Comprobaciones Del Alternador y Motor de Arranque de Un Vehiculo de 1000cc....
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Página 1 DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL MOTOR DE ARRANQUE Y ALTERNADOR EN UN MOTOR DE 1000cc Andrés Santiago Cordova Valverde [email protected] Julio Cesar Maurad Yubi [email protected] Roxana Estefania Mena Andrade [email protected] Fernando Emmanuel Ordoñez Domínguez ordoñ[email protected] Guido Alberto Pizarro Zambrano [email protected] Braulio Fernando Sanango Jerez [email protected] Janeth Alexandra Tinoco Carrión [email protected] Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca, Ecuador RESUMEN: En el presente trabajo desarrollaremos prácticas en un motor de 1000cc.En los cual nos enfocaremos en dos elementos importantes que son: el motor de arranque y el alternador, ya que de ellos depende el encendido del motor térmico y del correcto funcionamiento de todos los componentes del vehículo, por esta razón se decide hacer las comprobaciones que serán presentadas en este trabajo. Además de estas comprobaciones también realizaremos algunos cálculos para estos dos componentes, ya que ellos influyen directamente en el consumo de la batería del vehículo. Mostraremos también cómo obtener el torque al freno de un motor, como sabemos el motor de arranque debe ejercer una potencia mínima, para vencer el par al freno con lo cual determinaremos que tipo de motor de arranque se debe utilizar según Bosch. Además se presenta los resultados de la corriente de consumo con todos los elementos encendidos, la corriente generada, las características electicas y la corriente excedente que genera el alternador. PALABRAS CLAVE: alternador, arranque, consumo, corriente, torque. INTRODUCCION El sistema de arranque es el encargado de proporcionar los primeros giros al motor de combustión para que encienda por sus propios medios. Y su funcionamiento se basa en el principio de la ley de las cargas magnéticas. Para esto requiere de una fuente de alimentación o batería que proporcione energía eléctrica y cuando se activa el interruptor de llave de contacto, fluye una pequeña cantidad de corriente desde la batería hasta el solenoide y de regreso a la batería a través del circuito a masa. Además el solenoide cumple dos funciones que son acoplar el piñón de motor de arranque con el volante de inercia y cierra el interruptor dentro del solenoide entre la batería y al motor de arranque, cerrando el circuito y permitiendo que la corriente fluya al motor de arranque. El motor de arranque toma la energía eléctrica de la batería y la convierte en energía mecánica giratoria para arrastrar al motor térmico y hacer que este gira por sus propios medios al producirse la combustión en el interior de los cilindros y así poder arrastrar el cigüeñal y hacer que funcione por sí mismo. [5] Figura 1. Grafico sistema de arranque [1]
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Página 1
DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL MOTOR DE
ARRANQUE Y ALTERNADOR EN UN MOTOR DE 1000cc Andrés Santiago Cordova Valverde
Julio Cesar Maurad Yubi
Roxana Estefania Mena Andrade
Fernando Emmanuel Ordoñez Domínguez
ordoñ[email protected]
Guido Alberto Pizarro Zambrano
Braulio Fernando Sanango Jerez
Janeth Alexandra Tinoco Carrión
Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca, Ecuador
RESUMEN: En el presente trabajo
desarrollaremos prácticas en un motor de
1000cc.En los cual nos enfocaremos en dos
elementos importantes que son: el motor de
arranque y el alternador, ya que de ellos
depende el encendido del motor térmico y del
correcto funcionamiento de todos los
componentes del vehículo, por esta razón se
decide hacer las comprobaciones que serán
presentadas en este trabajo. Además de estas
comprobaciones también realizaremos algunos
cálculos para estos dos componentes, ya que
ellos influyen directamente en el consumo de la
batería del vehículo. Mostraremos también
cómo obtener el torque al freno de un motor,
como sabemos el motor de arranque debe
ejercer una potencia mínima, para vencer el par
al freno con lo cual determinaremos que tipo de
motor de arranque se debe utilizar según Bosch.
Además se presenta los resultados de la
corriente de consumo con todos los elementos
encendidos, la corriente generada, las
características electicas y la corriente excedente
que genera el alternador.
PALABRAS CLAVE: alternador, arranque,
consumo, corriente, torque.
INTRODUCCION
El sistema de arranque es el encargado de
proporcionar los primeros giros al motor de
combustión para que encienda por sus propios
medios. Y su funcionamiento se basa en el
principio de la ley de las cargas magnéticas.
Para esto requiere de una fuente de
alimentación o batería que proporcione energía
eléctrica y cuando se activa el interruptor de
llave de contacto, fluye una pequeña cantidad
de corriente desde la batería hasta el solenoide
y de regreso a la batería a través del circuito a
masa. Además el solenoide cumple dos
funciones que son acoplar el piñón de motor de
arranque con el volante de inercia y cierra el
interruptor dentro del solenoide entre la batería
y al motor de arranque, cerrando el circuito y
permitiendo que la corriente fluya al motor de
arranque. El motor de arranque toma la energía
eléctrica de la batería y la convierte en energía
mecánica giratoria para arrastrar al motor
térmico y hacer que este gira por sus propios
medios al producirse la combustión en el interior
de los cilindros y así poder arrastrar el cigüeñal
y hacer que funcione por sí mismo. [5]
Figura 1. Grafico sistema de arranque [1]
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En el sistema eléctrico del vehículo, además
del equipo de encendido, se incluye el sistema
de carga que recarga la energía a la batería la
cual es usada por el sistema de arranque, que
enciende el motor.
El sistema de carga consiste en el
alternador, que genera electricidad, y el
regulador, que mantiene el voltaje constante de
la electricidad generada.[1]
El sistema de carga tiene dos funciones
esenciales:
Generar energía eléctrica para operar
los sistemas eléctricos y electrónicos
del vehículo.
Generar corriente eléctrica para
recargar la batería del vehículo.
DESARROLLO Objetivos
General
Realizar prácticas en el motor de un
vehículo de 1000cc, para determinar
las características específicas para el
correcto funcionamiento del motor de
arranque y alternador.
Específicos
Determinar el torque al freno de un
motor térmico de cilindrada 1000 cc.
De manera práctica.
Desarrollar los cálculos de potencia del
motor de arranque, considerando A =
30% y rendimiento del motor eléctrico
del 90%.
Determinar el tipo de motor de
arranque que se debe utilizar (Bosch).
Determinar el consumo total de
corriente del vehículo con todos los
sistemas trabajando. (para un vehículo
con bomba de combustible mecánica).
Determinar la corriente generada por el
alternador del vehículo.
Determinar las características
eléctricas del alternador.
Determinar el porcentaje de corriente
excedente que genera el alternador
Marco teórico
El motor de arranque funciona como un
motor eléctrico, con un piñón y un dispositivo
para guiar el piñón en la rueda dentada del
volante. Exteriormente, la armadura, las zapatas
polares y el devanado de excitación son
semejantes a los del generador.
El devanado de excitación se conecta en
serie, funcionando como el motor gracias a la
corriente principal se adapta bien a la marcha,
debido a que, por su elevado par motor,
consigue desde el principio sobre pasar la
resistencia impuesta por el motor.
Estructura del motor de arranque
La constitución interna de un motor de
arranque (o arrancador) es similar a un motor
eléctrico la que se monta sobre el Carter
superior del motor del automóvil, de tal modo
que el piñón que lleva en el extremo de su eje,
engrane con la corona dentada de la periferia
del volante. De esta forma cuando gire el
motorcito eléctrico, obligará a girar también al
motor del automóvil y podrá arrancar. El tamaño
del piñón depende de la velocidad propia del
arrancador eléctrico.[2]
Figura 2. Estructura de un motor de
arranque.[3]
El arrancador está compuesto básicamente de
tres conjuntos:
1. Conjunto de Solenoide o mando magnético
2. Conjunto del Motor de Arranque propiamente
3. Conjunto del impulsor o Bendix
Las partes que conforman al conjunto del
Motor de Arranque propiamente dicho, son
semejantes a las del generador teniendo una
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diferencia en el bobinado de los campos y del
inducido. Además hay una diferencia muy
notoria, el arrancador consume corriente.
Ambos trabajan en base a los principios del
magnetismo y del electromagnetismo.
Características eléctricas del motor de
arranque.
Las características eléctricas de un motor
de arranque vienen determinadas por la tensión
nominal, o tensión de alimentación a la cual
Debe funcionar, y la potencia nominal y
potencia máxima absorbida por el motor de
arranque, en función de las cuales se determina
la tensión en bornes y capacidad de la batería
que se debe acoplar. No toda la potencia
absorbida por el motor de arranque se
transforma en energía mecánica, ya que parte
de ella se pierde en el circuito exterior y otra
parte es consumida por su circuito interno,
debido a rozamientos mecánicos de la propia
máquina en movimiento y a la reacción del
inducido, quedando una potencia útil muy
reducida, la cual debe ser capaz de mover y
poner en funcionamiento los órganos del motor
térmico. Por tanto, la potencia mínima de un
motor de arranque deberá ser igual a la
necesaria para arrancar el motor térmico, más la
consumida por el propio motor de arranque.[4]
Dónde:
W= potencia mínima del motor.
= potencia para arrancar el motor térmico.
=potencia consumida por el motor al
arranque.
Potencia útil o potencia necesaria en el
arranque
En la práctica la potencia disponible en el
arranque del motor eléctrico es algo mayor, ya
que hay que tener en cuenta el rendimiento
mecánico del mismo en la transformación de
energía, así como un coeficiente de seguridad
para cuando trabaje con temperaturas por
debajo de cero grados; luego, se puede
establecer para la potencia en el arranque de un
motor eléctrico.[4]
(2)
=rendimiento del motor
A= coeficiente de seguridad
Curvas características
En función de los datos obtenidos en el
banco y anotados en la hoja de ensayos, se
pueden determinar las curvas características del
motor correspondiente y representarlas en un
sistema de ejes coordenados en función de la
corriente absorbida en sus sucesivas fases de
funcionamiento, representadas en el eje de
abscisas. En el eje de ordenadas, se llevan los
valores obtenidos de tensión, par de arranque,
número de revoluciones y potencia máxima
obtenida en el motor de arranque (fig. 4).[4]
Figura 3. Curvas características del motor de
arranque.[4]
Constitución de un alternador
El alternador utilizado en automoción está
constituido por los siguientes elementos:
Un conjunto inductor que forman el
rotor o parte móvil del alternador.
Un conjunto inducido que forman el
estator o parte fija del alternador.
El puente rectificador de diodos.
Carcasas, ventilador y demás
elementos complementarios de la
máquina.
Figura 4. Despiece de un alternador.[5]
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Circuito de excitación
La corriente necesaria para formar el campo
magnético en el rotor del alternador, se toma
generalmente de la batería o borne positivo del
alternador a través del regulador y la llave de
contacto respectivamente, consiguiéndose así
una excitación rápida y que el alternador
comience a producir inmediatamente después
de efectuado el arranque del motor de
combustión.
Tensión y corriente de carga del
alternador.
Estando el alternador montado en vehículo,
la comprobación de su funcionamiento se
realiza de manera similar al caso de las
dinamos. Manteniendo las conexiones del
circuito de carga, se conectaran un voltímetro y
un amperímetro, tal como se muestra en la Fig.
5. Al cerrar el interruptor de encendido “I”, pasa
la corriente de excitación desde la batería, a
través del regulador, hasta la bobina del rotor,
creando el campo magnético inductor. Una vez
puesto en marcha el motor del vehículo y
manteniéndolo a ralentí, la lectura del voltímetro
debe ser superior a 14 V, teniendo
desconectados todos los servicios y estando la
batería en perfectas condiciones.[6]
El amperímetro debe acusar una carga de 3
a 6 A en estas mismas condiciones,
dependiendo la misma del estado de carga de la
batería. Subiendo lentamente la velocidad, del
motor, se verá que la aguja del voltímetro
permanece sensiblemente quieta (14,5 V
aproximadamente), indicando que el regulador
funciona correctamente. Si se observa que la
lectura del voltímetro aumenta con la velocidad
del alternador sobrepasando este valor, debe
pararse el motor inmediatamente y verificar el
regulador, que está trabajando
defectuosamente.
Con el motor girando a 3.000 r.p.m.
aproximadamente, se irán conectando los
distintos servicios (luces, limpiaparabrisas,
luneta térmica, etc.). La lectura del amperímetro
debe ir subiendo paulatinamente a medida que
se conectan los servicios, llegando sin dificultad
a los 15 A. el voltímetro nos dará una lectura
superior a los 14V.[6]
Figura 5. Conexiones del circuito de carga con
un voltímetro y un amperímetro.
Procesos
Determinar el torque al freno de
un motor térmico de cilindrada 1000
cc. De manera práctica.
Para determinar el torque al freno del motor,
primero con la ayuda de un dinamómetro y con
una palanca de fuerza y con un dado introducido
en la polea del cigüeñal del motor térmico,
procedimos aplicar una fuerza hasta que la
polea del cigüeñal gire entonces el valor
obtenido por el dinamómetro es la fuerza
ejercida en donde multiplicamos por la longitud
de la palanca y así obtendremos el torque al
freno.
Figura 6. Medición de la fuerza ejercida.
Figura 7.Medicion de la longitud de la palanca
de fuerza.
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Figura8 .Medición de la longitud de la palanca.
Cálculo de la potencia del motor de
arranque.
Datos:
A=0.3; n=0.9; d=46cm; F=5.5kg
El motor de arranque según Bosch:
Tabla 1. Tipo de motor de arranque según
Bosch.
Tipo Voltaje Potencia
EF 12V 0.8Kw
DB 12V 1.1Kw
Determinar el consumo total de
corriente del vehículo con todos los
sistemas trabajando. (Para un
vehículo con bomba de combustible
mecánica).
Para determinar el consumo de corriente del
vehículo procedimos a conectar el amperímetro
en serie en la batería, posteriormente se debe
encender todos los sistemas que consumen
corriente en el vehículo, luego observamos la
escala en el amperímetro que nos dio un valor
de 145 A.
Determinar la corriente generada por
el alternador del vehículo.
Para determinar la corriente generada por el
alternador primero aflojamos la tuerca del
terminal B+ del alternador, luego con la ayuda
de un amperímetro conectamos en serie entre el
terminal B+ del alternador y los cables que
estaban conectados en el mismo,
posteriormente procedemos a darle arranque y
debemos observa la escala de corriente en el
amperímetro que en nuestro caso nos dio un
valor de 50A.
Determinar las características
eléctricas del alternador.
Las características eléctricas del alternador
como la tensión, potencia y corriente máxima,
en nuestro caso no pudimos determinar, ya que
la corriente que marcaba el amperímetro no era
la correcta, debido a que el amperímetro
utilizado en el taller no funcionaba
correctamente.
Determinar el porcentaje de
corriente excedente que genera el
alternador.
Los dos puntos anteriores el porcentaje
excedente que genera el alternador y las
características eléctricas del alternador como la
corriente de carga, la potencia máxima no
pudieron ser verificadas, debido a un fallo que
tenía le instrumento de medición utilizado.
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Resultados
Resultados obtenidos en el motor de
arranque.
Tabla 2. Troque al freno de manera práctica.
Torque Motor
2.48 Nm 1000cc
Tabla 3.Potencia del motor de arranque.
Potencia del motor
de arranque(Kw)
0.8
Resultados obtenidos en el
alternador.
Tabla4. Consumo total de corriente.
Consumo de
corriente con
todos los
sistemas
encendidos
(A)
Motor de
1000cc
(Régimen
de giro)
Conclusión
- 800 rpm La corriente
consumida por el
alternador no
pudo se medida
debido a un fallo
en el instrumento
de medición
- 1500 rpm
- 2500 rpm
Tabla 5. Corriente generada por el alternador
Corriente
generada
por el
alternador
(A)
Motor de
1000cc
(Régimen
de giro)
Conclusión
50
800 rpm
La corriente
generada por el
alternador no pudo
ser medida debido
a un fallos en el
instrumento de
medición utilizado
50
1500 rpm
50
2500 rpm
Tabla 6. Tensión de carga
Voltaje
generado(V)
Motor de
1000cc
(Régimen de
giro)
Conclusión
13.5 800 rpm El regulador
funciona
correctamente 14 1500 rpm
15 2500 rpm
Discusión
Primero para poder realizar el trabajo de
investigación es conveniente conocer un
procedimiento correcto y un orden respectivo,
además debemos aplicar toda la teoría vista en
clases, para calcular el torque al freno no es
necesario llevar al vehículo a un banco de
pruebas ya que mediante la forma mencionada
anteriormente se podrá obtener este valor,
además debemos tener cuidado al momento de
realizar las comprobaciones en el vehículo
porque puede producir chispas, ya que las
vibraciones del motor puede hacer que los
cables resbalen y se unan a masa.
Conclusiones
De la práctica realizada se pudo
observar las comprobaciones del
sistema de carga y la corriente de
consumo del alternador en los que
obtuvimos unos valores que no son
correctos, debido a un mal
funcionamiento del equipo de medición
puesto que, al aumentar las
revoluciones la pluma se mantuvo en
unos valores sumamente bajos.
Con el trabajo realizado se pudo
determinar el torque al freno y la
potencia generada por el motor de
arranque, en un vehículo de 1000cc.
Con lo cual pudimos determinar qué
tipo de motor necesitamos según el
manual de Bosch.
Pudimos constatar y verificar que el
voltaje generado por el alternador del
automóvil de 1000cc está en buen
funcionamiento porque los datos
obtenidos se encuentran dentro del
rango permitido que es de 13.5 a 15
voltios.
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Además podemos decir que el
sistema de carga trabaja con buena
eficiencia es decir cumple su objetivo
que es cargar al acumulador (Batería)
como también proporcionar la corriente
necesaria para poner en
funcionamiento todos los sistemas
eléctricos del automóvil.
En la determinación de las
características eléctricas del alternador
no se puedo realizar correctamente,
debido a un mal funcionamiento del
equipo de medición, además la
corriente excedente que generaba el
alternador no pudo ser determinar
debido a éstos inconvenientes.
Finamente podemos decir que este
trabajo de investigación se realizó de
manera correcta, respetando los
procedimientos aprendidos en clase,
además pudimos demostrar de manera
práctica como calcular el torque al
freno de un motor de arranque, en
donde pudimos aclarar nuestras dudas
con la ayuda de nuestro docente.
RECOMENDACIONES
La más importante de todas es desconectar
siempre la batería ya que al conectar los
instrumentos de medición, podemos derivar a
masa por error.
Debemos verificar que los equipos que
vamos a utilizar estén funcionando
correctamente caso contrario se obtendrá
valores erróneos. Además para realizar los
cálculos establecidos debemos tener un
conocimiento previo de la teoría vista en clase.
Para poder realizar el cálculo del torque al
freno del motor térmico, en lo posible se debe
sostener el dinamómetro en la posición
perpendicular a la palanca de fuerza para poder
así tener un valor más exacto.
BIBLIOGRAFÍA.
[1] «SISTEMA DE CARGA DEL AUTOMOVIL.pdf».
[En línea]. Disponible en:
http://es.scribd.com/doc/133253181/SISTEMA-
DE-CARGA-DEL-AUTOMOVIL-pdf. [Accedido:
08-feb-2015].
[2] «Sistema de arranque: Estructura y partes
(página 2) - Monografias.com». [En línea].
Disponible en:
http://www.monografias.com/trabajos75/sistema-
arranque-estructura-partes/sistema-arranque-
estructura-partes2.shtml. [Accedido: 08-feb-
2015].
[3] «Sistema de arranque: Estructura y partes
(página 2) - Monografias.com». .
[4] «Sistemas de carga y arranque del automovil -
PDF Descargar Gratis». [En línea]. Disponible
en: http://www.fiuxy.com/ebooks-gratis/1782508-
sistemas-de-carga-y-arranque-del-automovil-
pdf.html. [Accedido: 08-feb-2015].
[5] «Alternador constitucion-funcionamiento». [En
línea]. Disponible en:
http://es.slideshare.net/stalyn20/alternador-
constitucionfuncionamiento. [Accedido: 08-feb-
2015].
[6] «Alternador, comprobaciones electricas». [En
línea]. Disponible en:
http://www.aficionadosalamecanica.net/alternado
r-compr.htm. [Accedido: 08-feb-2015].
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ANEXOS
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