79758294 Electricidad Automotriz

8/22/2019 79758294 Electricidad Automotriz

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El Generador del Automvil.

GeneralidadesEl generador es el encargado de producir la electricidad para el consumo del

automvil y para reponer las prdidas de carga en los acumuladores.Hasta los comienzos de los aos 1960s se usaba un generador de corriente

directa conocido como dinamo, el que produca directamente corriente directa

para la carga de las bateras de acumuladores. Con la invencin y desarrollo de

los diodos rectificadores, empez a utilizarse un generador de corriente alterna

con diodos rectificadores incorporados para rectificar la corriente de salida,

conocido como alternador.

Dinamo tpico Alternador tpico

Este generador casi universalmente est montado como un agregado del

motor y es accionado por este, a travs de correas de goma desde una polea

montada en el cigeal, como se muestra en la imagen siguiente:

Tpico montaje del generador
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Las correas de accionamiento tradicionalmente han sido correas de seccin en

V , como la de la figura anterior, desde hace unos aos a esta parte se han

comenzado a utilizar mayoritariamente las correas de tipo "serpentina" cuyo

nombre surge, debido a que estas correas "serpentean" abrazando todas las

poleas de los agregados del motor.Las correas de serpentina son mas planas que las de seccin V y por tal motivo

pueden ser utilizadas sobre poleas de pequeo dimetro donde las de seccin

V acortaran su vida til, debido al excesivo doblado.

Seccin de una correa de serpentina

Como las dinamos han cado en desuso aqu solo nos ocuparemos de los

alternadores.

Alternador elementalEl funcionamiento del alternador del automvil se basa en el principio general

de induccin de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un

campo magntico igual que cualquier generador.

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que

crea el campo magntico y el inducido que es el conductor el cual es

atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo.
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Figura 1.- Disposicin de elementos en un alternador simple

As, en el alternador mostrado en la Figura 1,el inductor est constituido por el

rotor, dotado de cuatro piezas magnticas cuya polaridad se indica y elinducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares .

Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de hierro (zapatas

polares) se magnetizan bajo la accin de los imanes del inductor. Dado que el

inductor est girando, el campo magntico que acta sobre las cuatro piezas

de hierro cambia de sentido cuando el rotor gira 90 (se cambia de polo N a

polo S), y su intensidad pasa de un mximo, cuando estn las piezas

enfrentadas como en la figura, a un mnimo cuando los polos N y S estn

equidistantes de las piezas de hierro.

Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magntico las que

inducirn en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) quecambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.

La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se

obtiene multiplicando el nmero de vueltas por segundo del inductor por el

nmero de pares de polos del inducido (en nuestro caso 2).

El alternador elemental descrito hasta aqu tiene varios problemas para su uso

en el automvil:

El valor del voltaje generado, crece con la velocidad de rotacin delalternador, por lo tanto no es apropiado para el uso en el automvil cuyovoltaje nominal de trabajo tiene un valor casi fijo ( 6, 12 y 24 Volts).

Su voltaje cambiante de polaridad, no sirve para suministrar carga a lasbateras de acumuladores ni para alimentar los dispositivos elctricosdel automvil que son todos de corriente directa.

Veamos como se resuelven estos problemas en el alternador real.

Alternador realLa figura que sigue muestra un alternador real seccionado, para mostrar sus

partes internas y un alternador desarmado para mostrar todas sus piezas.
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Seccin de un alternador real Piezas de un Alternador

En el alternador real, el rotor est formado por dos piezas dentadas que se

montan sobre le eje de rotacin con ajuste a presin por lo que girarn con l.

Estas piezas dentadas abrazan una bobina central que se alimenta con

electricidad desde el sistema a travs de las escobillas. Las escobillas sedeslizan sobre anillos colectores y conducen la electricidad de excitacin a la

bobina central formando un potente electroimn. Este electroimn convierte

los "dedos" de las tapas dentadas del rotor en imanes de polaridad permutada

(uno N y el que le sigue S).

Si se regula la corriente que circula por las escobillas a la bobina central se

cambiar la potencia del imantado de la bobina y con ello la de los dedos que

funcionan como zapatas polares, generando mayor o menor voltaje de salida.

Un dispositivo electrnico, sensa el voltaje de salida y regula esta corriente de

manera automtica manteniendo el valor del voltaje de salida en un valor

constante con independencia de la velocidad de rotacin. Este dispositivoregulador se conoce como regulador de voltaje y en la gran mayora de los

alternadores est incorporado como una pieza dentro del propio alternador.

El voltaje regulado inducido en las bobinas de estator, se conduce a un juego

de diodos que se encargan de rectificarlo y as obtener un voltaje, que adems

de constante es de polaridad fija.

La corriente de exitacin a la bobina del rotor se establece desde la batera de

acumuladores del vehculo a travs del interruptor de encendido, de forma tal


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que cuando se acciona este interruptor para poner en marcha el vehculo, se

conecta la corriente de exitacin al alternador, y as est listo a recargar las

bateras tan pronto como el motor se ponga en marcha. Esta corriente aunque

pequea (unos 2 Amp) terminar descargando la batera si no se tiene el

cuidado de cerrar el interruptor de encendido cuando se abre para pruebas o

cuando el motor se detiene por alguna avera.Como los diodos del alternador conducen la electricidad en una direccin,

resultarn averiados por sobre-corriente o se descargar rpidamente la

batera, si se conectan los terminales de ella invertidos, se notar que se

producen chispas potentes al hacer la conexin en tal caso.

El regulador de voltage del alternador es un elemento a semiconductores

sensible, no es recomendable mantener el motor en funcionamiento con la

batera desconectada ya que puede averiarse.

Causas de falloEn un alternador solo hay una pieza en movimiento, el rotor, este est

montado en cojinetes de bolas (uno en cada extremo) y tiene acoplado en el

eje de salida la polea de donde recibir el movimiento desde el motor a travs

de la correa.

Otra parte vulnerable del alternador son las escobillas de deslizamiento, como

funcionan deslizndose sobre los anillos colectores transmitiendo la corriente al

rotor, es natural que se desgasten con el uso.

El resto de las piezas tienen "tericamente" una vida ilimitada (o

extremadamente larga) y rara vez son causa de fallo del alternador.

Por este motivo la reparacin del alternador en caso de fallo, puede ser

ejecutado por cualquiera, ya que en la inmensa mayora de los casos se limita

a la sustitucin de las escobillas, elemento con un 5-10% del valor de unnuevo alternador. Estas escobillas en muchos casos pueden sustituirse incluso,

sin desmontar el alternador del coche.

Un caso menos frecuente es la rotura de los cojinetes de bolas, para esto hay

que separar las tapas de la carcasa y sustituirlos. Los cojinetes de bolas tienen

en general una larga vida.

Solo son necesarias una pocas herramientas para hacer la reparacin, siendo

en algunas ocasiones lo mas difcil la extraccin de la polea.

Arranque del Motor del Automvil (viene desistema elctrico)
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GeneralidadesEl motor de combustin interna no tiene arranque propio, hay que hacerlo girar

con una fuente externa para que se completen los procesos necesarios y se

produzca el encendido. Existen varias formas de hacer girar el motor para que

arranque:

1. Arranque manual

2. Arranque por motor de aire comprimido

3. Arranque por motor de combustin auxiliar

4. Arranque por motor elctrico

El arranque manual se usa para los pequeos motores donde con un

aceptable esfuerzo corporal se hace girar el motor para el arranque y puede

ser:

1. Accionando una palanca con los pies (motocicletas y similares).

2. Tirando de una cuerda arrollada en una polea en el cigeal.3. Girando un eje acodado acoplado al cigeal.

4. Empujando el vehculo hasta el arranque.

El arranque por aire comprimido se usa para algunos grandes motores en los

que la potencia necesaria hace difcil el uso del arranque elctrico debido a las

altsimas corrientes necesarias, y en algunos vehculos especiales adaptados

para funcionar a muy bajas temperaturas donde las bateras de acumuladores

no pueden utilizarse. Tambin en estos grandes motores el proceso de

arranque es mas complejo y por lo general, deben hacerse girar hasta que se

lubriquen las partes internas antes de someterlos al funcionamiento por ellos

mismos.El arranque por motor de combustin auxiliar se usa en algunas mquinas de

la construccin que usan motores Diesel. Estas mquinas pueden prescindir de

las bateras de acumuladores y as ser mas adaptables a condiciones climticas

de fros severos. Usan un pequeo motor de gasolina que se arranca por el

mtodo manual o con motor elctrico, este a su vez acciona el motor principal

a travs de un acoplamiento de engranajes desplazables. Estos pequeos

motores pueden hacer girar por largo tiempo al motor principal para permitir la

lubricacin antes de la puesta en marcha.

En los automviles se usa casi universalmente el arranque por motor elctrico,

por lo que ser este mtodo el que ser tratado.

Arranque por motor elctricoPara el arranque de los motores de automvil se usa un motor elctrico de

corriente continua que se alimenta desde la batera de acumuladores a travs

de un rel. Este rel a su vez se acciona desde el interruptor de encendido del

automvil.
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Esquema del sistema de Arranque

Cuando se acciona el interruptor de arranque se alimenta con electricidad

proveniente de la batera a la bobina del rel, y este a su vez cierra dos

grandes contactos en su interior alimentando el motor de arranque

directamente desde la bateras a travs de un grueso conductor (representado

con color rojo).

El motor elctrico

El motor de arranque es un motor de corriente directa tipo shuntespecialmente diseado para tener una gran fuerza de torque con un tamao

reducido, capaz de hacer girar el motor de combustin interna. Esta capacidad

se logra a expensas de sobrecargar elctricamente las partes constituyentes

ya que el tiempo de funcionamiento es muy breve, por tal motivo no debe

mantenerse en accin por largo tiempo, so pena de terminar averiado por

sobrecalentamiento. El consumo de electricidad durante el arranque es

elevado (hasta 1000 Amp para grandes motores de combustin), de manera tal

que tambin la batera funciona en un rgimen muy severo durante este

proceso. Debido a estas razones es muy recomendable, cuando se intenta

arrancar un motor "perezoso" usar varios intentos de corta duracin (unos 10

segundos), en lugar de un solo intento de larga duracin.
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Vista de un arranque tpico

En la vista puede diferenciarse el rel as como los grandes tornillos de

conexin para los cables procedentes de la batera.

El mecanismo de accionamientoLa transmisin de la rotacin desde el motor de arranque al motor de

combustin se realiza a travs de engranajes. Un pequeo engrane deslizante

est acoplado al eje del motor de arranque, este engrane es desplazado sobre

estras por el rel a travs de una horquilla pivotante, de manera que se acopla

a un engrane mayor que rodea el volante del cigeal del motor hacindolo

girar.

Motor de arranque seccionado


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Este engrane funciona a travs de un mecanismo de rueda libre (como el de

las bicicletas) de manera que el torque del motor de arranque se trasmita al

engrane del cigeal, pero una vez que el motor de combustin se ponga en

marcha, no pueda arrastrar al motor de arranque.

Sin este mecanismo de rueda libre, debido a la gran velocidad del motor decombustin y a la elevada relacin de transmisin entre el par engranado, la

velocidad de rotacin del rotor del motor elctrico llegara a velocidades

peligrosas para su integridad, especialmente en conductores demorados en

soltar la llave de encendido.

Una vez que el motor de combustin se ha puesto en marcha y el conductor

suelta la llave de encendido, se corta la alimentacin elctrica a la bobina del

rel y el muelle de recuperacin retira el ncleo cortando la alimentacin con

electricidad y desacoplando ambos engranes.

La prxima figura muestra un tpico motor de arranque despiezado donde

pueden observarse sus partes constituyentes.

Vista de un motor de arranque

desarmado

Causas de fallo

Como en todo motor elctrico de corriente continua para la transmisin de laelectricidad es necesaria la presencia de un colector-permutador para elfuncionamiento, y con ello el movimiento relativo entre este colector y lasescobillas. Este movimiento de rozamiento con el agravante adicional delchisporroteo por alta corriente y cambio de delgas en el colector, hace que la
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vida de las escobillas sea relativamente corta, principal causa de fallo delmotor de arranque.

Tambin se desgastan los contactos del rel, los casquillos o cojinetes derozamiento donde gira el rotor y en menor cuanta que las escobillas, el propiocolector. Otra causa de fallo menos frecuente es el fallo del mecanismo derueda libre.

El sistema elctrico (viene de automviles)El sistema elctrico del automvilha evolucionado desde su surgimiento en gran medida yadems, son muchas las prestaciones que pueden aparecer en uno u otro tipo de vehculo,por tal motivo resulta muy difcil, si no imposible, establecer un sistema elctrico universalpara todos.

En la poca en la que el generador de corriente directa (dinamo) suministraba la potenciaelctrica, y debido a su limitada capacidad, las partes accionadas elctricamente selimitaban generalmente al arranque del motor, la iluminacin y alguna que otra prestacinadicional, pero con el surgimiento del alternador en los aos 60s del pasado siglo y suposibilidad de producir grandes potencias, se ha ido dejando a la electricidad la mayor partedel accionamiento de los mecanismos adicionales del vehculo, y han surgido muchosnuevos. De este modo, hasta la preparacin de la mezcla aire-combustible del motor degasolina se hace de manera elctrica con el uso del sistema de inyeccin.En la figura 1 se ha tratado de establecer un circuito lo mas general posible del automvilde gasolina de serie actual con las prestaciones bsicas.

Observe que en la

figura 1 que loscables conectoresaparecen condiferentes colores,note lo siguiente:Rojo: Conexionesdirectas alacumulador sinproteccin confusibles.Marrn:Conexiones

alimentadas a travsde fusibles deproteccin. Estosfusibles y suscircuitoscorrespondientespueden sermltiples, aunque en
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Figura 11.- Acumulador 2.-Regulador de voltaje 3.-Generador 4.- Bocina o claxon 5.-Motor de arranque 6.-Caja de fusibles 7.-Interruptor de claxon 8.-Prestaciones de potencia que funcionan con el interruptorde encendido conectado y con interruptor propio; ejemplo: vidrios de ventanas, limpiaparabrisas etc.9.-Representa los interruptores de las prestaciones 8 10.-Distribuidor 11.-Bujas 12.-Representa lasprestaciones de potencia que funcionan sin el interruptor de encendido; ejemplo: seguros de las puertas,cierre del bal de equipaje etc. 13.-Interruptor de encendido 14.- Bobina de encendido 15.-Faros de luzde carretera delanteros 16.-Interruptor de faros de luz de carretera 17.-Interruptor de faros de luz defrenos 18.-Luces indicadoras de frenado 19.-Interruptor-permutador de faros de va (intermitentes)

20.-Tablero de instrumentos 21.-Interruptor de lmpara de cabina 22.-Lmpara de cabina 23.-Lucesde va (intermitentes) 24.-Interruptor de prestaciones especiales 25.-Luces de carretera traseras 26.-Representa las prestaciones especiales que solo funcionan con el interruptor de encendido conectado;ejemplo: radio, antenas elctricas etc. 27.-Sistema de inyeccin de gasolina 28.-Sensores deinstrumentos del tablero.

el esquema serepresentan comouno solo. Cuando lapotencia elctrica lorequiere se utilizanrels relevadoresque no han sidorepresentados.Verde: Circuitosalimentados desde elinterruptor deencendido. Estoscircuitos solo tienentensin elctricacuando el interruptorest conectado.Cuando la potencia

elctrica lo requierese utilizan relsrelevadores que nohan sidorepresentados.Azul: Cables de altatensin del sistemade encendido.

Violeta: Circuitos protegidos con fusible, para algunas de las prestaciones adicionales, con

interruptor propio. Estos circuitos estan alimentados con tensin en todo momento. Cuandola potencia elctrica lo requiere se utilizan rels relevadores que no han sido representados.

Amarillo: Circuito de iluminacin de carretera y tablero de instrumentos. Est protegido

con fusibles y alimentado con tensin permanentemente. Tiene su propio interruptor. En

algunos casos la permutacin de las luces principales de carretera se hace con el uso de

rels relevadores, que no han sido representados.

Magenta: Cables a los sensores de los instrumentos del tablero.

Negro: Conexiones de tierra.

Para poder hacer una descripcin mas detallada de las diferentes partes constituyentes del

sistema, se hace necesario dividir este sistema en diferentes sub-sistemas de acuerdo lafuncin que realizan en el automvil. De esta forma tenemos:

Sistema de encendido (viene de sistema elctrico)
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Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al

sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la

mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o

LPG, conocidos tambin como motores de encendido por chispa, ya que en el

motor Diesel la propia naturaleza de la formacin de la mezcla produce su

auto-encendido.En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos

electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la

potencia necesaria para iniciar la combustin.

Generacin de la chispaEn conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos

electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente producindose lo que se

conoce como arco elctrico. Este fenmeno del salto de la electricidad entre

dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de

la presin reinante en la zona del arco. As tenemos que una chispa puede

saltar con mucho menos voltaje en el vaco que cuando hay presin y que a su

vez, el voltaje requerido ser mayor a medida que aumente la presin

reinante. De esto surge la primera condicin que debe cumplir el sistema de

encendido:

Condicin 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistemaelctrico del automvil hasta valores capaces de hacer saltar laelectricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del cilindroa la presin alta de la compresin.

Momento del encendido

Durante la carrera de admisin la mezcla que ha entrado al cilindro, bien desdeel carburador, o bien mediante la inyeccin de gasolina en el conducto de

admisin se calienta, el combustible se evapora y se mezcla ntimamente con

el aire. Esta mezcla est preparada para el encendido, en ese momento una

chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la combustin. Esta

combustin produce un notable incremento de la presin dentro del cilindro

que empuja el pistn con fuerza para producir trabajo til.

Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presin debe

comenzar a producirse en un punto muy prximo despus del punto muerto

superior del pistn y continuar durante una parte de la carrera de fuerza.

Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la

zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cmara como un

frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso

aunque rpido no es instantneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro

sistema debe producir la chispa un tiempo antes de que sea necesario el

incremento brusco de la presin, es decir antes del punto muerto superior, a

fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cmara de

combustin, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el
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pistn est en constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa

con respecto al punto muerto superior se le llama avance al encendido.

Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante,

resulta evidente que con el aumento de la velocidad de rotacin del motor, el

pistn se mover mas rpido, por lo que si queremos que nuestro incremento

de presin se haga siempre en la posicin adecuada del pistn en la carrera defuerza, tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la

chispa a medida que aumenta la velocidad de rotacin del motor. De este

asunto surge la segunda condicin que debe cumplir el sistema de encendido:

Condicin2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momentodel salto de la chispa con respecto a la posicin del pistn gradualmentea medida que aumenta la velocidad de rotacin del motor.

La consideracin hecha de que la velocidad de avance de la llama es constante

no es estrictamente cierta, adems en dependencia del nivel de llenado del

cilindro con mezcla durante la carrera de admisin y de la riqueza de esta, la

presin dentro del cilindro se incrementar a mayor o menor velocidad amedida que se quema, por lo que durante el avance de la llama en un cilindro

lleno y rico la presin crecer rpidamente y puede que la mezcla de las partes

mas lejanas a la buja no resistan el crecimiento de la presin y detonen antes

de que llegue a ellas el frente de llama, con la consecuente prdida de

rendimiento y perjuicio al motor. De aqu surge la tercera condicin que debe

cumplir el sistema de encendido:

Condicin 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momentodel salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en lacarrera de admisin.

Distribucin del encendidoCuando el motor tiene mltiples cilindros de trabajo resultar necesario

producir la chispa cumpliendo con los requisitos tratados hasta aqu, para cada

uno de los cilindros por cada vuelta del cigeal en el motor de dos tiempos, y

por cada dos vueltas en el de cuatro tiempos. De aqu la cuarta condicin:

Condicin 4: El sistema de encendido debe producir en el momentoexacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor.

Veamos ahora como se cumplen estas exigencias para el sistema de

encendido.
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El diagrama bsicoEn la figura de la derecha se

muestra un diagrama de

bloques de los componentes

del sistema de encendido.

Resulta imprescindible unafuente de suministro de

energa elctrica para

abastecer al sistema, este

puede ser una batera de

acumuladores o un generador.

Luego ser necesario un

elemento que sea capaz de

subir el bajo voltaje de la

batera, a un valor elevado

para el salto de la chispa(varios miles de voltios). Este

generador de alto voltaje

tendr en cuenta las seales

recibidas de los sensores de

llenado del cilindro y de la

velocidad de rotacin del

motor para determinar el

momento exacto de la

elevacin de voltaje. Para la

elevacin del voltaje se usa un

transformador elevador de

altsima relacin de elevacin

que se le llama bobina de

encendido en trabajo conjunto

con un generador de pulsos

que lo alimenta.

Ser necesario tambin un

dispositivo que distribuya el

alto voltaje a los diferentes

cables de cada uno de los

productores de la chispadentro de los cilindros (bujas)

en concordancia con las

posiciones respectivas de sus

pistones para el caso del motor

policilndrico.

Figura 1
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Descripcin de los componentesDada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la

actualidad las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de

adaptacin a las tecnologas existentes se hace difcil abarcar todas las

posibilidades, no obstante, haremos un recorrido por los mas representativos.

La aparicin en la dcada de los 60s del siglo pasado de los dispositivossemiconductores y en especial los transistores, y luego los circuitos integrados,

sent pauta en la composicin y estructura de los sistemas de encendido, de

manera que para hablar de ellos habr un antes, y un despus, que son

decisivos a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos para la

descripcin del sistema uno de tipo clsico, de los utilizados antes de que los

dispositivos electrnicos formaran parte del sistema.

Fuente de alimentacinLa fuente de alimentacin del sistema de encendido depende en muchos casos

de la futura utilizacin a que se destine el motor, as tenemos que

normalmente para el motor del automvil que incluye, porque es requerido,

una batera de acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentacin del

sistema, pero para los motores estacionarios, especialmente los pequeos,

donde la batera no es necesaria para otro fin, se acude a los generadores de

pulsos elctricos conocidos como magnetos. Estos magnetos son pequeos

generadores del tipo de rotor a imanes permanentes de corriente alterna

movidos por el propio motor y sincronizados con l que producen electricidad

para alimentar el sistema de encendido durante el tiempo necesario para

generar la chispa.

En ocasiones y para la mayora de los motores mono cilndricos pequeos de

arranque manual, la electricidad la induce un imn permanente empotrado enel volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo

del motor.

Generacin del alto voltajeEl voltaje de alimentacin del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado

con una batera suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho mas bajo de los 18,000 a

25,000 voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la

buja, separados hasta 2mm, y bajo la presin de la compresin. Para lograr

este incremento se acude a un transformador elevador con muy alta relacin

entre el nmero de vueltas del primario y del secundario, conocido como

bobina de encendido. Usted se preguntar Cmo un transformador, si escorriente directa? pues s, veamos como:
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/circuitointegrado.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/induccion.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/circuitointegrado.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/induccion.html


16/43

En la figura de la derecha se

muestra un esquema del modo

de convertir el voltaje de la

batera al necesario para la

chispa en el motor mono

cilndrico.Note como la corriente de la

batera est conectada al

primario del transformador a

travs de un interruptor y que

la salida del secundario se

conecta al electrodo central de

la buja. Todos los circuitos se

cierran a tierra.

El interruptor est

representado como un

contacto, que era lo usual

antes de la utilizacin de los

dispositivos semiconductores.

Hoy en da ese contacto es del

tipo electrnico de diversos

tipos.

Mientras el contacto est

cerrado, circula una corriente

elctrica por el primario del

transformador, en el momento

de abrirse el contacto, estacorriente se interrumpe por lo

que se produce un cambio muy

rpido del valor del campo

magntico generado en el

ncleo del transformador, y

por lo tanto la generacin de

un voltaje por breve tiempo en

el secundario. Como la relacin

entre el nmero de vueltas del

primario y del secundario esmuy alta y adems el cambio

del campo magntico ha sido

violento, el voltaje del

secundario ser

extremadamente mas alto,

capaz de hacer saltar la chispa

Figura 2
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/campomagnetico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/campomagnetico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/campomagnetico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/campomagnetico.html


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en la buja.

Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento

del motor y la posicin del pistn, se puede generar la chispa en el momento

adecuado al trabajo del motor en cada carrera de fuerza.

Si en lugar de una batera se utiliza un magneto, el esquema es esencialmenteel mismo, con la diferencia de que el magneto estar generando la corriente

del primario en el momento de apertura del contacto, aunque en el resto del

ciclo no genere nada. Utilizando el sincronismo adecuado, magneto-contacto-

posicin del pistn el encendido estar garantizado.

DistribucinCuando el motor tiene mas de un cilindro se necesita un chispa para cada uno,

puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por cilindro y

de hecho se hace, pero lo mas comn es que solo haya un sistema generador

del alto voltaje que produzca la elevacin tantas veces como haga falta (una

vez por cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la buja delcilindro correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.


18/43

A la derecha se muestra un

esquema que sirve para

entender como funciona el

distribuidor.

Hemos supuesto el sistema de

encendido para un motor de seiscilindros.

Como se explic anteriormente,

un contacto elctrico interrumpe

el circuito primario de la bobina

de encendido y genera en el

secundario el voltaje suficiente.

En este caso una leva exagonal

sincronizada con el motor a

travs de engranajes gira, y

abre el contacto en seis

ocasiones por cada vuelta, el

voltaje generado por la bobina

de encendido se conecta a un

puntero que gira tambin

sincronizado con el motor, de

manera que cada vez que la

leva abre el contacto, uno de los

terminales que conduce a una

buja est frente al puntero y

recibe la corriente. Colocando

adecuadamente los cables a lasbujas correspondientes se

consigue que con un solo

circuito generador de alto

voltaje se alimenten todas las

bujas en el momento propicio.

En el esquema de abajo se

ilustra el trabajo del distribuidor

con un animado, considerando

media vuelta del puntero del

distribuidor.

Figura 3


19/43

Figura 4

Adelanto al encendido con la velocidad del motorYa sabemos como se genera el alto voltaje y adems como se distribuye a las

diferentes bujas del motor, ahora veremos como se puede adelantar el

encendido con el aumento de la velocidad de rotacin del motor.

Consideremos el esquema de la figura 3, en l una leva determina el momento

de la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispaen la buja. Hemos visto que esta leva est montada en un eje que a su vez se

mueve desde el motor a travs de un engranaje para garantizar el debido

sincronismo. Si montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre

l y determinamos su posicin exacta con respecto al eje a travs de un

mecanismo centrfugo podremos modificar la posicin de la leva con respecto

al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma

podremos ir adelantando el encendido cuando la velocidad aumenta y

disminuyndolo cuando esta velocidad baja. Como se altera la posicin, la

punta de la leva alcanzar a abrir el contacto con mas o menos atraso.

Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los

sistemas de encendido de los motores de automvil. Unos contrapesos

adelantan la posicin de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza

centrfuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperacin del

mecanismo la hacen retornar cuando baja.


20/43

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro.Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del

sistema de inyeccin de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta

apertura hace que la magnitud del vaco dentro del conducto de admisin

entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presin absoluta en este

conducto aumenta al haber mejor acceso a la presin atmosfrica exterior.

Figura 4

De esta forma, la magnitud de

la presin absoluta dentro del

conducto de admisin sirve

para conocer de manera

indirecta como se ha llenado el

cilindro del motor, el valor de

esta presin absoluta es la que

se utiliza para adelantar o

atrasar el momento del

encendido. Para ello la basedonde est montado el

contacto descrito en la figura 3

se construye de manera tal

que pueda girar con respecto

al eje de la leva. Observe el

animado de la figura 4. Un

diafragma flexible al que se le

aplica la presin del conducto

de admisin vence la fuerza de

un resorte (no representado),haciendo girar la base del

contacto en mayor o menor

proporcin de acuerdo a la

presin y por lo tanto mueve el

contacto con respecto a la leva

con lo que la apertura de este

se logra mas temprano o mas

tarde de acuerdo al llenado del

cilindro. Resulta ser el mismo

efecto del mecanismo

centrfugo del punto anterior,

pero en este caso teniendo en

cuenta el valor absoluto de la

presin en el conducto de

admisin.


21/43

Pongamos todo juntoTratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos

el esquema de la figura 5 correspondiente al sistema de encendido tpico por

contacto, tal y como se usaba antes de la introduccin de los dispositivos

semiconductores.

Observe que el

cable procedente

de la batera

pasando por el

interruptor de

arranque

alimenta el

primario de la

bobina de

encendido. El

circuito delprimario se

completa a tierra

con el contacto

dentro del

dispositivo

llamado como

Conjunto

distribuidor.

Note tambin

como la leva y elrotor que

distribuye la

corriente de alto

voltaje a las

diferentes bujas,

estn montados

en el eje que se

conecta al motor.

Un elemento

nuevo es el

condensador,

est conectado

en paralelo con el

elemento mvil

del contacto, este

condensador

ayuda a reducir

Figura 5


22/43

las chispas en el

contacto y

aumenta la

potencia de la

chispa.

El mecanismocentrfugo y el

diafragma que

sirven para

acomodar el

avance al

encendido no

estn

representados.

El cable de alto

voltaje que sale

de la bobina de

encendido entra

al centro del rotor

por medio de un

contacto

deslizante y este

lo transmite a la

buja

correspondiente

al girar.


23/43

Un distribuidor real luce as como se

muestra en la figura 6, en el costado

izquierdo est el diafragma de avance al

que se conecta una manguera procedente

del carburador. La tapa de color negro

donde se conectan los cables de alta tensinest construida de un material plstico

resistente al calor y aislante de la

electricidad que se acopla al cuerpo con la

ayuda de unas presillas metlicas

fcilmente desmontables. Observe el tornillo

lateral, ah se conecta el cable procedente

de la bobina de encendido, el cable exterior

que se muestra, es el del condensador, que

en este caso est en el exterior detrs del

diafragma.

La pieza dorada mas inferior es el

acoplamiento al engranaje del motor.

Figura 6

Entendido como funciona un sistema de encendido clsico (sin electrnica)

veamos ahora el encendido electrnico.

Sistema de iluminacin (viene de sistema elctrico)Cada vez es mas frecuente la utilizacin de circuitos electrnicos de control en

el sistema de iluminacin del automvil, de esta forma en un auto actual es

frecuente que las luces de carretera se apaguen solas si el conductor se

descuida y las deja encendidas cuando abandona el vehculo, o, las luces de

cabina estn dotadas de temporizadores para mantenerlas encendidas un

tiempo despus de cerradas las puertas, y otras muchas, lo que hace muy

difcil generalizar, no obstante se tratar de describir el sistema mnimo

necesario.
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El la figura 3 se muestra

un esquema de un

sistema de iluminacin

tpico de automvil.

Todos estos circuitos se

alimentan a travs defusibles para evitar

sobrecalentamiento de

los cables en caso de

posibles corto-circuitos.

En general cualquier

automvil tiene como

mnimo:

1.- Seis interruptoresmarcados con los

nmeros del 3 al 8 en la

figura 1 y cuya funcin

es la siguiente:

Interruptor # Funcin

3 Encender luces

dereversa

4 Iluminarla

cabina5 Encend

er lasluces decarreter

a

6 Encender las

luces deciudad

7 Poner afuncionar las

luces deva

8 Encender las

Figura 1

1.-Acumulador 2.-Caja de fusibles 3.-Interruptor deluces de reversa 4.-interruptor de luz de cabina 5.-Interruptor de luz de carretera 6.-Interruptor deluces de ciudad 7.-interruptor

de Luces de va a la derecha 8.-Interruptor de luzde frenos 9.-Luces de va 10.-Luces de reversa11.-Luces altas de carretera 12.-Permutador deluces de carretera 13.-Interruptor de luces de va14.-Luces bajas de carretera 15.-Luces de frenos16.-Luces de ciudad y tablero de instrumentos 18.-Luces de va a la izquierda


25/43

luces decola alfrenar

Aunque los interruptores

se han representado

como uno solo por

circuito, en algunos

casos pueden ser varios

conectados en paralelo

para hacer la misma

funcin; ejemplo: puede

haber un interruptor de

la luz de cabina en cada

puerta y uno adicional

en el tablero, o en la

propia lmpara. Es muyfrecuente un interruptor

adicional para encender

las luces intermitentes

de avera.

2.- Dos permutadoresde luces, uno para

permutar las luces de

carretera de altas a

bajas y otro para

seleccionar las luces

intermitentes de va de

acuerdo al giro a

efectuar. Como

indicadores de va en

algunos vehculos se

usan las propias

lmparas de frenos, en

otros, lmparas aparte,

comnmente de color

amarillo o mbar.

LmparasLas lmparas en el automvil pueden clasificarse bsicamente en tres tipos:

1. Lmparas de gran potencia para iluminar el camino.

2. Lmparas de media potencia para visualizacin del automvil.


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3. Lmparas de pequea potencia para sealizacin de control eiluminacin.

Lmparas de iluminacin del caminoEn el automvil, por norma, deben haber dos tipos de estas luces; las luces

largas o de carretera y las luces de cruce ambas deben estar alineadas

adecuadamente para lograr una iluminacin ptima. Las primeras son luces degran alcance y elevada potencia que sirven para lograr una visibilidad mxima

del camino y sus alrededores durante la conduccin nocturna, y las segundas

con menos alcance y potencia se usan para alumbrar el camino durante el

cruce con otro vehculo que transita en sentido contrario en vas de doble

sentido sin deslumbrar al conductor.

En general hay dos formas de colocar estas luces en el vehculo; en un solo

faro con un el uso de dos elementos independiente generadores de luz (larga y

corta) o en faros aparte, cada uno con su respectivo elemento generador de

luz, uno para la luz de carretera y otro para la de cruce. En los esquemas que

siguen se muestra el principio de funcionamiento de estos focos.

Punto luminoso en el focode la parbola

Figura 2

Para lograr aprovechar al mximo la luz

procedente del punto luminoso, en este caso

representado como un filamento incandescente,

todos los faros de iluminacin del camino estn

dotados de un reflector parablico perfectamente

plateado y pulido en su interior, que refleja casi el

100% de la luz que incide desde el punto

luminoso. La colocacin del emisor de luz dentro

de la parbola determina como ser reflejada la

luz al exterior. Observe (figura 2) que cuando elpunto brillante se coloca en el foco de la parbola

la luz reflejada sale como un haz concentrado

formado por lineas paralelas dirigidas rectas al

frente del foco, en este caso el haz luminoso

tiene el mximo alcance y representa la luz de

carretera.

Si el filamento luminoso se coloca por delante del

foco (figura 3), los rayos reflejados salen de la

lmpara con un ngulo de desviacin con

respecto al eje de la parbola y el alcance sereduce. En este caso si colocamos una superficie

reflectora de forma adecuada por debajo del

bulbo, que impida la iluminacin de una zona de

la parbola, nuestro haz de luz se inclina hacia

abajo como muestra el dibujo de la figura 4. De

esta forma se consigue la luz corta o de cruce,

esto es, se concentra la iluminacin en la zona
http://www.sabelotodo.org/automovil/alinearfaros.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/alinearfaros.html


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Punto luminoso por delantedel foco de la parbola

Figura 3

Superficie reflectora debajodel punto luminoso

Figura 4

prxima por delante del automvil para

garantizar la iluminacin adecuada del camino

mientras se coloca al chofer que circula en

sentido contrario en una zona de sombra. Esta

superficie reflectora no es simtrica con respecto

al eje del bulbo, de manera que est diseadapara impedir la iluminacin de la zona de la

parbola que tiende a iluminar la senda contraria,

mientras permite la iluminacin del borde del

camino y sus reas adyacentes para mejorar la

seguridad de conduccin.

Estos dos tipos de iluminacin pueden

conseguirse en un mismo faro utilizando el bulbo

con dos filamentos en las posiciones adecuadas

que se permutan por el conductor, o con un faro

de luz de cruce (casi siempre permanentemente

encendido) y otro de luz de carretera que se

enciende y apaga a voluntad del conductor de

acuerdo a la necesidad.

Una adecuada construccin del lente

transparente exterior del faro o la estratificacin

apropiada de la superficie del reflector

parablico, completan la ptima distribucin de la

luz al frente del camino.

Tipos de bulbos de alta potencia.

Aunque se fabrican faros de iluminacin delcamino en los que todos los componentes estn

integrados como una unidad sellada, nos

ocuparemos aqu de aquellos en los que bulbo

generador de luz es intercambiable. Hay tres

tipos bsicos:

1. De filamento incandescente estndar

2. De filamento incandescente en atmsferade halgeno.

3. De arco elctrico en atmsfera de gas

xenn.

Bulbo incandescente estndar

Los bulbos incandescentes estndares fueron

utilizados durante muchos aos por todos los

vehculos, comnmente con el filamento de luz

de carretera de 55 vatios y el de luz de cruce de

45 vatios para los sistemas de 12 voltios. No
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Figura 5

obstante han ido cayendo en desuso debido a las

ventajas de los otros dos tipos de bulbos.

La figura 5 muestra uno de estos bulbos.

Bulbo incandescente halgeno

Este tipo de bulbo incandescente halgeno ha

venido reemplazando al incandescente estndar

en casi todas las aplicaciones y especialmente en

las luces de camino, debido a que puede tener una

vida mas larga y produce una iluminacin mas

brillante, con lo que se mejora el alcance del faro.

La figura 6 muestra un tpico bulbo halgeno.

Bulbo de arco elctrico de xenn

Estos bulbos de arco son sumamente brillantes

debido a que la iluminacin la produce un arco

elctrico en el interior del bulbo relleno con gasxenn, esto hace que los faros dotados de estos

bulbos tengan un gran alcance. Adems de la

intensidad luminosa, tienen otras ventajas como;

una mayor economa de electricidad para producir

la misma iluminacin y una extensa vida til.

Tiene la desventaja de que funcionan a voltaje

elevado por lo que necesitan un dispositivo

elevador de voltaje que los hace mas caros y

requieren mas cuidado en la manipulacin. Otra

desventaja es que se demoran cierto breve tiempo

para alcanzar el brillo mximo, esta demora hace

que exista un tiempo de oscuridad si se permutan

de alta a baja como en el resto de los bulbos, por

lo que su utilizacin est restringida solo a las

luces de carretera mientras que la luz de cruce se

deja a un bulbo mas convencional. Algunos

automviles mas caros estn dotados de un

Figura 6
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sistema de apantallamiento mecnico que los hace

tiles tambin para las luces de cruce, al tapar

parte del haz de luz producido.

En la figura 7 puede verse una imagen de uno de

estos bulbos.

Debido a la intensidad del brillo y alcance de estosbulbos, las legislaciones de los diferentes pases

establecen que los faros que los utilizan, deben

estar dotados de un mecanismo de compensacin

de la posible inclinacin del vehculo por la carga y

otras razones, para evitar el deslumbramiento de

los conductores que circulan en sentido contrario.

Figura 7

Lmparas de posicin y sealizacinComo mnimo en el vehculo actual estn incorporadas lmparas para las

funciones siguientes:

1. Dos faros traseros, uno a cada lado del automvil, de color rojo y visiblesen la oscuridad hasta una distancia de mas de 1km. Llamados luces decola o pilotos.

2. Dos faros delanteros, uno a cada lado del vehculo, de color blanco ombar que pueden ser iluminados a voluntad del conductor paramostrar la posicin de vehculo cuando la visibilidad es baja o parasealar el ancho del vehculo en la oscuridad. En la mayor parte de los

automviles estas luces funcionan sincronizadas con las luces de cola.3. Dos faros traseros, uno a cada lado del automvil, de color rojo o mbar

de mas intensidad que los anteriores que se iluminan cuando elconductor acciona los frenos. Las luces de los frenos y las piloto puedenestar en un mismo faro con diferentes bulbos o con un bulbo de dosfilamentos. Llamados cuarto de luz o luz de ciudad,

4. Uno o dos faros de iluminacin del camino, de luz blanca, en la partetrasera, que se iluminan cuando el conductor coloca la marcha hacia


30/43

atrs, sirven para visualizar el rea detrs del vehculo cuando elconductor ejecuta una maniobra en esa direccin.

5. Dos luces, una trasera y otra delantera, de color rojo o mbar, a cadalado del vehculo, que funcionan de manera simultnea e intermitente yque pueden ser puestas en funcionamiento de uno u otro lado avoluntad del conductor, para indicar que el automvil realizar unamaniobra de cambio de va o giro en ese sentido. El conductor podrtambin poner a funcionar las cuatro luces de manera simultnea eintermitente para indicar que el automvil est detenido en la va poralguna razn,en este caso son llamadas luces de avera.Algunas veceslos bulbos para las luces de avera son diferentes y de menos potenciaque los intermitentes de giro.

6. Una o dos lmparas blancas que iluminen en la noche la placa omatrcula trasera. Estas luces funciona sincronizadas con las luces decola.

7. Un faro trasero de color rojo sincronizado con las luces de los frenoscolocado en la parte alta del vehculo.

Tradicionalmente se han utilizado para estas lmparas los bulbos

incandescentes convencionales de diferente potencia segn la aplicacin, lo

mas comn es que se usen las potencias siguientes:

1. Bulbos de 5 vatios para las luces piloto y las de ciudad.

2. Bulbos de 21 vatios para las luces de frenos, las intermitentes de giro ylas de marcha atrs.

3. Bulbos de 5 vatios o menos para la iluminacin de las placas.

Tipos de bulbos de media potencia.

Estos bulbos puede contener en usa sola unidad uno o dos filamentos de

diferente potencia elctrica, con el fin de realizar dos funciones en el mismo

faro.

En general los bulbos de media potencia pueden clasificarse adems de por

su potencia, por el tipo de zcalo de montaje, hay cuatro tipos bsicos:

1. De zcalo cilndrico metlico, llamados de bayoneta de los que hay tresdimetros en el zcalo, 15, 9 y 6 mm.

2. Sin zcalo metlico.

3. De cpsula, con pines de conexin, generalmente halgenos.

4. Los cilndricos con conectores en los extremos, llamados Festoon

Abajo en la figura 8 aparecen vistas de algunos de ellos.


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De bayoneta,zcalo 15 mm

doble filamento, 5y 21 vatios. tilespara luces piloto y

de freno en unsolo faro.

De bayoneta,simple filamento21 vatios y zcalo

15 mm. Muyutilizados en lasluces de reversa.

De bayoneta,zcalo 15 mm sin

este a tierra ydoble contacto, 5vatios. tiles para

cuando seencienden y

apagan a travsde tierra.

De bayonetazcalo 6 mm y 5

vatios. Depequeo tamao,

utilizados parailuminacin de las

placas.

Sin zcalometlico, 5 vatios,los hay de doble

filamento de 5, 21vatios. Muy

utilizados en lasluces de cola y

laterales.

Tipo festton, 5vatios, los hay de

diferentespotencias, tilespara lmparas de

perfil bajo.

De cpsula 21vatios, los hay devarias potencias ytamaos, son deuso universal.

Figura 8

Mas recientemente se estn introduciendo con fuerza los faros que utilizan

lmparas de emisin electrnica (LEDs), el desarrollo de estos led ha hechoque su potencia de brillo y color, sea adecuado para ser utilizados en grupos,

en sustitucin los bulbos incandescentes en las luces de cola, de frenos, y las

intermitentes de va. La elevada durabilidad, bajo consumo y velocidad de

respuesta de estas luces las hace muy tiles en estas funciones.

Lmparas de control e iluminacin del panel.Se refiere a pequeas lmparas que se utilizan como seales de alerta en el

tablero o para iluminar reas reducidas como los porta guantes, instrumentos

de control, estribos, cerraduras etc. Son casi siempre del tipo incandescente

estndar, aunque en ocasiones se usan LEDs, especialmente en las seales de

alerta.

La potencia elctrica de estas lmparas es por lo general de 5 vatios o menos

y en ocasiones son verdaderas miniaturas.

Tipos de bulbos utilizados.

En algunos casos se utilizan bulbos como los representados en la figura 8,

especialmente los de zcalo 6 mm, los de cpsula, los sin zcalo y los festoon


32/43

en sus variantes mas chicas. Adems se encuentran con frecuencia los que se

muestran en la figura 9.

De zcalo roscado

De bayonetaalargada

Estos bulbos son generalmente de 3 vatios y tienen una

iluminacin poco intensa lo que los hace de vida muy

larga.

Sitema de generacin y almacenamiento(viene de sistema elctrico)

Este sub-sistema del sistema elctrico del automvil est constituido

comnmente por cuatro componentes; el generador, el regulador de voltaje,

que puede estar como elemento independiente o incluido en el generador, la

batera de acumuladores y el interruptor de la excitacin del generador. En la

figura 1 puede verse un esquema de este sub-sistema.
http://www.sabelotodo.org/automovil/siselectrico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/siselectrico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/enlaceautomovil.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/generador.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/acumuladorplomo.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/siselectrico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/siselectrico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/enlaceautomovil.htmlhttp://www.sabelotodo.org/automovil/generador.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/acumuladorplomo.html


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El borne negativo de la batera

de acumuladores est

conectado a tierra para que

todos los circuitos del sistemas

se cierren por esa va.

Del borne positivo sale unconductor grueso que se

conecta a la salida del

generador, por este conductor

circular la corriente de carga

de la batera producida por el

generador. Esta corriente en

los generadores modernos

puede estr en el orden de 100

amperes.

De este cable parte uno para el

indicador de la carga de la

batera en el tablero de

instrumentos, generalmente un

voltmetro en los vehculos

actuales. Este indicador

mostrar al conductor el

estado de trabajo del sistema.

Desde el borne positivo de la

batera tambin se alimenta, a

travs de un fusible, el

interruptor del encendido.Cuando se conecta este

interruptor se establece la

corriente de exitacin del

generador y se pone en

marcha el motor, la corriente

de exitacin ser regulada

para garantizar un valor

preestablecido y estable en el

voltaje de salida del generador.

Este valor preestablecidocorresponde al mximo valor

del voltaje nominal del

acumulador durante la carga,

de modo que cuando este, est

completamente cargado, no

circule alta corriente por l y

as protejerlo de sobrecarga.

Figura 1
http://www.sabelotodo.org/aparatos/medircorriente.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/cargadescargaacum.htmlhttp://www.sabelotodo.org/aparatos/medircorriente.htmlhttp://www.sabelotodo.org/electrotecnia/cargadescargaacum.html


34/43

Con este esquema de

conexiones se garantiza que

una vez puesto en marcha el

motor, ya el generador tenga

la corriente de exitacin y

comience rapidamente agenerar electricidad para

restituir el estado de carga

completa del acumulador, y

alimentar el resto de los

consumidores.

Bujas de Precalentamiento.El las mquinas, en ocasiones es necesario calentar previamente ciertas partesantes de poner la mquina en marcha, lo mas comn es calentar el aceite de

lubricacin o de los dispositivos hidrulicos. Esto se logra casi siempre a travs

de calentadores elctricos termostatados acoplados a las partes en cuestin.

Para el inters de esta pgina estos dispositivos son calentadores elctricos y

no bujas de precalentamiento.

Las bujas de precalentamiento o bujas incandescentes son dispositivos

dotados de una resistencia elctrica y accionados desde la llave del encendido,

que se utilizan para facilitar el arranque en fro de los motores de combustin

interna, especialmente los Diesel.

Estas bujas sirven para producir un punto incandescente (o muy caliente)dentro de la cmara de combustin, que es alcanzado por el aerosol del

combustible inyectado. Al entrar en contacto parte del aerosol con la zona

caliente de la buja de precalentamiento, el combustible se evapora e inflama,

produciendo el arranque del motor aun en condiciones de bajas temperaturas.

Adicionalmente a esto, los materiales de que estn hechas estas bujas tienen

en su composicin elementos como platino o iridio que tienen un efecto

cataltico sobre el proceso de combustin.

Una vez producido el arranque, y unos segundos despus, se retira la corriente

elctrica de la buja al no ser necesaria su funcin ya que la cmara de

combustin se ha calentado como para producir la auto inflamacin del

combustible sin ayuda.Debido a la naturaleza de las cmaras de inyeccin directa, estas bujas de

precalentamiento comnmente no son necesarias en los motores provistos de

este tipo de cmara, mientras que en los motores con inyeccin separada se

convierten en un dispositivo indispensable para garantizar un arranque seguro

en todas condiciones.

Hay dos tipos bsicos de bujas de precalentamiento:
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1. De resistencia elctrica desnuda utilizadas tradicionalmente.

2. De resistencia elctrica protegida que se han introducido masrecientemente.

Bujas de resistencia desnuda

La figura 1 muestra una clsica buja de precalentamiento conla resistencia elctrica desnuda.

En un cuerpo de acero provisto de una rosca para ser instalada

en el motor, tal y como lo hace la buja de encendido de los

motores de gasolina, se coloca aislada de cuerpo, y en su

centro, un conductor que termina en el extremo inferior en una

resistencia elctrica de grueso alambre en forma de lazo. El

otro extremo de la resistencia se conecta al cuerpo de acero y

con ello a tierra.

Este conductor central termina en el extremo superior en un

perno roscado para conectar el cable de alimentacin.

El dispositivo tiene suficiente longitud como para que la

resistencia elctrica (lazo) llegue al interior de la cmara de

combustin, y el perno de conexin est en el exterior del

motor, al alcance del cable de alimentacin.

La resistencia elctrica esta construida de aleaciones metlicas

muy resistentes al ambiente altamente corrosivo de la cmara

de combustin, y a la erosin que producen los gases de la

combustin para lograr una una larga vida til.

Cuando se va a poner en marcha el motor fro, primero se

conecta la corriente de la batera de acumuladores a la buja el

tiempo suficiente para que el lazo interior se caliente al rojoincandescente, usando una posicin al efecto de la llave de

encendido del motor. Una vez transcurrido ese tiempo, se gira

la llave de encendido a la posicin de arranque, con con este

cambio se producen dos efectos; se alimenta el motor de

arranque para hacer girar el motor de combustin y, se retira la

corriente a la buja. La gran masa del grueso alambre de la

resistencia la mantiene caliente unos segundos despus de

retirarle la corriente, con lo que se garantiza que algunos ciclos

de inyeccin posteriores al arranque se produzcan con

eficiencia.En el motor poli-cilndrico hay una buja de precalentamiento

por cada cilindro y otra que sirve como testigo, al alcance de la

vista del conductor en el tablero de instrumentos. Como todas

las bujas son iguales, observando el color de la buja testigo, el

conductor podr saber en que momento las que estn

colocadas en los cilindros estn a buena temperatura para

Figura 1
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proceder a intentar el arranque.

Bujas de resistencia cubiertaLas bujas de precalentamiento con la resistencia

cubierta son una mejora tecnolgica de la buja

tradicional pero su funcin bsica es la misma.

La figura 2 muestra la imagen de una buja de

precalentamiento del tipo de resistencia cubierta

de manera que pueden verse las partes interiores.

La diferencia principal con la buja tradicional es

que la resistencia elctrica est constituida de dos

partes, es de alambre mas fino y est cubierta con

una funda resistente al ambiente para protegerla.

En estas bujas, la resistencia calentadora est

formada por dos resistencias elctricas conectadas

en serie, una que funciona como elementocalefactor, de resistencia casi constante con la

temperatura, y la otra como elemento regulador de

la corriente ya que est hecha de un material que

aumenta notablemente la resistencia elctrica con

el incremento de la temperatura.

Como la resistencia calefactora es de alambre muy

fino, su inercia trmica es baja y se calienta muy

rpidamente con peligro de avera si no fuera

porque comunica el calor a la otra resistencia

conectada a ella en serie, esta ltima aumentarpidamente la resistencia elctrica y limita la

corriente a un valor seguro para las dos, por lo que

la temperatura final queda limitada.

La funda protectora est rellena de un material en

polvo (xido de magnesio) buen conductor de

calor, por lo que el calor generado se transfiere

rpidamente a las paredes metlicas de la funda

tornndose incandescente en pocos segundos.

En los vehculos con estos tipos de bujas, lo mas

comn es que el testigo en el tablero de

instrumentos sea una lmpara de aviso.

El rpido calentamiento de estas bujas y el

desarrollo actual de los componentes elctricos y

electrnicos ha permitido que este tipo de bujas

funcionen de manera automtica sin la

intervencin del conductor en algunos modelos de

automviles.

Figura 2

Figura 3
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La figura 3 muestra una imagen real de una de

estas bujas.

Causas de fallo

1. La principal causa de fallo de estas bujas es que se queden conectadasa la corriente con el motor en funcionamiento, el calor de la combustinse agrega al generado por la electricidad por lo que la temperaturapuede llegar a producir la fusin del material de la resistencia.

2. Como estas bujas estn sometidas a los gases erosivos, corrosivos eincandescentes de la combustin su vida, aunque larga, puede verseafectada por elementos nocivos de combustibles de mala calidad o concontaminantes inadecuados.

DiagnsticoEs muy fcil diagnosticar si una buja de precalentamiento funciona o no.

Estos dispositivos tienen en general un valor bajo de resistencia elctrica, porlo que una simple lmpara de las usadas en el automvil, colocada en serie con

el cable de la buja correspondiente encender si la buja est buena y no lo

har si esta averiada.

La bujaEs cierto que las bujas de encendido son pequeas y baratas, pero estn en la

"linea de fuego" y no todas son iguales en su construccin, por eso es

necesario su correcto uso y seleccin.Este diminuto pero importantsimo dispositivo, es el encargado de generar la

chispa que comenzar el encendido del combustible dentro del cilindro en el

motor de gasolina, por lo que en esencia, constituye una prolongacin del

cable de alta tensin procedente del distribuidor, que atraviesa el cuerpo del

motor hasta el interior del cilindro, y all tiene otro electrodo conectado al otro

polo elctrico (generalmente tierra) y entre los cuales salta la chispa, cuando el

voltaje se eleva lo necesario (hasta mas de 20,000 voltios).
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El dibujo de la derecha muestra como se instala la

buja para hacer su trabajo en el motor. La buja est

representada en verde, en el extremo superior se

conecta al cable procedente del distribuidor, y en el

extremo inferior, se produce la chispa que salta entre

dos electrodos como veremos mas adelante. Estesalto se produce dentro de la cmara de combustin

del motor para producir el encendido de la mezcla de

aire y combustible.

El montaje de la buja al motor se realiza a travs de

una unin roscada estanca, con el uso de una junta o

empaque, o con un asiento cnico.

Estructura de la bujaUna buja como la mostrada durante el ciclo de trabajo del motor, est en

contacto por su extremo inferior primero con la mezcla de aire y combustiblefro que entra al cilindro, luego con los gases y partculas incandescentes de la

combustin en un ambiente oxidante, y finalmente con los gases y partculas

calientes del escape. Esto supone que:

La buja tiene que adaptarse a los constantes cambios de temperatura.

Debe ser lo suficientemente refractaria para soportar temperaturas muyaltas.

Debe soportar la erosin producida por las partculas incandescentesque se mueven a gran velocidad en el cilindro

Debe ser resistente al ambiente corrosivo generado por los gasescalientes en presencia de oxgeno del aire de la mezcla.

Como si todo esto fuera poco, debe mantener su aislamiento elctricoentre el electrodo central y el lateral en todas condiciones, para impedirlas fugas de electricidad y generar una chispa potente y sin prdidas.

Para poder cumplir todas estas exigencias se apela a materiales especiales que

pueden trabajar sin fallo por largo tiempo.
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La figura de la izquierda muestra un esquema de

una buja simple seccionada para ver sus

elementos internos.

En un cuerpo de acero hueco roscado

exteriormente en el extremo inferior y provisto de

un hexgono de apriete, se coloca un aislador decermica (porcelana) que ocupa todo el interior y

se prolonga hacia arriba cubriendo un ncleo

conductor que va desde una terminal de conexin

para el cable del distribuidor (arriba) hasta un

pequeo conductor inferior nombrado como

electrodo central hecho de un material resistente a

la corrosin (aleaciones de nquel) capaz de

soportar la inclemencias del ambiente.

El aislador de cermica es monoltico, y se coloca

dentro del cuerpo de acero, asentado sobre una

junta refractaria en el apoyo inferior en el cambio

de seccin a la parte roscada. Este aislador cubre

todo el electrodo central, incluyendo el inserto

anticorrosivo final, del cual solo sobresale una

pequea porcin. Entre esta porcin sobresaliente

y el electrodo de tierra soldado al cuerpo de acero

y construido tambin de material resistente al

ambiente de trabajo, salta la chispa de ignicin del

combustible en la cmara de combustin.

El alto voltaje es caprichosoDesde hace bastante tiempo, los conductores mas experimentados se dieron

cuenta que en muchos casos, una buja que ha dejado de funcionar, vuelve al

trabajo cuando previamente la chispa ha tenido que saltar un espacio de aire,

as en el pasado, cuando los cables de bujas ern metlicos, fueron comunes

los casos de conductores que han quitado uno de los botones plsticos de su

ropa, han cortado el cable a la buja defectuosa, han desnudado del forro un

pequeo tramo de cada extremo del corte y colocados estos, por huecos

diferentes del botn de manera de mantener un espacio entre ellos, lo que ha

hecho que la buja vuelva a funcionar. Este comportamiento "extrao" del alto

voltaje inducido en el encendido, ha hecho que algunos fabricantes de bujas lo

hayan incorporado internamente a sus producciones.

El voltaje inducido no es fijoEl voltaje inducido por el sistema de encendido no es un pico de voltaje

instantneo de valor fijo que hace saltar la chispa. Este voltaje se genera en un

circuito formado por una bobina de induccin y un condensador (circuito LC),
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por lo que el voltaje generado es en realidad un valor oscilante a frecuencia

elevada. Esta oscilacin del voltaje convierte el cable de la buja en un potente

generador de ondaselectromagnticas al aire, estas ondas producen una

indeseable interferencia en el funcionamiento del radio del vehculo.

Para resolver este asunto, o bien el cable, o bien la buja, estn dotados de una

elevada resistencia elctrica que amortigua rpidamente la oscilacin,eliminando la generacin de ondas de radio al aire. Esta resistencia elevada no

influye en el pico de voltaje necesario para el salto de la chispa.

Una buja mas terminadaEn el grfico de la derecha se

muestra la seccin de dos tipos

diferentes de buja.

A la izquierda est la buja de ncleo

de cobre convencional y a la derecha

una buja a la que se le ha colocado

una resistencia supresora adicional

para aumentar la efectividad de la

chispa, y adems amortiguar la onda

de voltaje que interfiere con el radio.

Observe que la resistencia est

alejada de la zona mas caliente de la

buja a travs de un trozo de

conductor de cobre.

En la bsqueda de mayores

prestaciones los fabricantes de bujas

han elaborado verdaderos complejostecnolgicos, cuyas "bondades" son

objeto

de una feroz propaganda que atrapa muchos incautos que pagan verdaderas

fortunas en sus bujas sin la menor necesidad de ello.

Generalmente una buja convencional, con el grado trmico adecuado (como

veremos mas adelante) es adecuada para la mayor parte de los vehculos de

serie con trabajo normal, y solo en casos especiales hay que recurrir a bujas

especiales.

El calor en las BujasComo hemos visto, el extremo de los electrodos de la buja est en contacto

con los gases incandescentes de la combustin y del escape durante una parte

del ciclo de trabajo correspondiente del motor, este contacto evidentemente

calienta la buja. La parte roscada de ella, est en ntimo contacto con las

partes metlicas del motor que se refrigeran con agua, por lo que su

temperatura no puede subir mucho mas all de la temperatura del motor.
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No obstante el electrodo central que est cubierto en su mayor parte por el

aislamiento cermico, no tiene una va rpida por donde disipar el calor

recibido de la combustin y se calienta notablemente, especialmente cuando el

motor gira a altas velocidades y los ciclos de calentamiento son mucho

mayores por unidad de tiempo.

Este calentamiento es hasta cierto punto deseable, porque ayuda a lacombustin de los sedimentos de combustible y partculas semi-carbonizadas

que se depositan en el aislamiento durante el trabajo del motor y que pueden

llegar a producir una capa conductora sobre el aislamiento, que pone en corto-

circuito el electrodo central con el cuerpo metlico interior de la buja haciendo

desaparecer la chispa.

Sin embargo, el valor final de temperatura que puede alcanzar el electrodo

central no puede crecer hasta poner en peligro la integridad de la cermica

que lo recubre ,o ponerlo incandescente, lo que tendra el negativo efecto de

producir la pre-ignicin del combustible con la consecuente tendencia del

motor a girar en sentido contrario. Es necesario entonces controlar la

temperatura, ni muy fra ni muy caliente, pero.... como el automvil es una

mquina muy verstil que lo mismo se usa como coche de reparto con

constantes paradas y arrancadas que tienden a mantener las bujas muy fras,

o como vehculo de trnsito a alta velocidad por autopistas por largos perodos

de tiempo, la solucin de la disipacin de calor en las bujas es una situacin de

compromiso. Por tal motivo los fabricantes de bujas las producen

aparentemente iguales pero con diferente capacidad para disipar el calor

(grado trmico).

Cuando las condiciones de uso de un automvil se aparta notablemente de las

condiciones promedio o el motor empieza a presentar sntomas de desgaste,

en posible y hasta necesario, utilizar unas bujas con grado trmico diferente alas bujas de serie.

A la derecha puede verse un

esquema de como se transfiere

el calor desde el electrodo

central a la parte roscada (fra)

de la buja.

El calor entra a la buja por el

extremo inferior que est en

contacto con la combustin,

las flechas rojas indican el

camino que debe seguir este

calor para llegar a la parte fra

de la buja. Un cono de aislante

cermico mas profundo reduce

notablemente las posibilidades

de disipacin, mientras que


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este cono mas corto la

aumenta en mucho. Por este

sencillo mtodo se controla el

valor de la temperatura final

del

electrodo central a un valor dentro de los rangos adecuados de trabajo, para

que no se rompa la cermica central por excesiva temperatura, ni se ponga

incandescente el saliente metlico, pero que sea suficiente para que se

quemen las partculas depositadas sobre la cermica.

La buja como elemento de diagnsticoUna inspeccin visual de las bujas usadas puede suministrar importante

informacin sobre la adecuidad de su grado trmico, e incluso sobre el estado

del motor. Veamos.

La tabla siguiente muestra vistas de bujas usadas, as como un comentario de

la posible causa de fallo en tal caso y su posible solucin.

De este modo debe lucir una buja funcionando en

buenas condiciones, observe que la cermica y electrodo

centrales estn limpios de depsitos extraos, lo que

indica que los depsitos que se han producido durante el

trabajo del motor se han quemado sobre la superficie, sin

producir sedimentos carbonizados conductores.

Una ptina de color amarillo sobre la porcelana,

producida por cenizas ptreas indica buena temperatura

de trabajo.

Esta buja ha estado funcionando por mucho tiempo,

observe el desgaste por erosin y los bordes

redondeados del electrodo metlico central, as como el

color oscuro de la porcelana debido a la gruesa capa de

cenizas. Esta capa de cenizas tambin puede verse sobre

el electrodo de tierra. Puede suponerse de buen grado

trmico a juzgar por el largo perodo de trabajo sin fallos.

Debe ser sustituida por una nueva buja.

En esta buja puede apreciarse una gran capa dedepsitos de cenizas en un perodo de trabajo no muy

prolongado (no hay desgaste notable del electrodo

central). Este problema es comn con el uso de

combustibles con muchos residuos de cenizas o a la

penetracin de mucho aceite con aditivos al cilindro. El

grado trmico parece adecuado.

Pruebe cambiando el tipo de gasolina, y revisando las


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posibles entradas de aceite a la cmara de combustin

Una capa de aceite cubriendo el interior de la buja,

denota que el grado trmico de la buja es demasiado fro

y/o que est entrando abundante aceite al cilindro.

Revise las posibles averas del motor en cuanto a lasposibles entradas de aceite por las guas de las vlvulas o

los anillo del pistn. Cambie a un grado trmico mas

caliente.

La formacin de depsitos semi-carbonizados en las

partes activas de las bujas pueden poner en corto-

circuito ambos electrodos y desactivar la chispa. Este es

un fenmeno en ocasiones accidental, especialmente en

el trnsito urbano intenso.

La solucin puede ser retirar el sedimento o cambiar la

buja, puede probarse si el incremento del grado trmico

a uno mas caliente hace este fenmeno sea improbable.

Tpico de la buja de muy alto grado trmico, el cono de

cermica perfectamente blanco y los bordes erosionados

irregularmente del electrodo central indican que trabaja a

temperatura muy alta. Se puede prever un fallo

prematura de la buja.

Debe cambiarse a un grado trmico mas fro.

La rotura del cono de cermica y el desgaste total del

electrodo central es un fenmeno comn cuando el motor

funciona detonando con mucha frecuencia, los grandes

incrementos de presin erosionan el electrodo y rompen

la porcelana.

Revise la puesta a punto del encendido y/o aumente el

octanaje de la gasolina que usa.

Esta buja trabaja tan caliente que los electrodos se

tornan incandescentes y se erosionan en el punto de

contacto de la chispa que los semi-funde. Seguramentese ha producido durante el funcionamiento del motor la

pre-ignicin del combustible.

Ponga bujas mas fras, revise la puesta a punto del

encendido o la calidad de la mezcla de aire y

combustible probablemente sea muy pobre

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