuevamente. Ese enriquecimiento momentáneo de combustible mediante la bomba de aceleración tiElne como consecuencia una subida del contenido de CO en un 2 a un 3 % vol que vuelve lentamente a su valor de partida.

Si no se produce elevación en el contenido de ca o si esta elevación es insignificante puede ello tener las siguientes causas; carrera de la bomba demasiado pequeña, asiente;¡ de la válvula de bomba no estanco, émbolo de la bomba deteriorado.

En el caso de instalaciones con parburadores múltiples, después del ajuste del contenido de CO en los gases de escape hay que comprobar la sincronizac,ión y en caso dado volver a proceder al ajuste.

7.4. Ensayo de la instalación de arranque

A causa de la gran potencia que absorbe el arranque, simultáneamente con la comprobación del arrancador se procede al de la batería. Con el motor de arranque montado en el vehículo, no puede realizarse nada más que el ensayo de cortocircuito del arrancador, es decir, el inducido del arrancador queda bloqueado; con esto toma el arrancador la corriente máxima (corriente de cortocircuito). La altura de la

557

558

/Arrancador i-----7"----l

i i I I L_

I-+ ...... -.J Conducción de mando del arrancador

Conducción principal del arrancador

Figura 7-21. Conexión para ensayo de arrancador con interruptor a relé.

El ensayo del motor

corriente de cortocircuito depende de la capacidad y el estado de carga de la batería y del consumo de energía eléctrica por el arrancador. Al mismo tiempo la corriente de cortocircuito es una medida del momento de arranque con el cual el arrancador empezaría a hacer girar al motor.

Un amperímetro y dos voltímetros se conectan según la figura 7-21, además se embraga la marcha mayor, se tira del freno de mano y se pisa el freno de pie.

Se conecta el arrancador brevemente (máximo 5 segundos). Se leen entonces la corriente de cortocircuito, la tensión en los bornes de la batería y la tensión en el arrancador. La diferencia entre la tensión en la batería y la tensión en el arrancador es igual a la pérdida de tensión en el conductor principal del arrancador.

La pérdida de tensión admisible en el conductor principal del arrancador no debe sobrepasar los 0,25 V en las instalaciones de 6 V o los 0,5 V en las de 12 V.

La tensión en los bornes de la batería no debe, con la carga admisible del cortocircuito, bajar de 3,5 V en las instalaciones de 6 V o de 7 V en las instalaciones de 12 V.

Si la corriente de cortocircuito es menor que la prescrita siendo correcta la tensión entre bornes de la batería, será ello prueba de que en el circuito de corriente hay resistencias adicionales, por ejemplo resistencia aumentada en el borne del polo positivo, disminución de sección en la línea principal del arrancador o en la línea de masa.

Para determinar el sitio de la avería se pone en paralelo con la línea que se ensaya un. voltímetro, así por ejemplo en la comprobación de la línea principal entre el polo positivo de la batería y la conexión positiva del arrancador(borne 30) y en la comprobación de la línea negativa entre el polo negativo de la batería y el cuerpo del arrancador.

Si no alcanza el arrancador la corriente del cortocircuito prescrita, aunque la tensión de la batería y las caídas de tensión se encuentran dentro de los límites admisibles, el arrancador es defectuoso.

Si no alcanza el arrancador la corriente de cortocircuito prescrita y la tensión de la batería cae por debajo del límite inferior admisible, aunque las caídas de tensión se encuentran dentro de los límites admisibles, el defecto podrá estar lo mismo en el arrancador que en la batería.

7.5. Ensayo del sistema de carga

Pertenecen al sistema de carga el generador, el regulador y el conductor de carga. El ensayo debe mostrar si el generador da la potencia prescrita, si el regulador mantiene para todos los números de vueltas y todos los casos de carga la tensión debida, si el disyuntor-regulador (o disyuntor simplemente) conecta y desconecta al generador para las tensiones prescritas en cada caso, y si en caso de regulador con característica quebrada, o bien de regulador de variodos, el generador queda protegido contra sobrecargas.

7.5.1. Ensayo de generadores de corriente continua

Para juzgar sobre el generador y el regulador se desembornan en el regulador los conductores del borne 51 (batería +) y del borne 61 (luz

El ensayo del motor

de control de la corriente de carga), con objeto de que falte la carga adicional del generador a través de los demás consumidores elécricos del automóvil.

7.5.1.1. Verificación de la tensión de conexión

El disyuntor-regulador (disyuntor) une en el caso de la tensión prescrita (tensión de conexión) al generador con la instalación eléctrica del automóvil.

El ensayo de la tensión de conexión se realiza cargando al generador con la potencia nominal. Para ello se conecta en el borne 51 una resistencia de carga que 'se hace eficaz, sin embargo, sólo después de cerrarse los contactos de conexión. La tensión se mide entre el borne 61 y masa (fig. 7-22).

Si aumenta el número de revoluciones del motor, subirá la tensión del generador hasta intercalarse el disyuntor. Como consecuencia de la carga repentinamente aplicada baja la tensión (fig. 7-23). El valor máximo indicado inmediatamente antes de la caída de tensión es la tensión de conexión.

Si la tensión de conexión es demasiado pequeña existe el peligro de que el disyuntor no desconecte. Si es demasiado grande, el disyuntor vibrará al conectar.

7.5.1.2. Verificación de la tensión de regulación (tensión de carga de baterfa)

El regulador de tensión tiene por misión la de mantener al generador, independientemente del número de revoluciones y de la carga de cada momento, con una tensión prescrita (tensión de regulación). La altura de la tensión de regulación es decisiva para la potencia que da el generador.

Tensión de regulación sin carga. La resistencia de carga en el borne 51 se desemborna, el voltímetro en el borne 61 se deja en su sitio (fig. 7-22). El número de revoluciones se aumenta hasta que la tensión no suba más. El valor máximo es la tensión de regulación sin carga (fig. 7-24).

Si la tensión de regulación sin carga es demasiado alta, puede conducir esto a una sobrecarga de la baterfa y si es demasiado baja la carga de la batería resultará insuficiente.

Regulación con carga (regulación con característica inclinada). La línea de conexión con el borne 61 se desemborna. La resistencia de carga se conecta con el borne 51 a través de un amperímetro y se ajusta a la potencia nominal o a la corriente nominal del generador. El voltímetro se conecta también en el borne 51 (fig. 7-25). La tensión que aparece es la tensión de regulación de carga (fig. 7-24).

Si la tensión de regulación con carga es demasiado alta puede ello conducir a un exceso de carga de la baterfa ya un estado de sobrecarga del generador; si la tensión de regulación es demasiado baja puede resultar la baterfa insuficientemente cargada y desprovecharse la potencia del generador.

Por razón de la peculiaridad de las características del regulador, en los casos de reguladores con Ifnea característica quebrada o de los reguladores de variodos, cae la tensión de regulación para el caso de carga sólo de modo insignificante frente a la tensión de regulación sin carga. Por esta razón en los reguladores con caracterfstica quebrada se verifica el comienzo de la regulación de corriente (de intensidad de

Regulador

Resistencia de carga

Generador de corriente continua

Figura 7-22. Ensayo de la tensión de conexión.

Tensión de

Tensión de regulación

559

o Número de revoluciones del generador

Figura 7-23. Transcurso de la tensión

c: -o .¡¡; c:

'de conexión

Tensión de regulación Inicio de la regula-sin carga ció n de corriente

o.;: -----""\ \\ '\

::. con carga , \ , \

Corriente - 1m ••

- Regulador con caracterfstica inclinada

-- Regulador con caracterrstica quebrada

Figura 7-24. Transcurso de la tensión de regulación.

Resistencia de carga

Regulador

51 OF

Generador de corriente continu¡l

Figura 7-25. Ensayo de la tensión de regulación con carga.

560

.. E!' .. <> Q)

-,:,

~ o <>

< Regulador

51 DF o o

1.---, , r--Ji' , 1 ' L ___ .-J

Generador de corriente continua

Figura 7-26. Ensayo de la corriente de retroceso.

El ensayo del motor

corriente) y en los reguladores de variodos la apertura de los variodos (comienzo de la permeabilidad para la corriente).

Con número de revoluciones fuertemente aumentado se aumenta la carga en la resistencia de carga (fig. 7-25) hasta que la tensión de regulación que se había quedado aproximadamente a la misma altura retroceda fuertemente. La intensidad de corriente indicada en el instante del retroceso de la tensión nos da en el caso de reguladores con característica quebrada el comienzo de la regulación de corriente, yen el caso de regulador de variodos la apertura de los variodos (fig. 7-24).

El comienzo de la regulación de corriente o la apertura de los variodos en caso de corriente de carga demasiado grande conduce a sobrecarga y destrucción del generador. Comienzo de la regulación de corriente o la apertura de los variodos con corriente de carga demasiado pequeña, conduce a un insuficiente aprovechamiento del generador.

7.5.1.3. Ensayo del disyuntor (interruptor de corriente inversa)

El disyuntor tiene que separar al generadorde la red cuando se baja de una determinada tensión del generador con objeto de que no SE

produzca una descarga de la batena a través del generador. U armadura del. conectador del disyuntor e!l mantenida en estado de atracción fuertemetne ya para pequeñas tensiones. Por esta causa el campo magnético que mantiene· asegurado firmemente la armadura del conectador debe anularse.

La batería se conecta a través de un amperímetro al borne 51 (fig.7-26) Partiendo de un número medio de revoluciones, se va disminuyendo lenta· mente este número de revoluciones hasta que la corriente de carga vaya a cero Al disminuir más el número de revoluciones fluye una corriente de la batena al generador(corriente inversa). En el instante de la abertura de los contactos de disyuntor, la corriente inversa cae bruscamente a cero.

Una corriente inversa demasiado grande conduce a que lo! contactos del disyuntor no se abran y se produzca una descarga de I~ batería a través del generador. Una corriente inversa demasiade pequeña conduce a que el disyuntor al conectar vibre y se produzca ur desgaste prematuro de los contactos.

7.5.2. Ensayo de generadores trifásicos

Cuando se ensayan generadores trifásicos hay que atender a qUE durante el funcionamiento no quede desembornado ningún conduc· tor del generador o del regulador, pues en ese caso se produclnar tensiones de autoinducción que podrían llevar a la destrucción de lo! diodos.

Cuando se verifica la tensión de regulación se desemborna la conexión de borne B + y se conecta a este borne y a masa un ampenmetro con un. resistencia de carga conectada en serie. La tensión de regulación se mid4 entre B + y masa.

El motor se regula a unas 1500 1 /min ycon la resistencia de carga se ajust.

El ensayo del motor

la potencia nominal o la corriente nominal del generador. La tensión indicada entonces es la tensión de regulación en carga.

Si no se alcanza la tensión de regulación prescrita se realiza el ensayo con un regulador correcto. Si se alcanza ahora la tensión de regulación prescrita será señal de que el regulador anterior era defectuoso. Si ni aun con el regulador correcto se obtiene el valor prescrito, será el generador el que es defectuoso.

Cuando se realiza el ensayo del generador trifásico con el oscilógrafo se conecta éste según las instrucciones del fabricante. En el caso de generador correcto, muestra el oscilograma una ondulación uniforme. Según el tipo de generador, carga y número de revoluciones pueden variar los oscilogramas.

El ensayo de los diodos desmontados puede realizarse con una lámpara de comprobación de corriente continua de 24 V o con un ohmímetro en direcciones de paso y de bloqueo.

En el caso de diodos en buen estado, la lámpara de comprobación, cuando se conecta la punta positiva al ánodo y la punta negativa al cátodo, tiene que lucir (dirección de paso). Al invertir la polaridad de los puntos puede no lucir la lámpara (dirección de bloqueo). Hay que observar que los diodos + y los diodos - tienen diferentes direcciones de paso y de bloqueo (fig. 7-27).

En los diodos pueden presentarse los siguientes defectos: Interrupción en la dirección de paso producida por corriente demasiado alta y fuerte calentamiento o paso en ambas direcciones, defecto ocasionado por sobretensiones.

Análogamente pueden ensayarse los diodos con el ohmímetro como hemos indicado. En este ensayo se tiene que un diodo en buen estado tiene en la dirección de paso una resistencia de unos pocos ohmios y en la dirección de bloqueo, en cambio, la resistencia es de algunos kiloohmios.

561

Conexión Conexión (ánodo) (cátodo)

Dirección Dirección Dirección de paso de cierre de paso

! 1 ! 1 D' d + Carcasa Diodo _ Carcasa

10 o (cátodo) (ánodo)

Figura 7-27. Direcciones de paso y de bloqueo en diodos positivos y negativos.

6 instalacion electrica gtz (tecnología del automovil ii)incompleto

Automotive

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