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Electricidad básica

ELECTRICIDAD

Básica Dto. Capacitación Igarreta Maquinas 1

  Dpto. Capacitación ISEMAR                                                                                                        Instructor: Victor Grille                         

Electricidad básica

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Electricidad básica

Corriente, voltaje y resistencia El voltaje, la corriente y la resistencia son las características básicas de la electricidad comunes a todos los circuitos eléctricos. Corriente Se le llama corriente al flujo de electrones a través de un conductor, es decir, la corriente es la cantidad de electrones que fluyen en un circuito eléctrico en un determinado tiempo. Mientras más electrones por segundo pasen por un punto dado de un circuito, mayor es la corriente. Su unidad de medida es el Amper. La cantidad de corriente que fluye depende del voltaje y de la resistencia del circuito. Voltaje La diferencia en carga eléctrica entre dos puntos, como la existente en los extremos de un alambre de cobre, es comparable con la energía eléctrica almacenada en una batería. Voltaje es la medida de la fuerza producida por esta diferencia en carga, la cual es capaz de mover los electrones a través del alambre desde el extremo con carga negativa hasta el extremo con carga positiva. Resistencia Resistencia es la oposición al flujo de corriente en un circuito. La resistencia se produce por dos motivos: La renuencia de los átomos del material a entregar un electrón a los átomos vecinos, y el choque entre electrones y átomos a medida que los electrones se mueven a través de un conductor.

Ley de Ohm Existe una ley que relaciona el voltaje, corriente y resistencia. Esta ley determina la cantidad de corriente que por un circuito conociendo el valor de voltaje y circulará resistencia de una carga. El voltaje y la resistencia determinan conjuntamente cuanta corriente fluye en el circuito. La relación entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito de Corriente Continua se describe en la formula que aquí se muestra como voltaje (V) dividido entre la resistencia (R) igual a corriente (I). Representaremos la corriente como I, el voltaje como V y la resistencia como R. La formula tiene tres formas de representación: Formula: V = I x R,

o bien: R = V I

o tambien: I = V R 3

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Electricidad básica Siendo V= Voltaje (V) I= Intensidad de corriente (A) R= Resistencia (Ώ) Es probable que el uso más común de la ley de Ohm en la localización de averías, sea para encontrar la corriente en un circuito cuando se conocen el voltaje y la resistencia.

Ejemplo 1 Si el voltaje de la batería es de 12 voltios, la resistencia de los resistores es de 2 ohmios, la corriente será de 6 amperios. Examine La fórmula cuidadosamente. Usted también puede utilizarla para predecir otros resultados. V= IxR 12 V= 2Ώ x I Por lo tanto I= 12 V = 6 A 2Ώ

Ejemplo 2 Si la resistencia fuese incrementada en 4 ohmios mientras el voltaje permanecía igual (12 voltios), la corriente decrecerá a 3 amperios. Nota: Esta relación entre voltaje, corriente resistencia es verdadera para todos los circuitos de Corriente Continua. - Además de lo anterior, la ley de ohm se puede utilizar para deducir que sucede con el voltaje, la corriente y la resistencia cuando se sabe lo que está sucediendo con los otros dos.

Potencia Eléctrica La potencia eléctrica es la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado; su unidad es el Vatio. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), etc, y cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. La potencia se calcula por la multiplicación del voltaje en toda la carga por la corriente a través de la carga. Potencia = Voltaje x Corriente

P=VxI

La energía eléctrica se mide en WATT 4

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Señales y niveles de voltaje Corriente continua Los sensores y dispositivos electrónicos manejan distintos tipos de señales y/o niveles de voltaje, en la figura se puede apreciar diferentes señales y niveles. Siempre que se dice que un voltaje o una señal es positivo o negativo, es necesario definir con respecto a que sé esta midiendo; como se muestra en la figura en el primer gráfico, se definió un eje cero como referencia, para una escala de 12 Volt de corriente continua o DC que en Ingles significa Direc current. La línea horizontal de color rojo indica que el voltaje ha alcanzado un determinado nivel positivo desde la referencia o sea el eje cero, en este caso 7 volt. Lo mismo ocurre en el segundo caso, con la diferencia que el nivel de voltaje alcanzado ahora es negativo con respecto al eje cero

Análisis de circuitos eléctricos básicos Suponemos que se desea agregar dos componentes a este circuito. ¿Cómo los conectaría?, la respuesta depende de los componentes, del comportamiento que se desee obtener del circuito. Pero de cualquier modo que lo se haga, es probable que sea de una de las siguientes maneras: en serie, paralelo y serie-paralelo.

Circuito en serie

El tipo más simple de circuito es un circuito en serie. En un circuito en serie, cada dispositivo eléctrico está conectado a otro dispositivo eléctrico de tal modo que hay sólo un paso para el flujo de corriente. 5

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Electricidad básica En el circuito mostrado aquí, el flujo de corriente sale de la batería (+), pasa a través de un fusible (dispositivo de protección) y un interruptor (dispositivo de control) a la lámpara (carga) y retorna a tierra por el bastidor. Todos los dispositivos del circuito y los componentes están conectados en serie. Las siguientes reglas se aplican en todos los circuitos en serie: En cualquier punto dado del circuito el valor de la corriente es la misma. La resistencia total del circuito es igual a la suma de todas las resistencias individuales y se llama resistencia equivalente. La caída de voltaje a través de todas las cargas del circuito es igual al voltaje de la fuente aplicada. Un modo simple de expresar estas reglas del circuito en serie son: El voltaje es la suma de todas las caídas de voltaje. La corriente es la misma en cualquier punto del circuito. La resistencia es la suma de todas las resistencias individuales. Aplicación de las reglas El circuito de la figura consta de varios dispositivos y componentes, incluyendo una fuente de energía de 24 V. Como se dan dos de los valores del circuito, es fácil hallar el valor que hace falta si se aplican las leyes básicas de los circuitos en serie. El primer paso para resolver el circuito es determinar la resistencia total del circuito. La siguiente ecuación se usa para hallar la resistencia total: Rt = R1 + R2 + R3, o Rt = 3Ω + 3Ω + 6Ω,o Rt = 12Ω. Como el valor de la fuente de energía es 24 voltios y la resistencia del circuito se calculó como 12Ω, el único valor que falta por calcular es el flujo de corriente. La corriente total del circuito se calcula usando el círculo de la ley de Ohm que resulta en la siguiente ecuación: I = V/R, o I = 24 V/12Ω, o I = 2 amperios. El paso que queda es hallar el valor de flujo de corriente en cada carga resistiva, una de las reglas del circuito en serie indica que la corriente es la misma en cualquier punto. Usando la ecuación V = I x R para cada resistor, hallamos la caída de voltaje en cada carga. Las caídas de voltaje son: V1 = 2A x 3Ω = 6V V2 = 2A x 3Ω = 6V V3 = 2A x 6Ω = 12V Ahora se conocen todos los valores del circuito. Verifique cada respuesta usando el círculo de la Ley de Ohm.

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Circuito en paralelo Un circuito en paralelo es más complejo que un circuito en serie, ya que hay más de un paso para que fluya la corriente. Cada paso de la corriente se llama derivación. Como todas las derivaciones conectan al mismo terminal positivo y negativo, todas tendrán el mismo voltaje; cada derivación tiene la misma caída de voltaje sin importar la resistencia de la derivación. El flujo de corriente de cada derivación puede ser diferente, dependiendo de la resistencia. La corriente total del circuito es igual a la suma de las corrientes de las derivaciones. La resistencia total es siempre menor que la resistencia más pequeña en cualquier derivación.

En el circuito de la figura de arriba, el flujo de corriente de la batería pasa a través del fusible y del interruptor, y entonces se divide en las dos derivaciones, cada una con una lámpara. Cada derivación está conectada a tierra. Las siguientes reglas se aplican a los circuitos en paralelo: El voltaje es el mismo en cada derivación en paralelo. La corriente total es la suma de las corrientes de las derivaciones individuales. La resistencia equivalente es igual al voltaje aplicado dividido por la corriente total, y es siempre menor que el valor de la resistencia más pequeña de cualquiera de las derivaciones. Un modo simple de expresar estas reglas de los circuitos en paralelo es: El voltaje es el mismo en todas las derivaciones. La corriente es la suma de las corrientes de las derivaciones individuales. La resistencia equivalente es menor que el valor de la resistencia más pequeña de cualquier derivación individual.

El circuito consta de varios dispositivos y componentes e incluye una fuente de energía de 24 voltios. Se da la resistencia de cada lámpara junto con el voltaje de la fuente. Antes de aplicar las leyes básicas de los circuitos en paralelo será necesario determinar una resistencia equivalente para reemplazar las dos derivaciones en paralelo de 4 ohmios. El primer paso para desarrollar un circuito equivalente es aplicar las reglas básicas para determinar la resistencia total de las dos derivaciones en paralelo. Recuerde: la resistencia total de las derivaciones combinadas será menor que el valor de la resistencia más pequeña de una derivación individual. El circuito mostrado en la figura tiene dos derivaciones en paralelo, cada una con una lámpara de 4 Ω; por tanto, la resistencia total será menor de 4 Ω. La siguiente ecuación se usa para resolver la resistencia total. 7

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Como se definió anteriormente, una de las reglas de los circuitos en paralelo determina que el voltaje es el mismo en todas las derivaciones en paralelo. Con un voltaje de 24 voltios aplicado a cada derivación, el flujo de corriente individual puede calcularse usando la Ley de Ohm. La ecuación I = V/R se usa para calcular la corriente en cada derivación, lo que da 6 amperios. En este caso particular, la corriente que fluye en cada derivación es igual, debido a que los valores de resistencia son iguales. Cómo hallar el flujo de corriente en un circuito en paralelo

El circuito mostrado en la figura de arriba es típico de CC con tres derivaciones en paralelo. El circuito también contiene un amperímetro conectado en serie con las derivaciones en paralelo (todos los flujos de corriente del circuito deben pasar por el amperímetro). Este problema se resuelve en forma simple si aplicamos las reglas básicas de circuitos en paralelo. Tenemos el voltaje de la fuente (24 voltios) y el valor de cada resistencia de las derivaciones (R1 = 4 Ω; R2= 4 Ω; R3 = 2 Ω). Aplicando la regla del voltaje de los circuitos en paralelo (el voltaje es el mismo en todas las derivaciones), podemos hallar el valor de corriente en cada derivación usando el círculo de la ley de Ohm, en donde I = V/R. I1 = V1/R1 o I1 = 24/4 o I1 = 6 amperios I2 = V2/R2 o I2 = 24/4 o I2 = 6 amperios I3 = V3/R3 o I3 = 24/2 o I3 = 12 amperios Como el flujo de corriente de las derivaciones en paralelo es la SUMA de todas las corrientes de las derivaciones, la ecuación de la corriente total es It = I1 + I2 + I3 o 6+6+12 = 24 amperios. Si tenemos que el valor del voltaje de la fuente es de 24V y la corriente total calculada es de 24 amperios, se calcula que la resistencia total del circuito será de 1 ohmio (Rt = Et/It).

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Circuitos en serie- paralelo

Un circuito en serie-paralelo se compone de una sección en serie y una en paralelo. Todas las reglas vistas previamente se aplican a los circuitos en serie-paralelo y sirven para hallar los valores pedidos de los circuitos. Aunque algunos circuitos en serie-paralelo parecen muy complejos, se resuelven fácilmente usando una aproximación lógica. Se hacen las siguientes recomendaciones para resolver en forma más sencilla los circuitos en serie-paralelo: Examine el circuito cuidadosamente y determine el paso o los pasos en que la corriente puede fluir a través del circuito antes de regresar a la fuente. Vuelva a dibujar el circuito complejo para simplificar su apariencia. Cuando simplifique un circuito en serie-paralelo, inicie en el punto más lejano a la fuente de voltaje. Reemplace los resistores de serie-paralelo, uno a la vez. Un correcto rediseño del circuito en serie-paralelo (equivalente) contendrá al final SOLO UN resistor. Aplique las reglas del circuito en serie para determinar los valores no conocidos. Vaya al circuito original e incluya los valores hallados. Use la Ley de Ohm para calcular los valores restantes. Cálculos para circuitos en serie-paralelo

El circuito en serie-paralelo de la figura de arriba se indica un resistor de 2Ω en serie con una derivación en paralelo que contiene un resistor de 6Ω y otro de 3Ω. Para resolver este problema es necesario determinar la resistencia equivalente para la derivación en paralelo. Usando la siguiente ecuación, se halla la resistencia equivalente en paralelo (Re).

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Se dibujó nuevamente la figura para incluir la resistencia equivalente de la derivación en paralelo. Solucione el circuito total usando las reglas simples de la Ley de Ohm para circuitos en serie.

Circuito en serie equivalente Usando las reglas de circuitos en serie, se puede calcular la resistencia total del circuito usando la ecuación Rt = R1 + Re o Rt = 2+2 o Rt = 4 ohmios. Ahora debemos encontrar la corriente. Use nuevamente el círculo de la Ley de Ohm. La corriente puede hallarse con la ecuación I = E/R, o I = 12/4, o I = 3 amperios. . La figura muestra todos los valores hallados.

Circuito en serie - paralelo (todos los valores) Los cálculos del circuito indican que la corriente total que fluye en el circuito es de 3 amperios. Como todo el flujo de corriente que sale de la fuente debe retornar, sabemos que los 3 amperios deben fluir a través de R1. Es posible ahora calcular la caída de voltaje a través de R1 usando la ecuación V = IxR, o V = 3 A x 2 Ω,o V = 6 voltios. 10

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Electricidad básica Si en el resistor R1 se consumen 6 voltios, el voltaje de la fuente restante (6 V) se aplica a ambas derivaciones en paralelo. Al usar la Ley de Ohm para la derivación en paralelo, se muestra que 1 amperio fluye a través de R2 y 2 amperios fluyen a través de R3 antes de combinarse en la corriente del circuito total de 3 amperios que retorna al lado negativo de la fuente de energía. Otros métodos y recomendaciones para resolver circuitos complejos en serieparalelos Como se determinó anteriormente, los circuitos complejos pueden solucionarse fácilmente examinando con cuidado el paso por el que la corriente fluye y entonces volviendo a dibujar el circuito de forma más simple. Sin importar la complejidad de un circuito, el dibujar un circuito equivalente y reducir los circuitos a su forma más simple (circuito en serie) le dará la información necesaria para resolver el circuito original. Dibuje en el tablero el siguiente ejemplo de un circuito en serie-paralelo y explique los siguientes pasos para reducir el circuito a un circuito en serie simple.

Paso No. 1 Trace el flujo de corriente desde el lado positivo (+) de la batería hasta el lado negativo (-). Toda la corriente que sale de la fuente está disponible en TP1 (punto 1 de prueba). En TP1 la corriente se divide entre las dos derivaciones en paralelo y luego se recombina en TP2 antes de fluir a través del resistor en serie R3 y regresar a tierra. Ahora que usted identificó el paso del flujo de corriente, el siguiente paso es dibujar un circuito equivalente de las derivaciones en paralelo. Paso No. 2 Usando la Ley de Ohm calcule la resistencia equivalente de la derivación en paralelo. Hay dos métodos (ecuaciones) disponibles para resolver las resistencias de la derivación en paralelo, que son:

(Llamada método del producto sobre la suma) (Para combinar dos resistencias paralelas) Cuando el circuito contiene sólo dos derivaciones, la ecuación del "método del producto sobre la suma" es el modo más fácil. 11

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Electricidad básica Paso No. 3 Vuelva a dibujar el circuito sustituyendo el valor Re para indicar la resistencia equivalente. El circuito tiene ahora dos resistores en serie, mostrados como Re y R3. Reduzca ahora el circuito combinando Re y R3 en una resistencia única llamada Rt. El siguiente circuito muestra estos pasos.

Corriente alterna En la figura se observa una señal o forma de onda del tipo sinosoidal, que corresponde a una corriente o voltaje de tipo alterno. La corriente Alterna es un flujo de electrones que comienza en cero, se incrementa al máximo en un sentido, y entones disminuye hasta cero, invierte su sentido y llega al máximo en sentido opuesto. Esta alternancia se repite a intervalos rápidos y regulares.

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Multímetro Digital Partes del multímetro digital El multímetro digital es de gran exactitud y se usa para encontrar el valor preciso de cualquier tipo de voltaje, corriente o resistencia; este, funciona con una batería alcalina de 9 voltios y es hermético contra la suciedad, el polvo y la humedad. El medidor tiene cuatro partes principales: La pantalla de cristal liquido, las teclas de función, un conmutador de función giratorio y las entradas para los cables del medidor. La cobertura de goma que lo recubre es aislante de las corrientes parasitas.

En la pantalla de cristal líquido, o LCD, se usan segmentos de pantalla e indicadores. Las lecturas digitales se muestran en una pantalla que permite lecturas de hasta 4.000 unidades con indicador de polaridad y un punto decimal automático. Cuando se enciende el multímetro, se realiza una prueba automática de todos los segmentos de la pantalla y anunciadores, que se muestran por un segundo de tiempo. La pantalla se actualiza cuatro veces por segundo, excepto cuando se toman lecturas de frecuencia, en que se actualiza tres veces por segundo. La pantalla analógica es un puntero de 32 segmentos que se actualiza 40 veces por segundo. Los segmentos de la pantalla tienen un puntero que se mueve a través de ellos e indican los cambios de medición.

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Botones de función Los botones de función se usan para realizar funciones adicionales. Cuando se enciende el multímetro, automáticamente selecciona una gama y muestra la palabra AUTO en el extremo inferior izquierdo. Al presionar el botón RANGE, el medidor quedara en modalidad de gama manual y mostrara la escala en la parte derecha inferior. Con cada presión adicional del botón RANGE, se mostrara el incremento siguiente. Presionando y manteniendo el botón RANGE se volverá a la modalidad automática. El botón circular izquierdo se utiliza para observar con luz de contraste en la pantalla.

Conmutador giratorio Al mover el conmutador giratorio, se seleccionan varias funciones. Cada vez que el conmutador giratorio se mueve de la posición OFF a una determinada función, se encienden todos los segmentos y los indicadores de la pantalla como parte de una rutina de diagnóstico. Moviendo el interruptor a la derecha, encontramos las tres primeras posiciones del conmutador giratorio que se usan para medir voltaje CA, voltaje CC y milivoltios CC. La siguiente posición se usa para medir en función resistencia, la siguiente posición permite revisar los diodos y medir continuidad. Las ultimas dos posiciones se usan para medir corriente CA y CC en amperios, miliamperios y microamperios.

Entradas de los cables del medidor Sin importar el tipo de medición que se desee realizar, los cables del medidor deben colocarse en los terminales correctos. Tenga en cuenta que las entradas de los terminales están codificadas de rojo o negro. El cable positivo puede ir en alguna de estas dos entradas rojas. El terminal COM o terminal común se usa en la mayoría de las mediciones y siempre debe estar instalado el cable negro. La primera entrada, al extremo izquierdo del medidor, se usa para la medición de amperios. Esta entrada esta protegida por un fusible de 10 amperios de corriente continua (20 A por 30 segundos). La siguiente posición de la derecha se usa para la medición de los miliamperios o microamperios. Cuando el conmutador giratorio se pone en esta posición, el límite de medición es de 400 miliamperios. Si no esta seguro del amperaje del circuito, es mejor comenzar con el cable de medición rojo en la entrada de 10 amperios (la gama más alta). La entrada del extremo derecho del medidor se usa para medición de voltaje, resistencia y para prueba de los diodos.

Indicador de sobrecarga en pantalla En algunas mediciones usted puede ver que se muestra en pantalla el mensaje OL, este mensaje indica que el valor medido esta fuera de los límites para la gama seleccionada. Las siguientes condiciones pueden presentarse si se indica sobrecarga OL en pantalla: En gama automática, una lectura de resistencia muy alta indica un circuito abierto. 14

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Electricidad básica En gama manual, una lectura de resistencia muy alta indica un circuito abierto o selección de escala incorrecta. Además también podría ser una lectura de voltaje que excede la gama seleccionada. Cuando se realiza una prueba de diodos, OL indica lecturas de voltaje mayores de tres voltios o cables de prueba abiertos.

Terminales de entrada y límites La siguiente tabla muestra las funciones de medición, las lecturas mínimas, las lecturas máximas y las entradas máximas para el multímetro digital.

Medición de voltaje CA/CC Cuando se use el multímetro para mediciones de voltaje, es importante recordar que el multímetro debe estar siempre conectado en paralelo con la carga o el circuito en prueba. La exactitud de un multímetro es de aproximadamente de 0,01% en las 5 gamas de voltaje CA/CC, con una impedancia de entrada de aproximadamente 10 MΩ cuando se conecta en paralelo. Para mediciones de voltaje realice los siguientes pasos: - Asegúrese de que el circuito este conectado. - Coloque el cable de medición negro en la entrada COM y el cable rojo en la entrada VOLT/OHM. - Coloque el conmutador giratorio en la posición deseada CA o CC. - Coloque el cable del medidor negro en el lado a tierra del circuito o componente en prueba. - Coloque el cable del medidor rojo en el lado de alto potencial o lado positivo del circuito o componente que va a medirse.

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Medición de caída de voltaje Observe el circuito de la figura. Los cables de prueba están conectados en paralelo a través de la carga de circuito. Con una fuente de energía de 12 voltios conectada a la carga, el medidor debe leer una caída de voltaje igual al voltaje de la fuente o sea de 12 voltios. Si el medidor lee una caída de voltaje menor de 12 voltios, es una indicación de que hay en el circuito una resistencia no deseada. Debe seguirse un proceso lógico para medir la caída de voltaje a través de los contactos del interruptor cerrado. Si hay una lectura de voltaje, indicaría que los contactos del interruptor presentan corrosión, y se debe reemplazar el interruptor.

NOTA: En mediciones reales, el medidor no lee exactamente el mismo voltaje de la fuente de energía, debido a que los cables individuales ofrecen muy poca resistencia. En la mayoría de las aplicaciones prácticas, es aceptable una caída de voltaje de 0,1 voltios para las condiciones normales de cableado de un circuito. El multímetro digital es un medidor de alta impedancia. Esto significa que el medidor no aumentara significativamente el flujo de corriente en el circuito medido. Las mediciones de voltaje deben hacerse siempre con el circuito conectado. El multímetro digital es ideal para uso en circuitos controlados por dispositivos de estado sólido, tales como componentes electrónicos, computadores y microprocesadores.

Medición de corriente (Amper) AC/CC Cuando se usa un multímetro para hacer mediciones de corriente es necesario que el medidor de prueba este conectado en serie con la carga o el circuito en prueba. Para pasar de corriente alterna a corriente continua, use el botón manual azul. En las mediciones de corriente, el resistor de derivación interno del multímetro desarrolla un voltaje a través de los terminales del multímetro llamado "voltaje de periferia". El voltaje de periferia es muy bajo, pero puede afectar la precisión de las mediciones.

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Electricidad básica En las mediciones de corriente, el multímetro esta diseñado con una resistencia baja para no afectar el flujo de corriente del circuito. Cuando mida la corriente de un circuito, siempre inicie conectando el cable rojo del multímetro en la entrada Amp (10 amperios) del medidor. Conecte solo el cable rojo a la entrada mA/μA después de comprobar que la corriente es mas baja que la entrada máxima mA/μA permitida (400 mA). El medidor tiene un "amortiguador" que permite que la medición del flujo de corriente sea mas alta que 10 amperios. Este amortiguador esta diseñado para mantener la "cresta" de corriente cuando se enciende por primera vez un circuito. Como se dijo anteriormente, el medidor puede leer 20 amperios por un periodo que no exceda los 30 segundos. Para mediciones de corriente, realice los siguientes pasos: - Coloque el cable negro en la entrada COM del multímetro y el cable rojo en la entrada “A” (amperio). - Abra el circuito, preferiblemente "sacando" el fusible o “abriendo” el interruptor. - Coloque los cables en SERIE con el circuito, de modo que el amperaje del circuito fluya a través del medidor. - Aplique energía al circuito. Precaución: Si el flujo de corriente excede el valor del fusible del medidor, el fusible se “abrirá”.

Mediciones de resistencia Cuando se usa el multímetro para hacer mediciones de resistencia, antes de hacer las mediciones del circuito es necesario desconectar la energía del circuito y descargar todos los condensadores. Si en los componentes en prueba hay un voltaje externo, será imposible registrar una medición exacta. El multímetro digital mide la resistencia al pasar una corriente conocida a través del circuito externo o componente y la respectiva caída de voltaje. El medidor entonces calcula internamente la resistencia usando la ecuación de la Ley de Ohm R = V/I. Es importante recordar que la resistencia mostrada por el medidor es la resistencia total a través de todos los posibles pasos entre los dos cables del medidor. Por lo tanto, para medir exactamente la mayoría de los circuitos o componentes es necesario separar de otros pasos el circuito o los componentes.

Adicionalmente, la resistencia de los cables de prueba pueden afectar la exactitud cuando la medición esta en la gama mas baja (400 ohmios). El error esperado es de aproximadamente 0,1 a 0,2 ohmios en un par de cables de prueba estándar. Para determinar el error real, cortocircuitee los cables de prueba y lea el valor 17

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Electricidad básica mostrado en el medidor. Use la modalidad (REL) del multímetro para restar automáticamente la resistencia de los cables de la medición real. Para medir exactamente la resistencia, realice los siguientes pasos: - Asegúrese de que la energía del circuito o componente este desconectada. - Coloque el cable rojo en la entrada VOLT/OHM y el cable negro en la entrada COM. - Coloque el conmutador giratorio en la posición Ω. - Coloque los cables de medición en el componente o circuito en prueba. NOTA: Es importante no tocar los terminales de los cables del medidor cuando realice las mediciones de resistencia. La resistencia interna del cuerpo puede afectar las mediciones.

Componentes eléctricos En la siguiente unidad describe los diferentes tipos de componentes eléctricos básicos y los diferentes símbolos usados en los diagramas de los sistemas eléctricos.

Batería Una batería es una fuente de voltaje que almacena energía para ser utilizada por un sistema eléctrico. Los alternadores recargan las baterías después del arranque de un motor, proveen todas las necesidades de los sistemas eléctricos después que el motor esté en marcha. En la mayoría de los sistemas, una batería proporciona 12 voltios. Se pueden conectar dos baterías en serie a un circuito para crear una fuente de 24 voltios. El voltaje de una batería es el resultado de las reacciones químicas entre los materiales activos en las placas el ácido sulfúrico en el fluido de la batería, denominado electrolito. Con el uso, una batería perderá gradualmente la carga menos que se recargue. La recarga se realiza suministrando corriente continua desde otra fuente, como un alternador, a través de la batería en sentido opuesto al flujo de corriente. Las baterías cumplen dos funciones principales: - Proporcionar energía para el giro del motor. - Actúa como acumuladores para dar uniformidad las fluctuaciones de voltaje en el sistema. Las baterías de los sistemas eléctricos reciben carga normalmente del alternador. Si el alternador falla, la batería puede suministrar voltaje a todo el sistema eléctrico por solo un tiempo limitado antes de descargarse.

En el polo positivo se encuentra bióxido de plomo, en cambio en el polo negativo se encuentra plomo. El electrolito en solución con agua es acido sulfúrico 18

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Electricidad básica En la figuras se muestran los componentes químicos de la batería y el defasaje químico

Proceso químico de carga y descarga

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Electricidad básica Esquema de una batería 1-Placas positivas 2-Placas negativas 3-Separadores 4- soportes 5- bornes

Las baterías que no requieren mantenimiento proporcionan: -Intervalos de mantenimiento mucho más largos (1000 horas las baterías de plomo originales eran de 100 horas). -Alto amperaje de giro en frío (CCA) e índices de capacidad de reserva. -Cubierta sellada para prevenir la contaminación y aumentar la resistencia de la caja. -Caja de polipropileno muy ligera capaz de resistir fuertes impactos. -Separadores de polietileno o PVC que resisten mejor la vibración y ofrecen mayor protección contra los cortocircuitos entre placas, que los separadores de papel. -Placas ancladas en su base a la batería para resistir mejor la vibración. -Nunca necesitan agua. -Brindan una gran potencia de giro, una alta capacidad de reserva y una mayor duración durante -períodos de inactividad. -Tienen una gran resistencia al daño debido a la vibración, a los impactos de la carretera o a los cambios bruscos de temperatura. -Tienen una cubierta sellada al calor para evitar la contaminación y aumentar la resistencia.

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Fusibles El fusible es el medio más sencillo de interrupción automática de un circuito eléctrico, en caso de elevarse la corriente, ya sea por cortocircuito o sobrecarga. Esta constituido por un hilo o lamina que se funde por efecto del calor producido por la elevación de la intensidad de corriente (efecto joule) El metal mas empleado es el plomo, por su baja temperatura de fusión; pero en algunos casos se emplea el de cobre. El fusible se monta sobre un cuerpo aislante que puede tener diferentes formas y tamaños. Que ocurre cuando se quema un fusible? Cuando el fusible se quema, interrumpe el circuito y detiene el flujo de corriente, esto protege otras unidades de daño debido a la sobrecarga de corriente. Cada vez que un fusible se quema debe ser reemplazado, pero sólo cuando se haya corregido la causa de la sobrecarga de corriente. Además de quemarse por la sobrecarga de corriente, un fusible puede quemarse por cortocircuitos u otras causas. En algunos casos usted puede determinar la causa de un fusible quemado por medio de una inspección visual. Con fusibles de percusión rápida: - Si el cristal se mantiene transparente después que el fusible se quema, la causa es una sobrecarga del circuito. - Si el cristal se oscurece, la causa es un cortocircuito Para la elección del material y diámetro se emplea la siguiente tabla: Calibre del Fusible 1,5 2 5 8 10 12 15 20 25 30 a 35

Amperaje en Amper 10 15 20 25 35 45 60 90 100 120

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Cables En un sistema eléctrico, los conductores son una serie de cables diseñados para transportar la corriente de un componente a otro dentro del circuito El cable en un conductor puede ser una sola pieza sólida de cobre, o hebras de pequeños cables unidos entre sí, el cable trenzado es más flexible puede y manipularse con más facilidad durante el ensamblaje del circuito. Calibre El diámetro del cable está expresado por un número de calibre. Mientras mayor sea el calibre, más delgado será el cable. Aquí se muestra un cable delgado (calibre #24) un cable pesado (calibre #8).

Los cables de mayor diámetro y número de calibre bajo, son conocidos como cables de calibre pesado. El corte transversal mayor del cable de calibre pesado (#8) opone menor resistencia al flujo de corriente, da lugar a que estos conductores puedan transportar una mayor cantidad de corriente, que los cables delgados de calibre ligero (#24) con números de calibre mayores. Selección del calibre del cable adecuado La selección del cable de calibre adecuado para una aplicación específica es muy importante. Un conductor con un calibre muy ligero para la aplicación puede fallar cuando está en funcionamiento. La resistencia del conductor puede comenzar siendo marginal pero se incrementará en la medida que el conductor se caliente bajo carga. Si el calor resulta excesivo, el aislamiento puede dañarse. Selección del largo adecuado El largo de un conductor afecta también la selección del calibre adecuado. Esto se debe que la resistencia de un conductor se incrementa en proporción a su longitud. En iguales circunstancias, si la longitud de un conductor se duplica, la resistencia se duplica. Por lo tanto, un cable más largo posee más resistencia que un cable mas corto del mismo calibre. 22

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Electricidad básica Selección del cable tipo de material adecuado para el Cable Otro aspecto a tener en cuenta al seleccionar los conductores es el tipo de material conductor. El cobre es el más común, pero también se utilizan otros metales, y estos pueden tener mayor o menor resistencia que un largo de conductor de cobre del mismo calibre. Cuando se reemplacen conductores dañados, tenga presente el tipo de cable y el calibre del mismo.

Selección del aislamiento adecuado del cable Los conductores están revestidos a menudo con un material no conductivo llamado aislante, cuyo propósito es evitar el contacto accidental con los conductores contiguos. Los conductores están aislados para proteger al circuito de cortocircuitos (vías de corriente no deseadas). El cableado interno (1) (dentro de las unidades eléctricas) puede que tenga una cubierta delgada esmaltada al homo de material aislante. El cableado externo (2) está cubierto con un material aislante de plástico altamente resistente al calor, a la vibración y a la humedad.

Por lo tanto, el aislamiento es el tercer factor de importancia en la elección de conductores para aplicaciones específicas. Cables para alumbrado y accesorios La instalación mas frecuente es el plástico que viene con diferentes colores afín de ser identificados fácilmente. Las secciones mas frecuentes utilizadas y sus características individuales son:

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Conectores Como su nombre lo indica, un conector consiste de dos componentes interconectados cuya función es pasar corriente de un conductor otro. Para realizar esta función, los contactos sobresalientes espigas en una mitad del conector acoplan con los contactos de orificio enchufes en la otra mitad.

Características más comunes Un conector tiene como característica poseer sistema de cierre para evitar posibles aperturas indeseadas

Además de la característica anterior, otra característica que debe cumplir es la de hermeticidad

Hay una variedad de tipos diferentes de conectores diseñados para distintos usos. Todos los conectores, poseen algunas características comunes, como ser: las mitades calzan entre sí, además posee mecanismo de cierre, contactos desmontables y guía de acoplamiento. Mitades que calzan entre sí Los conectores poseen dos mitades que se corresponden entre sí de una manera específica de modo que las dos partes no puedan conectarse de forma incorrecta. Por lo regular, una mitad posee exclusivamente contactos de espiga, y la otra posee un enchufe hembra que calzan con las espigas. A la mitad que posee las espigas se le llama enchufe macho y a la mitad con el enchufe hembra se le llama receptáculo No obstante, hay algunos conectores en los que ambas mitades del conector poseen espigas y enchufes hembra. Algunos conectores poseen una configuración de lengtleta y muesca que debe alinearse antes de que se puedan unir las dos mitades. En otros conectores su forma y la configuración de las espigas y enchufes hembra hacen imposible que se unan de forma incorrecta

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Electricidad básica Mecanismo de cierre Las dos mitades de un conector que calzan entre sí se sostienen unidas por un mecanismo de cierre para evitar que se separen accidentalmente. Este mecanismo de cierre puede estar incorporado al conector 1 o puede ser una presilla 2 que está sujeta a la parte exterior del conector.

Contactos o Pines El elemento de contacto de corriente es el denominado PIN, como se muestra en la foto

En la foto se observa una herramienta para extraer los pines de un conector, o bien efectuar su armado

Contactos desmontables La mayoría de los conectores están construidos de forma tal que los contactos pueden desmontarse y reemplazarse individualmente. Esto evita tener que reemplazar todo el conector cuando es probable que sólo uno de los contactos esté averiado. Contactos En un conector, las espigas 1 y los enchufes hembra 2 son una extensión de los cables 3 a los que están conectados. Cuando se acoplan adecuadamente, las superficies exteriores de las espigas hacen contacto con las superficies interiores del enchufe hembra para proporcionar vías para la corriente eléctrica de un conjunto de cables a otro. 25

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Electricidad básica Todos los conectores poseen cierta resistencia al flujo de corriente. Esta resistencia la ocasionan defectos microscópicos, como: crestas 1 y depresiones pequeñas 2 en las superficies de los contactos; que conjuntamente con los contaminantes y la corrosión que se produce con el tiempo debido al ambiente severo en que las máquinas trabajan con frecuencia, reducen la superficie de contacto entre las espigas y los enchufes hembra. Para reducir la corrosión e incrementar la superficie de contacto entre las espigas y los enchufes hembra, las superficies de las espigas y de los enchufes hembra están enchapadas. Los metales de enchapado más suaves tienden a tomar la forma de la superficie de conexión, lo que hace que se mejore el contacto eléctrico.

Tipos de conectores Existen varios tipos de conectores que se utilizan en los equipos. Cada tipo posee sus propias características únicas.

Selección del conector Por ejemplo; los ingenieros de KOMATSU seleccionan los conectores después de una consideración cuidadosa de las numerosas condiciones ambientales y aplicaciones. Los factores que influyen en la selección de un conector de acuerdo con sus diferentes aplicaciones incluyen: - Mantenimiento - Envejecimiento - Durabilidad - Retención del contacto - Vibración - Resistencia al aislamiento - Resistencia al contacto - Choque térmico - Duración de la temperatura - Resistencia a los líquidos - Inmersión en agua Las imágenes muestran varios tipos de conectores, propios de equipos komatsu.

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Electricidad básica

Lámparas Las lámparas son componentes eléctricos que convierten la energía eléctrica en luz. En las máquinas se utilizan muchos tipos diferentes de lámparas. Algunas de estas proporcionan la iluminación que necesita el operador y hacen que la máquina sea más visible a otros. Otras comunican información importante al operador acerca de las condiciones actuales de la maquina.

Aunque los diodos emisores de luz, LED, que se encuentran en el Sistema de Monitoreo Electrónico, también comunican información importante, estas no son lámparas en el estricto sentido; lo que decimos aquí acerca de las lámparas no es aplicable a estos. Todas las lámparas utilizadas en las máquinas funcionan por el principio de la incandescencia. La incandescencia se produce cuando la corriente que fluye a través de un material conductor calienta el material a una temperatura lo suficientemente alta para que emita luz. Las lámparas incandescentes poseen un elemento conductor llamado filamento (1) sellado dentro de una envoltura de vidrio (2) la que se le ha extraído el aire para proporcionar una vida mas prolongada al filamento, los contactos de metal (3) que sobresalen de la envoltura producen el contacto eléctrico con el filamento que se encuentra en el interior. Tipos: _ Lámpara de incandescencia _Lámpara fluorescente _ Lámpara de arco _ Lámpara de luminiscencia _Lámpara de incandescencia Es una lámpara, cuya luz proviene de un filamento metálico montado dentro de una ampolla de vidrio al vacío e intensamente calentado por el paso de la corriente; la conexión eléctrica se realiza por medio de casquillos, estos pueden ser de rosca o de bayoneta.

De bayoneta

De rosca

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Electricidad básica Lámpara fluorescente Consisten en un tubo de vidrio revestido de una sustancia fluorescente dentro del cual existen gases y vapor de mercurio de baja presión. En cada extremo tiene un filamento y un electrodo censor.

Lámpara de arco Son lámparas que producen una luz intensa por medio de un arco eléctrico establecido entre dos electrodos de carbón a los que se le aplica una diferencia de potencial adecuada

Lámpara de incandescencia Las lámparas de incandescencia para alumbrado de vehículos son de: 6; 12 y 24 volt. Para impedir montar una por otra, son distintos portalámparas y casquillos de la mayoría de los tipos de lámparas además generalmente en el casquillo posee impreso valores Standard. Una de las magnitudes características de las lámparas de incandescencia es el rendimiento luminoso (lumen / watt). Da el rendimiento luminotécnico en relación con la potencia suministrada. El rendimiento luminoso de las lámparas de incandescencia sin efectos halógenos es de 10 a 18 lm / w. Las lámparas halógenas se designan por medio de los símbolos H1 a H4. Su mayor rendimiento luminoso de 22 a 26 lm / w (mejora promedio del 70 %) es en primer lugar consecuencia de la elevación de la presión del gas. El efecto halógeno impide el ennegrecimiento de las lámparas; el bulbo de las lámparas permanece claro hasta que se funde el filamento. Las lámparas para automóviles son del tipo de filamento incandescente, adaptadas en su forma y construcción, a su aplicación en los diferentes accesorios de iluminación del vehiculo. Pueden tener uno o dos filamentos de tungsteno, para operar con la tensión de la batería, dentro de una ampolla o bulbo de cristal sellado al vacío Observación Los portalámparas en que calzan las lámparas de patas parejas no admiten las de patas disparejas y viceversa. Las lámparas de un filamento, pueden un polo conectado al casquillo, o los dos polos aislados del casquillo. En las lámparas de dos filamentos, el polo común de estos esta conectado al casquillo y los otros dos a los contactos aislados de la base.

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Lámparas tubulares Este tipo de lámparas posee un filamento cuyos polos están conectados a los casquetes, se fijan sus extremos cónicos, se fijan sus extremos cónicos (casquetes) montados en ambas puntas de la ampolla tubular, al portalámparas o lamina de flexible Lámparas semi-ópticas Este tipo de lámparas reúne en la misma ampolla de cristal dos filamentos para: _ Corto alcance _Largo alcance _ Para luz corto alcance, el filamento queda fuera de foco y mediante una pantalla deflectora, envía los rayos luminosos hacia el suelo _Para iluminar con largo alcance el filamento esta colocado en el centro del foco reflector proyectando así los haces luminosos paralelos al suelo. Célula óptica Es una lámpara del tamaño del faro, compuesta de una ampolla de vidrio que incluye el reflector parabólico, los dos filamentos y los bornes de conexión. A la parte frontal de la célula óptica se le denomina cristal y esta tallada de forma adecuada para facilitar la dirección del haz luminoso. Todo el conjunto una unidad sellada, que permite luz de corto y largo alcance de mejor calidad y aprovechamiento que la lámpara semiótica

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Electricidad básica Reflectores de halógenos Los reflectores de halógeno de brindan las siguientes ventajas: − Mayor eficiencia que las antiguas luces incandescentes, con 30 a un 35% más de luz a partir de la misma entrada de energía. − Mayor visibilidad, producto de una salida de luz más blanca y brillante. − Una salida constante a través de la bombilla durante toda su duración. − La conveniencia de una bombilla pequeña, transportable y de bajo costo que sirve para todos los tamaños de reflectores.

Cuando la lámpara se encuentra en su receptáculo, los contactos de metal corresponden con los contactos de un receptáculo que esta conectado permanentemente por cables al circuito de iluminación. Los receptáculos están diseñados para simplificar su reemplazo, ya que por su naturaleza, las lámparas incandescentes tienen un periodo de vida limitada. Con el tiempo el filamento se quema completamente, lo que abre el circuito hace necesario el reemplazo de la lámpara. La energía que consume una lámpara se mide en vatios. La salida de luz de una Lámpara se mide en unidades llamadas Lúmenes. Las lámparas de construcción diferente varían en cuanto a su eficiencia, es decir, cuantos lúmenes producen por vatio de energía consumida.

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Electricidad básica

Resistores Las resistencias son elementos eléctricos cuya misión es dificultar el paso de la corriente eléctrica a través de ellas. Su característica principal es su resistencia óhmica aunque tienen otra no menos importante que es la potencia máxima que pueden disipar; esta última depende principalmente de la construcción física del elemento. Las resistencias se miden en ohm, el valor resistivo puede ser fijo o variable. En el primer caso hablamos de resistencias comunes o fijas y en el segundo de resistencias variables, ajustables, potenciómetros y reóstatos.

Resistencias fijas Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el material con el que están constituidas: "resistencias de hilo", solamente para disipaciones superiores a 2 W, y "resistencias químicas" para, en general, potencias inferiores a 2 W. Resistencias de hilo Generalmente están constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.), alrededor del cual hay resistencia propiamente dicha, constituida por un hilo cuya sección y resistividad depende de la potencia y de la resistencia deseada.

En su recubrimiento viene marcado su valor en ohmios y en vatios.

Tal como se observa en esta figura, en ella vemos varias resistencias, dando un ejemplo podemos decir que: si tenemos una resistencia de 250 Ω, esta puede disipar una potencia máxima de 10 vatios.

También se utilizan resistencia armadas en forma casera, es decir; como lo indica la ley de ohm, si las resistencias se suman pueden unirse varias resistencias y obtener una de mayor ohmiaje 31

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Electricidad básica Resistencias químicas Las resistencias de hilo de valor óhmico elevado necesitarían una cantidad de hilo tan grande que en la práctica resultarían muy voluminosas. Por lo tanto, las resistencias de este tipo se realizan de forma más sencilla y económica empleando, en lugar de hilo, carbón pulverizado mezclado con sustancias aglomerantes.

La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversos valores. Existen tipos de carbón aglomerado: de película de carbón y de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa de material resistivo. En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contraseña está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo. Interpretación del código de colores en las resistencias Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen. Esto es cierto para resistencias de potencia pequeña (menor de 2 W.), ya que las de potencia mayor generalmente llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo, tal como hemos visto antes.

En la resistencia de la izquierda vemos el método de codificación más difundido. En el cuerpo de la resistencia hay 4 anillos de color que, considerándolos a partir de un extremo y en dirección al centro, indican el valor óhmico de este componente. 32

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Electricidad básica El número que corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo color la segunda cifra, el tercer color indica el número de ceros que siguen a la cifra obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto anillo, o su ausencia, indican la tolerancia.

Podemos ver que la resistencia de la izquierda tiene los colores amarillo-violeta-naranja-oro (hemos intentado que los colores queden representados lo mejor posible en el dibujo), de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3 ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000 W ó 47 KW. La tolerancia indica que el valor real estará entre 44650 W y 49350 W (47 KW±5%). La resistencia de la derecha, por su parte, tiene una banda más de color y es que se trata de una resistencia de precisión. Esto además es corroborado por el color de la banda de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%. Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores, que tenían 2) y los colores son marrónverde-amarillo-naranja, de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 1-5-4-4ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1540000 W ó 1540 KW ó 1.54 MW. La tolerancia indica que el valor real estará entre 1509.2 KW y 1570.8 KW (1.54 MW±2%). Por último, comentar que una precisión del 2% se considera como muy buena, aunque en la mayoría de los circuitos usaremos resistencias del 5%, que son las más corrientes.

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Electricidad básica

Resistores variables Un resistor variable combina un resistor fijo con un contacto movible que puede eliminar parte del resistor por medio de un cortocircuito. El ajuste de este contacto varía la resistencia que se le presenta al circuito, desde cero (resistor en corte por completo) hasta el valor máximo del componente del resistor fijo. Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Según su función en el circuito estas resistencias se denominan: Potenciómetros: Los potenciómetros y los reóstatos se diferencias entre si, entre otras cosas, por la forma en que se conectan. En el caso de los potenciómetros, éstos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de voltaje.

Reóstatos En el caso del reóstato, éste va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y su la potencia (en Watts (vatios)) que puede aguantar sea el adecuado para soportar la corriente I en amperios (ampere) que va a circular por él. Además; uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado.

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Electricidad básica Como regla general: Los potenciómetros se utilizan para variar niveles de voltaje y los reóstatos para variar niveles de corriente Timmers, o resistencias ajustables Se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).

Condensadores Los condensadores son componentes pasivos diseñados con el fin de almacenar energía electrostática o presentar una capacidad eléctrica determinada. Otra forma de definirlo sería la siguiente: componentes pasivos de dos terminales en los que la intensidad que los atraviesa (aparentemente) es proporcional a la variación de tensión existente entre sus terminales respecto al tiempo. Su unidad de medida en el S.I. es el Faradio aunque por las limitaciones características de los mismos se usan distintos submúltiplos (micro (μ); nano (n); pico (p). Desde el punto de vista constructivo, un condensador está constituido por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico. En su interior se establece un campo eléctrico, sin pérdida de energía, como consecuencia de la polarización dieléctrica (no confundir material aislante y dieléctrico, todos los dieléctricos son aislantes, pero no todos los aislantes son dieléctricos; los dieléctricos son materiales no conductores en los que resulta posible su polarización). La capacidad de un condensador va a depender del tamaño de sus placas, de la distancia que las separa y del material del que está formado el dieléctrico.

Tipos de condensadores Vamos a mostrar a continuación una serie de condensadores de los más típicos que se pueden encontrar.

1- Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrólito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).

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Electricidad básica Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas (fuentes de alimentación, etc...).

2- Electrolíticos de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre. 3- De poliéster metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT). 4- De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.

5- De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar. 36

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Electricidad básica 6- Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color. Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.

7- Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los pico-faradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).

Prueba de capacitores Prueba de capacitores de bajo valor La prueba de capacitores de bajo valor se limita a saber si los mismos están o no en cortocircuito. Valores por debajo de 100nf en general no son detectados por el multímetro y con el mismo en posición R×1k se puede saber si el capacitor esta en cortocircuito o no según muestra la figura. Debe verificarse si existe o no cortocircuito Si el capacitor posee resistencia infinita significa que el componente no posee pérdidas excesivas ni está en cortocircuito. Generalmente esta indicación es suficiente para considerar que el capacitor está, en buen estado pero en algún caso podría ocurrir que el elemento estuviera "abierto", o que un terminal en el interior del capacitor no hiciera contacto con la placa.

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Electricidad básica Para confirmar con seguridad el estado del capacitor e incluso conocer su valor, se puede emplear el circuito de la figura.

Para conocer el valor de la capacidad se deben seguir los pasos que se describen a continuación: 1 - Armado el circuito se mide la tensión V1 y se anota. 2 - Se calcula la corriente por el resistor que será la misma que atraviesa el capacitor por estar ambos elementos en serie I = V1 / R 3 - Se mide la tensión V2 y se anota. 4 - Se calcula la reactancia capacitiva del componente en medición XC = V2 / I 5 - Se calcula el valor de la capacidad del capacitor con los valores obtenidos C = 1 / [XC . 6 , 28 . f ] Observaciones: Se debe emplear un solo voltímetro. La frecuencia será 50 ó 60Hz según el país donde estés ya que es la correspondiente a la red eléctrica. Elegir el valor de R según el valor del capacitor a medir:

Con este método pueden medirse capacitores cuyos valores estén comprendidos entre 0 , 01uf y 0 , 5uf. Si se desean medir capacidades menores debe tenerse en cuenta la resistencia que posee el multímetro usado como voltímetro cuando se efectúe la medición. Para medir capacidades mayores debe tenerse en cuenta que los capacitores sean no polarizados, debido a que la prueba se realiza con corriente alterna.

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Prueba de capacitores electrolíticos Los capacitores electrolíticos pueden medirse directamente con el multímetro utilizado como óhmetro. Cuando se conecta un capacitor entre los terminales del multímetro, este hará que el componente se cargue con una constante de tiempo que depende de su capacidad y de la resistencia del multímetro. Por lo tanto la aguja deflexionará por completo y luego descenderá hasta cero indicando que el capacitor está cargado totalmente, ver figura. Se debe repetir el proceso de invertir las puntas del multímetro

El tiempo que tarda el multímetro en descender hasta 0 dependerá del rango en que se encuentra el multímetro y de la capacidad del capacitor. Si el multímetro no se mueve indica que el capacitor está abierto, si va hasta cero sin retornar indica que está en cortocircuito y si retorna pero no a fondo de la escala entonces el condensador tendrá fugas. En la medida que la capacidad del componente es mayor, es normal que sea menor la resistencia que debe indicar el instrumento.

La tabla indica la resistencia de pérdida que deberían tener los capacitores de buena calidad.

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Diodos Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor.

Diodos rectificadores De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. El funcionamiento de este diodo, a grandes rasgos es la siguiente: En la zona directa se puede considerar como un generador de tensión continua, tensión de codo (0.5-0.7 V para el silicio y 0.20.4 V para el germanio). Cuando se polariza en inversa se puede considerar como un circuito abierto. Cuando se alcanza la tensión inversa de disrupción (zona inversa) se produce un aumento drástico de la corriente que puede llegar a destruir al dispositivo. Este diodo tiene un amplio margen de aplicaciones: circuitos rectificadores, limitadores, fijadores de nivel, protección contra cortocircuitos, demoduladores, mezcladores, osciladores, bloqueo y bypass en instalaciones fotovoltaicas, etc. Símbolo Cuando usamos un diodo en un circuito se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de características suministradas por el fabricante): 1. La tensión inversa máxima aplicable al componente, repetitiva o no (VRRR máx. o VR máx., respectivamente) ha de ser mayor (del orden de tres veces) que la máxima que este va a soportar. 2. La corriente máxima en sentido directo que puede atravesar al componente, repetitiva o no (IFRM máx. e IF máx. respectivamente), he de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar. 3. La potencia máxima que puede soportar el diodo (potencia nominal) ha de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar.

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Electricidad básica

Diodo Zener El diodo Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.

Funcionamiento En la zona directa lo podemos considerar como un generador de tensión continua (tensión de codo). En la zona de disrupción, entre la tensión de codo y la tensión zener (Vz nom) lo podemos considerar un circuito abierto. Cuando trabaja en la zona de disrupción se puede considerar como un generador de tensión de valor Vf= -Vz. Podemos distinguir: Analizando la curva del diodo zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa. Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente. Prueba de diodos Los diodos son componentes que conducen la corriente en un solo sentido, teniendo en cuenta esto se pueden probar con un multímetro en la posición óhmetro. El funcionamiento de tal aparato de medida se basa en la medición de la corriente que circula por el elemento bajo prueba. Es muy importante conocer la polaridad de la batería interna del los multímetros analógicos en los cuales la punta negra del multímetro corresponde al terminal positivo de la batería interna y la punta roja corresponde al terminal negativo de la batería. Se empleará un multímetro y las medidas se efectuarán colocando el instrumento en las escalas de resistencia y preferiblemente en las escalas ohm x 1, ohm x 10 ó también ohm x 100. Así cuando se intenta medir la resistencia de un diodo, se encontrarán dos valores totalmente distintos, según el sentido de las puntas. 41

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Electricidad básica Si la punta roja (negativo) se conecta a la zona N (cátodo del diodo) y la punta negra a la P (ánodo), la unión se polariza en directo y se hace conductora. El valor concreto indicado por el instrumento no tiene significado alguno, salvo el de mostrar que por la unión circula corriente.

Por el contrario, cuando la punta roja se conecta a la zona P (ánodo), y la negra a la zona N (cátodo), se esta aplicando una tensión inversa. La unión no conducirá, y esto será interpretado por el instrumento como una resistencia muy elevada.

Como medir un diodo zener Con el avance del tiempo los componentes electrónicos van mejorando tanto en su calidad como en su empaque, pero esto no sucede en los diodos zener, los cuales son casi imposible de identificar por su encapsulado carente de inscripciones. Para suplir esa falta presentamos este práctico instrumento de taller que nos permitirá saber el valor de un diodo y, al mismo tiempo, si esta funcionando correctamente.

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Electricidad básica

Relés Son aquellos que al ser excitados por una corriente de baja intensidad, permiten comandar circuitos o mecanismos de energía mas elevada, o realizar funciones especiales, como la intermitencia de luces.

Los relés pueden diseñarse como normalmente abiertos o normalmente cerrados , los contactos de un relé normalmente abierto se mantienen abiertos mientras la bobina relé es activada y los contactos de un relé normalmente cerrado se mantienen cerrados mientras la bobina de relé es activada.

Relés magnéticos Los relés magnéticos están constituidos por: Una caja que puede ser de plástico o chapa estampada , formada por una base y la tapa protectora que cubre y protege los componentes del relé Un electroimán compuesto por un núcleo de hierro que según el modelo del relé podrá ser, fijo o móvil y de una o más arrollamientos o bobinas de alambre esmaltado Un conjunto de contactos formado por elementos de contacto fijo y móviles montados sobre chapa de hierro, que recibe el nombre de armadura. Los puntos de contactos pueden ser de tungsteno o de cobre y cuando el relé no esta excitado se encuentran separados por la acción de un resorte.

Condiciones de uso Los relés magnéticos se instalan en circuitos que absorben elevada potencia eléctrica y posibilitan su comando a distancia, disminuyendo las caídas de tensión del circuito principal. 43

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Electricidad básica Funcionamiento Al accionar el interruptor, la corriente eléctrica circula por la bobina creando un campo magnético en el núcleo, que atrae la armadura con el contacto móvil, y cierra el circuito principal. Cuando se interrumpe la corriente en la bobina, la armadura queda libre y el resorte abre los contactos, interrumpiendo el paso de corriente en el circuito principal.

Condiciones de uso de los relés Al instalar un relé debe asegurarse de que corresponda a ese circuito ya que no son intercambiables entre si. Generalmente no admiten reparaciones, lo que obliga a sustituirlos cada vez que presentan dificultades. Esquema resumido de su instalación

La figura de arriba es el diagrama básico de un relé. Un relé también funciona con base en el principio del electroimán. En un relé, el electroimán se usa para cerrar o abrir los contactos de un interruptor. Los relés se usan, comúnmente, para aumentar la capacidad de transporte de corriente de un interruptor mecánico o digital. Cuando la señal de control desde un ECM activa la bobina de un relé, el campo magnético actúa en el contacto del interruptor. Los contactos del interruptor se conectan a los polos del relé. Los polos del relé pueden conducir cargas altas de corriente, como en los arranques o en otros solenoides grandes. La bobina del relé requiere una corriente baja y separa el circuito de corriente baja respecto del circuito de corriente alta.

Relé de arranque Estos generalmente son de núcleo móvil en el que se instala un disco de cobre aislado del vástago que realiza la conexión de la batería con el motor de arranque. En algunos casos se aprovecha el desplazamiento del núcleo para hacer actuar el mecanismo de acoplamiento

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Solenoides Un solenoide utiliza un campo electromagnético para producir movimiento mecánico, en su forma más básica, un solenoide es una bobina tubular que rodea un vástago movible de metal. Cuando la bobina es activada, el vástago se introduce dentro de la bobina a través de la atracción magnética.

Un resorte mantiene el vástago afuera, cuando la bobina no esta activada, cada vez que se aplica energía a la bobina, el vástago ejecuta un recorrido, cuando se quita la energía, el vástago ejecuta un recorrido inverso. El movimiento de vaivén resultante puede realizar tareas mecánicas simples. En esta figura se representa gráficamente un solenoide de corte de combustible, y el símbolo utilizado para todos los solenoides. En los sistemas eléctricos, los solenoides se utilizan con frecuencia para hacer funcionar válvulas hidráulicas.

Procedimiento para probar solenoides Los solenoides deben probarse en función resistencia a través de un tester. Para esta función la comprobación se debe realizar desconectando el solenoide del arnés de alimentación o sea que el solenoide no debe tener tensión de alimentación.

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Sensores Tipos de sensores Los sensores a diferencia de los interruptores o switch, pueden indicar diferentes estados del parámetro medido o censado, por ejemplo un switch de temperatura de refrigerante de motor, se activará o desactivará de acuerdo a los niveles preestablecidos o sea solamente dos situaciones, por el contrario un sensor diseñado para el mismo fin podrá entregar diferentes valores, dependiendo de la temperatura alcanzada. Los sensores para realizar esta labor, en su interior tienen circuitos electrónicos que procesan la información antes de ser enviada hacia algún dispositivo de monitoreo o control electrónico. Existen distintos tipos de sensores, aquí describiremos los diferentes tipos.

Sensor de temperatura El sensor de temperatura esta formado por un cuerpo de latón que funciona como protección del elemento resistivo que se encuentra en su interior. Se trata de una termistancia; esta es un elemento que varía su resistencia de acuerdo a la temperatura. Esta variación no es lineal por lo tanto; es una termistancia NTC, coeficiente de temperatura negativo, cuya resistencia eléctrica disminuye al aumentar la temperatura. Puesto que el circuito de entrada del controlador (en un motor) esta pensado como divisor de tensión, se reparte entre una resistencia presente en el controlador y la resistencia NTC del sensor. Por consiguiente el controlador puede valorar las variaciones de resistencia del sensor a través de los cambios de la tensión y obtener así la información de la temperatura de un motor por ejemplo. Son alimentados con 5 voltios, el mismo cable de alimentación es el de señal, el otro cable que llega al sensor es de masa proveniente de un controlador o de quien lo alimente.

¿Cómo se mide? Prueba 1 - Por resistencia Con un tester en función resistencia (Ohm), desconecte el sensor de su ficha de unión al ramal del circuito, medir la resistencia del sensor colocando las dos puntas del tester en los terminales. Varíe la temperatura y deberá variar la resistencia, compárela con los valores teóricos correspondientes al sistema a medir.

Prueba 2 - Medición por voltaje - Colocado en el motor Desconecte el sensor y agregue arnés de prueba al conductor de señal del sensor, con la punta de un tester en función voltaje, con la otra punta del tester conecte a masa del motor, abra la llave de contacto, mida el valor de voltaje variando la temperatura. 46

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Electricidad básica Prueba 3 - Medición por voltaje - Fuera del motor Puesto que el circuito de entrada del controlador esta pensado como divisor de tensión se reparte entre una resistencia presente en el controlador y la resistencia del sensor. Por consiguiente el controlador puede valorar las variaciones de resistencia del sensor a través de los cambios de la tensión y obtener así la información de la temperatura del líquido refrigerante del motor. Por consiguiente para medir una termistancia sin alimentación del controlador (sensor fuera del equipo) debemos colocar al sensor una resistencia para que actúe como divisor de tensión.

Sensor de Coeficiente Negativo = 1200 ohm Para efectuar la medición conecte la resistencia entre uno de los conectores del sensor y el positivo de una fuente de 5 voltios, y el otro conector a masa de la fuente, como lo indica la figura, con un tester en función voltaje conecte las dos pinzas del mismo a los extremos de la resistencia y obtendrá el voltaje de acuerdo a la temperatura del sensor que podrá variarla mediante una fuente de calor aplicada al sensor. Prueba 4 - Control de alimentación al sensor Desconecte el conector del sensor, con un tester en función voltaje conecte las dos puntas del mismo a los dos conectores de la ficha de la instalación eléctrica del sensor, abra la llave de contacto, él voltaje a medir debe ser 5 voltios para el buen funcionamiento del sensor.

Diagnostico para Sensores de Temperatura Cree un puente entre el cable de señal y el cable de retorno para crear un código de falla: Fuera de Rango – Baja en los sensores de temperatura

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Electricidad básica

Sensor del pedal del acelerador

El sensor esta constituido por un potenciómetro; el cual es una resistencia variable lineal, que varía proporcionalmente al desplazamiento del cursor sobre la pista resistiva. Cuya parte móvil es comandada por el pedal del acelerador.

El controlador alimenta al sensor con una tensión de 5 voltios y masa a dos de sus pines, el tercero es la señal que recibe el controlador de la posición del pedal de aceleración. En base a la tensión de referencia enviada al controlador, este reconoce la condición del pedal de aceleración y corrige adecuadamente el tiempo de inyección y la presión del combustible que será inyectada al motor.

¿Cómo se mide? Prueba 1 - Por resistencia Con un tester en función resistencia (Ohm), desconecte el sensor de su ficha de unión al ramal del circuito, medir la resistencia del potenciómetro colocando una punta del tester en el terminal de masa del sensor y la otra en el terminal de señal para el controlador. Accione el pedal de aceleración comprobando los valores especificados y la continuidad en todo su recorrido sin cortes (de la pista del potenciómetro) Prueba 2 - Control de alimentación y masa del sensor Si el sensor no tiene señal de salida verifique con un tester en función voltaje, desconectando la ficha y midiendo desde la misma, que llegue alimentación y tenga correcta masa los dos potenciómetros. Si después de efectuar esta prueba y es correcto el valor de tensión (5 voltios) que llegan al sensor, reemplace el mismo.

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Sensores de presión El elemento sensible del sensor de presión esta compuesto por un puente de Wheatstone sobre una membrana de material cerámico. Sobre un lado de la membrana esta presente el vacío absoluto de referencia, mientras que sobre el otro lado actúa la presión del combustible suministrado por la bomba de alta presión. La señal piezo resistiva derivante de la deformación que sufre la membrana, es enviada al controlador. Este sensor es alimentado por el controlador con 5 voltios; a 0 bar enviara al controlador una señal de 500 mV y a 1500 bar de 4,5 voltios.

¿Cómo se mide? Prueba 1 - Medición de voltaje Con un téster en función voltaje, sin desconectar el sensor con una de las puntas en el cable de señal al controlador y con la otra a masa, arranque el motor, mida el voltaje. Sin desconectar el téster efectúe una prueba de ruta para darle carga al motor y funcionamiento. El voltaje será mayor cuanto mayor sea la presión. Prueba 2 - Control de alimentación y masa al sensor Si el sensor no tiene señal de salida verifique con un téster en función voltaje que llegue a la misma alimentación y tenga correcta masa. Si después de efectuar esta prueba el valor de alimentación es el correcto (5 voltios), reemplace el sensor.

Diagnostico para sensores de Presión Cree un puente entre el alimentador de 5 Voltios al cable de señal para crear un código de falla: Fuera de Rango – Alta en los sensores de presión.

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Sensores de RPM (Sensores de movimiento o rotación) Efecto Hall Principio de funcionamiento Cuando por un material conductor o semiconductor, circula una corriente eléctrica, y estando este mismo material en el seno de un campo magnético, se comprueba que aparece una fuerza magnética en los portadores de carga que los reagrupa dentro del material, o sea, los portadores de carga se desvían y agrupan a un lado del material conductor o semiconductor, apareciendo así un campo eléctrico perpendicular al campo magnético y al propio campo eléctrico generado por la batería. Este campo eléctrico es el denominado campo Hall, y ligado a él aparece la tensión Hall, que no se puede medir mediante un voltímetro. Los 5 voltios que se envían al sensor de efecto Hall crean un campo magnético. La rueda giratoria ferromagnética modula el campo magnético y el sensor de efecto Hall responde a las diferencias de este campo magnético para generar una señal. Por lo tanto, las ventanas de la rueda del cigüeñal son detectadas y se envía señales al ECM.

Nota: Los sensores de efecto hall son de cuatro pines

Inductivo Principio de funcionamiento El sensor consta de una carcasa tubular (1), en su interior se monta un imán permanente (3) y un bobinado eléctrico (2). El flujo magnético creado por el imán (3) sufre, debido al paso de los dientes de la rueda fónica, unas oscilaciones causadas por la variación del entrehierro. Tales oscilaciones inducen una fuerza electromotriz en el bobinado (2) en cuyos terminales hay una tensión alternativamente positiva, diente orientado al sensor, y negativa, hueco orientado al sensor. El valor de pico de la tensión de salida del sensor depende, de la distancia entre sensor y diente, entrehierro. Nota: Los sensores de inductivos son de tres pines 50

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¿Cómo se miden? Prueba 1 - Por resistencia Con un tester en función resistencia (Ohm), desconecte el sensor de su ficha de unión al ramal eléctrico del circuito, medir la resistencia de la bobina del sensor.

Prueba 2 - Por tensión de corriente alterna Con un tester en función tensión o voltaje de corriente alterna (AC), desconecte el sensor de su ficha y conecte T de chequeo al cable de señal, gire el motor por intermedio del motor de arranque, mida la tensión en el mismo (para este sensor no es necesario alimentarlo con tensión). La tensión generada será mayor cuanto mayor sea la velocidad de la rueda fónica. Prueba 3 - Por frecuencia Con un tester en función frecuencia (Hz), desconectemos el sensor de su ficha de unión al ramal eléctrico del circuito y conecte T de chequeo al cable de señal al controlador, gire el motor por intermedio del motor de arranque, mida la frecuencia en el mismo. La frecuencia será mayor cuanto mayor sea la velocidad de la rueda fónica.

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Electricidad básica

Tipos de sensores Los sensores a diferencia de los interruptores o switch, pueden indicar diferentes estados del parámetro medido o censado, por ejemplo un switch de temperatura de refrigerante de motor, se activará o desactivará de acuerdo a los niveles preestablecidos o sea solamente dos situaciones; pero un sensor además de estar diseñado para el mismo fin, podrá entregar diferentes valores, dependiendo de la temperatura alcanzada. Los sensores para realizar esta labor, en su interior tienen circuitos electrónicos que procesan la información antes de ser enviada hacia algún dispositivo de monitoreo o control electrónico. Existen distintos tipos de sensores, aquí describiremos los diferentes tipos. - Frecuencia - PWM (Digital) - Análogo - Análogo Digital A su vez, estos sensores se dividen en dos estados: - Sensores pasivos - Sensores activos

Sensores pasivos Los sensores pasivos no procesan la información antes de ser enviada, no requieren de alimentación externa y por lo general tienen solo dos terminales. Cabe destacar que todos los interruptores o switch de dos o más terminales son del tipo pasivo Para diagnosticar, localizar y solucionar efectivamente problemas de los interruptores y de las entradas de los interruptores, es importante entender los principios de operación de la entrada del interruptor en un sistema de control electrónico. La figura muestra un ejemplo típico de una entrada tipo interruptor.

El ECM usa un voltaje regulado internamente, llamado voltaje de referencia. El valor del voltaje varía y puede ser de +5 voltios, +8 voltios o +12 voltios. Aun cuando el valor es diferente en algunos controles, el proceso es el mismo.

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Electricidad básica El voltaje de referencia se conecta al cable de señal a través de un resistor (típicamente, de 2 K Ohms). El circuito sensor de señal en el control se conecta eléctricamente en paralelo con la resistencia del dispositivo de entrada. El análisis del circuito eléctrico básico muestra que el circuito sensor de señal dentro del control detecta la caída de voltaje a través del dispositivo de entrada. La figura anterior muestra un diagrama de bloques de un interruptor conectado a un cable del dispositivo de entrada. Cuando el interruptor está en la posición abierta, la resistencia del cable de entrada del interruptor a tierra es infinita. El circuito básico se asemeja a un divisor de voltaje. La resistencia a través del interruptor es tan grande que el voltaje de referencia de +5 voltios puede medirse a través del interruptor. Como el circuito sensor de señal dentro del ECM está en paralelo con el interruptor, también detecta los +5V. El ECM puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor se encuentran en posición abierta. La figura de muestra el mismo circuito con el interruptor en la posición cerrada. Cuando el interruptor está en la posición cerrada, la resistencia del cable de señal a tierra es muy baja (cerca de cero ohmios). El circuito básico divisor de voltaje, ahora, cambió de valor. La resistencia del resistor en el control es significativamente mayor que la resistencia del interruptor cerrado. La resistencia a través del resistor es tan grande que el voltaje de referencia de +5 V se puede medir a través del resistor. La caída de voltaje a través del interruptor cerrado prácticamente es +0 V. El circuito de detección de señal interna del ECM también detecta los +0 V, por estar en paralelo con el interruptor. El ECM puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor está cerrado o con corto a tierra. El voltaje de referencia se usa para asegurarse de que el punto de referencia interno del control del circuito digital es de +0 V o +5 V (digital bajo o alto). Como el ECM provee un voltaje de referencia, cualquier caída de voltaje que ocurra en el arnés de cables debido a conexiones en mal estado o de la longitud del cable no afecta la señal del nivel “alto” en la referencia del ECM. La caída de voltaje del arnés de cables puede dar como resultado que el voltaje medido en el interruptor sea menor que +5 V. Como el control usa voltaje de referencia, el sensor no tiene que ser la fuente de corriente necesaria para impulsar la señal a través de la longitud del arnés de cables.

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Electricidad básica Diferencia entre sensores pasivos y sensores activos A diferencia de los sensores pasivos, los sensores activos requieren de un voltaje de alimentación para funcionar, tienen tres terminales, dos de estos se utilizan para alimentarlo, y del tercero se obtiene la señal o nivel de voltaje, correspondiente al parámetro sensado o medido.

Sensores activos Los sensores activos se usan para medir parámetros físicos tales como velocidad, temperatura, presión y posición. Un sensor electrónico convierte un parámetro físico en una señal electrónica. La señal electrónica es proporcional al parámetro físico. En los sistemas electrónicos, los sensores se usan para controlar los sistemas de la máquina que cambian constantemente. La señal electrónica representa la medición del parámetro. La señal se modula en uno de tres modos. La modulación de frecuencia muestra el parámetro como nivel de frecuencia. La Modulación de Duración de Impulsos (digital) muestra el parámetro como un ciclo de trabajo generalmente de 5% a 95%. La modulación analógica muestra el parámetro como nivel de voltaje. Esta sección presentará los siguientes tipos de sensores de entrada: Sensores de frecuencia, sensores analógicos, sensores digitales y una combinación de sensores analógicos a digitales.

Forma de representar un sensor activo

A- Representa al terminal + positivo de alimentación o suministro de energía para el sensor B- Representa al terminal - negativo de alimentación o suministro de energía para el sensor C- Representa al terminal que entrega la señal o información hacia el módulo electrónico al que esté conectado este sensor.

Sensores pasivos Sensores de frecuencia pasivos Un ejemplo de sensor pasivo es un Pick Up o captador magnético, que por lo general tiene solo dos terminales. Este sensor no necesita ser alimentado para entregar información, como el de la figura.

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Electricidad básica Un Pick Up magnético es un ejemplo de sensor pasivo, estos componentes suministran una señal de salida variable en frecuencia y voltaje proporcional a la velocidad de un motor o vehículo. El sensor posee un imán permanente que genera un campo magnético que es sensible al movimiento de metales con contenido de hierro a su alrededor. En una aplicación típica, el Pick Up magnético se posiciona de forma tal que los dientes de un engranaje rotatorio pasan a través del campo magnético.

La figura muestra a dos Pick Up magnéticos como sensores de velocidad de salida de una transmisión.

Cada diente del engranaje que pasa, altera la forma del campo y concentra la fuerza de este en el diente. El campo magnético constantemente cambiante pasa a través de una bobina de alambre en el sensor, y como resultado se produce una corriente alterna en la bobina. La frecuencia con la cual la corriente se alterna está relacionada con la velocidad de rotación y del número de dientes del engranaje. Por lo tanto, se deduce que la frecuencia proporciona información sobre la velocidad de un motor o desplazamiento un vehículo. Los nuevos sensores son de detección magnética y se usan siempre en pares. Un sensor se diseña específicamente para un rendimiento óptimo a velocidades de motor bajas, que ocurren durante el arranque y el período de calentamiento. El otro sensor se diseña para un rendimiento óptimo en las velocidades de operación normal del motor. El montaje de los sensores difiere uno del otro para evitar su intercambio. Estos sensores generan un voltaje de corriente alterna igual que los captadores magnéticos antes mencionados solo que el formato o encapsulado es distinto.

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Electricidad básica

Sensores activos Sensores de frecuencia activos El comportamiento de estos sensores es similar al de un captador o Pick Up magnético, la diferencia radica en que estos sensores procesan la señal antes de enviarla a un dispositivo de monitoreo o de control. La alimentación de este sensor es proporcionada por el dispositivo asociado y los valores de voltaje utilizados son de 10, 12,5 y 13 Volt, dependiendo de la aplicación Para detectar los campos magnéticos, en algunos sistemas electrónicos se usa un sensor de efecto Hall. En el control de la transmisión electrónica y en el sistema de inyección electrónico se usa este tipo de sensores, que proveen señales de impulso para determinar la velocidad de salida de la transmisión y la sincronización del motor. Ambos tipos de sensores tienen una "celda de Hall", ubicada en una cabeza deslizante en la punta del sensor. A medida que los dientes del engranaje pasan por la “celda de Hall”, el cambio en el campo magnético produce una señal leve, que es enviada a un amplificador dentro del el sensor. El sistema electrónico interno del sensor procesa la entrada y envía pulsos de onda cuadrada de mayor amplitud al control. El elemento sensor está ubicado en la cabeza deslizante, y la medición es muy exacta, gracias a que su fase y su amplitud de salida no dependen de la velocidad. Éste opera hacia abajo hasta 0 RPM sobre una gama amplia de temperatura de operación.

La señal de un sensor de velocidad de efecto Hall sigue directamente los puntos altos y bajos del engranaje que está midiendo. La señal será alta generalmente +10V) cuando el diente está en frente de la celda, o baja (+0 V) cuando un diente no está en frente de ésta. Si hay un patrón en el engranaje, la señal detectada representará el patrón. En algunas aplicaciones, el engranaje de velocidad tendrá un patrón, el ECM podrá determinar la velocidad y el sentido de giro de acuerdo a este patrón, comparando con una referencia grabada en su memoria. Los dispositivos de efecto Hall están diseñados para aplicaciones en que la distancia o espacio entre la celda o cabezal y el engranaje es prácticamente 0 aire. Cuando se instala un sensor de velocidad de efecto Hall, la cabeza deslizante se extiende completamente y el sensor se gira hacia adentro, de modo que la cabeza deslizante hace contacto con la parte superior del diente del engranaje. 56

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Electricidad básica La cabeza deslizante se desplaza dentro del sensor a medida que se atornilla hasta el apriete final obteniendo el ajusta del espacio libre.

Ejemplo Sensor de velocidad de salida de una transmisión El sensor de velocidad de salida de la transmisión es típicamente un dispositivo de efecto Hall. La señal de salida de onda cuadrada está normalmente en la clavija C del conector. Este sensor, generalmente, requiere entre +10V y 12 V. En la clavija "A" para alimentar el circuito electrónico interno .Este voltaje es suministrado por el modulo electrónico correspondiente a la aplicación. En algunas máquinas el arnés de cables puede tener una conexión cerca del sensor de velocidad en donde puede usarse el grupo de sonda. Un procedimiento recomendado para revisar el sensor es usar los diagnósticos de la máquina y determinar si el control está recibiendo la señal correcta de entrada de velocidad. Para determinar si hay señal, puede usarse el grupo de sonda en la conexión de entrada de señal en el control. Si no hay señal, quite el sensor de la máquina y revise visualmente la punta de auto ajustable, verifique si está extendida, si existe daño visible. Si no se puede determinar que el sensor se encuentra en buen estado, debe reemplazarse. Es importante, cuando se instala el sensor, que el cabezal deslizante del sensor esté completamente extendido y en contacto con la parte superior, o alta, del diente del engranaje. Si el cabezal no estuviera completamente extendido, el espacio libre puede no estar lo suficientemente cerca. Si en la instalación la cabeza no hace contacto con la parte alta del diente, ésta puede romperse. Nota: En algunos casos en que la velocidad de salida de la transmisión no se usa para propósitos de control y no es crucial para la operación de la máquina, puede utilizarse un sensor de velocidad magnético.

Ejemplo Motor electrónico En el sistema de Inyección Electrónico, un único patrón de diente del engranaje de referencia de sincronización hace que el control electrónico determine la posición del cigüeñal, el sentido de giro y las RPM. Cada vez que un borde de diente se aproxima a la celda Hall, se genera una señal. La señal será alta durante el tiempo en que el diente esté bajo la cabeza deslizante, y disminuirá cuando haya un espacio entre dientes. El control electrónico cuenta cada pulso y determina la velocidad, memoriza el patrón (único patrón de dientes) de los impulsos y compara ese patrón con un estándar diseñado para determinar la posición del cigüeñal y el sentido de giro. 57

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Electricidad básica Un sensor de sincronización de velocidad es diferente a una señal de efecto Hall típica, debido a que el tiempo de aparición exacta de la señal se programa en el ECM del motor, para hacer que la señal se use en la función crucial de sincronización.

Sensores PWM o digital La expresión PWM significa en ingles (pulse Wide modulated) modulación de ancho de pulso o pulso de ancho modulado Este tipo de sensor entrega una señal digital es decir, ni la amplitud ni la frecuencia varia de acuerdo al parámetro sensado o detectado. Una señal PWM o también es llamada digital ya que solo tiene dos estados, un voltaje asume un valor determinado positivo y luego se mantiene a un nivel 0 o negativo. La duración del nivel alto de la señal o valor positivo de nivel se denomina ciclo de trabajo (en ingles dute cicle) y se expresa en términos de porcentaje en un rango comprendido de 5 % a 95 %

La figura muestra los componentes internos de un sensor de temperatura digital.

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Electricidad básica Los componentes principales son: Un oscilador, que provee la frecuencia portadora de señal, dependiendo de la aplicación, el oscilador interno suministrará una frecuencia portadora que puede tener los siguientes valores aproximados 500Hz para los sensores de temperatura de escape, posición de acelerador 5000Hz para los sensores de temperatura, y posición en general. El diagrama de la figura de arriba representa un sensor e temperatura, Ej. T° Frenos, Un termistor, elemento que varia su resistencia con los cambios de T°, esta variación es recibida por el amplificador y transformada a una señal digital PWM. Una salida del amplificador, que controla la base de un transistor y genera una salida de ciclo de trabajo, medida en porcentaje de tiempo en que el transistor (este además proporciona protección contra coto circuitos entre los terminales C y B C y A) ACTIVADO contra el tiempo que ha estado DESACTIVADO. Adicionalmente, usando un multímetro digital, se puede determinar el funcionamiento correcto de un sensor PWM. El multímetro digital puede medir voltaje CC, frecuencia portadora y ciclo de trabajo. Usando el grupo de sonda 7X1710 y los cables del multímetro digital conectados entre el cable de señal (clavija C) y el cable a tierra (clavija B) en el conector del sensor.

Sensores análogos Los Sensores análogos, igual que otros sensores reciben alimentación desde un dispositivo de monitoreo o control electrónico, el voltaje proporcionado es + 5 V +/ - 0.5 V de corriente continua o directa, a la vez estos sensores entregan una señal de voltaje continua que varía en un rango de 0.2 V a 4.8 V, proporcional al parámetro detectado. Estos sensores son utilizados principalmente en motores de inyección electrónica y el voltaje de salida antes mencionado puede ser medido con cualquier multímetro. Un ejemplo de sensor análogo es un sensor de temperatura de refrigerante de motor, y todos los sensores de presión instalados en el motor, (Sensor de presión Atmosférica). La figura muestra los componentes internos de un sensor analógico de temperatura típico. Los componentes internos principales son un termistor para medir la temperatura y un dispositivo de OP (amplificador operacional) para proveer una señal de salida que puede variar entre 0,2 a 4,8 voltios CC, proporcional a la temperatura.

Los sensores de presión también son del tipo análogo, una característica importante es que estos componentes, miden presión absoluta, es decir medirán el valor del parámetro detectado más la presión atmosférica. 59

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Electricidad básica Por ejemplo un motor de inyección electrónica que este energizado pero detenido, el sensor de presión de aceite no registrara valor alguno, entonces en estas condiciones el sensor medirá solo la presión atmosférica al dar arranque. Se producirá una presión como resultado se obtendrá la presión atmosférica más la presión de aceite del motor. Este ejemplo es válido para todos los sensores de presión excepto el sensor de presión de actuación de inyección utilizados en los motores. Los módulos electrónicos que reciben señal de estos sensores, restan el valor de la presión atmosférica al valor del parámetro detectado o sensado.

Sensores análogos digital Un sensor análogo digital es una combinación de dos tipos de sensores, se utiliza un dispositivo que transforma o convierte una señal de nivel de voltaje, que puede provenir de un sensor análogo, o producto de la variación de una resistencia.

Ejemplos de estos sensores son: sensor de nivel de combustible, sensores de presión de aire. La figura representa el esquema de un sensor análogo digital para medir presión, este componente es alimentado desde el exterior con los rangos de voltaje adecuados para los sensores digitales o PWM posteriormente son reducidos a los niveles de voltaje requeridos por el sensor análogo (+5V). Esta parte funciona como un sensor análogo y el nivel de voltaje de salida es transformado a señal PWM o digital por el convertidor, llamado también Buffer. En la figura se observa otro ejemplo de sensor análogo digital, una resistencia variable puede estar conectada mecánicamente, ya sea como indicador de nivel o posición. Ej. Sensor de nivel de combustible, o de posición

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Electricidad básica

Motor de arranque El conjunto del motor de arranque contiene dos dispositivos electromagnéticos: Un motor eléctrico de gran potencia que utiliza un campo electromagnético para producir el movimiento rotatorio necesario, para arrancar un motor diesel y un solenoide que se activa cuando el motor de arranque se pone en funcionamiento.

Principio de funcionamiento Los electroimanes son imanes logrados por procedimientos eléctricos. Pues bien, si se logra un sistema, que siempre enfrente polos del mismo del mismo signo de modo que se repelan entre si; se puede obtener que la energía eléctrica se convierta en energía mecánica, o sea en movimiento.

Reglas básicas acerca del magnetismo - Los polos iguales se repelen; los polos opuestos se atraen. - Las líneas de flujo magnético son continuas y ejercen una fuerza. - Los conductores que transportan corriente tienen un campo magnético que rodea el conductor en un sentido, determinado por el sentido del flujo de corriente. Recuerde, si una corriente pasa a través de un conductor se formará un campo magnético. Un imán permanente tiene un campo magnético entre los dos polos. Cuando un conductor que transporta corriente se coloca en un campo magnético permanente, se ejercerá una fuerza en el conductor, debido al campo magnético; y si el conductor se dispone en forma de bucle y se coloca en el campo magnético, el resultado es el mismo. Si el flujo de corriente de la bobina está en sentido opuesto, un lado será forzado hacia arriba, mientras el otro lado será forzado hacia abajo, produciendo en la bobina un efecto de torsión o par.

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Electricidad básica

Principios del motor de arranque Las piezas polares del conjunto del bastidor de campo pueden compararse con los extremos de un imán. El espacio entre los polos es el campo magnético.

Devanado de campo Si un cable con corriente llamado devanado de campo se enrolla alrededor de las piezas polares, aumenta la fuerza del campo magnético entre los polos.

Bucle de cable Si conectamos la corriente de la batería a un bucle de cable, también se formará un campo magnético alrededor del cable. Bucle de cable en un campo magnético Si un bucle de cable se coloca en un campo magnético entre las dos piezas polares y se pasa corriente a través del bucle, se crea un inducido simple. El campo magnético alrededor del bucle y el campo entre las piezas polares se repelen, lo que hace que el bucle gire.

Inducido simple Un conmutador y algunas escobillas, se usan para mantener el motor eléctrico girando al controlar la corriente que pasa a través del bucle de cable. El conmutador sirve como una conexión eléctrica conmutable entre el bucle de cable y las escobillas; además, tiene varios segmentos, aislados unos de otros. Las escobillas se montan sobre el conmutador y se deslizan sobre él para transportar la corriente de la batería a los bucles de cables que giran. A medida que los bucles de cable giran lejos de las zapatas polares, los segmentos del conmutador cambian las conexiones eléctricas entre las escobillas y los bucles de cable. Esto invierte el campo magnético alrededor de los bucles de cable que es empujado nuevamente y pasa a la otra pieza polar.

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Electricidad básica El cambio constante de conexión eléctrica mantiene el motor girando. Se realiza una acción de empujar y jalar alternadamente, a medida que cada bucle se mueve alrededor dentro de las piezas polares. Para aumentar la potencia del motor y la uniformidad se usan varios bucles de cable y un conmutador con varios segmentos. Cada bucle de cable se conecta a su propio segmento en el conmutador para proporcionar flujo de corriente a través de cada bucle de cable cuando las escobillas tocan cada segmento. A medida que el motor gira, los bucles de cable contribuyen al movimiento para producir una fuerza de giro continua y uniforme.

Cuando el interruptor de encendido se activa el motor de arranque recibe corriente haciendo posible que el inducido comience a girar y el solenoide empuje el impulsor hacia adelante. De esta forma, el impulsor se acopla con el volante del motor y lo hace girar haciendo posible el arranque del mismo. Quitando el contacto, el motor de arranque deja de recibir electricidad haciendo que el piñón se desacople del motor (que ya esta en marcha) y el inducido deje de girar.

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Electricidad básica

Características del motor de arranque Los motores de arranque son motores eléctricos de trabajo intermitente de alta capacidad, que se comportan con características específicas cuando están en operación: Si se requieren para energizar ciertos componentes mecánicos (o carga), los motores eléctricos consumirán cantidades específicas de potencia en vatios. - Si se quita la carga, la velocidad aumenta y la corriente disminuye. - Si la carga aumenta, la velocidad disminuye y la corriente aumenta, lo que permite baja resistencia y alto flujo de corriente. La cantidad de par producida por un motor eléctrico aumenta a medida que aumentan los amperios que fluyen a través del motor eléctrico. El motor de arranque está diseñado para operar por cortos períodos de tiempo con carga extrema. Además, produce, para su tamaño, una potencia muy alta. La fuerza contraelectromotriz (CEMF) es la responsable de los cambios en los flujos de corriente. A medida que cambia la velocidad del motor de arranque; la CEMF aumenta la resistencia del flujo de corriente desde la batería, a través del motor de arranque a medida que aumenta la velocidad del motor de arranque. Esto ocurre, porque a medida que los conductores del inducido son forzados a girar, se cortan a través del campo magnético creado por los devanados de campo. Esto induce un contra voltaje en el inducido que actúa contra el voltaje de la batería, este contra voltaje aumenta a medida que la velocidad del inducido aumenta. Este contra voltaje actúa como control de velocidad y evita el funcionamiento a velocidad libre alta. Aunque la mayoría de los motores eléctricos tienen alguna forma de dispositivo de protección a la corriente del circuito, no la tienen la mayoría de los motores de arranque. Algunos motores de arranque tienen protección térmica por medio de un interruptor termostático sensible al calor. El interruptor termostático se abre cuando la temperatura sube, debido a un giro excesivo del motor de arranque, y se reajusta automáticamente cuando se enfría. Los motores de arranque se clasifican como motores de operación intermitente; si fueran motores de operación continua, necesitarían tener el tamaño de un motor diesel. Debido al alto par que se necesita en un motor de arranque, durante la operación se produce una gran cantidad de calor. La operación prolongada del motor de arranque causará daño interno debido al alto calor producido. Todas las partes de un circuito eléctrico de un motor de arranque son muy pesadas para poder manejar el alto flujo de corriente asociado con su funcionamiento. Si cargas más altas requieren mayor potencia para operar, entonces cada motor de arranque debe tener suficiente par, con el fin de proporcionar la velocidad de giro necesaria para arrancar el motor. Esta potencia está relacionada directamente con la fuerza del campo magnético, ya que la fuerza del campo es la que crea la potencia.

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Electricidad básica Componentes principales del motor de arranque

1- Tapas, delantera y trasero de apoyo del inducido y de sujeción al bloque motor 2- Sistema de piñón de engrane deslizante con rueda libre y palanca de acople 3- Inducido o rotor 4- Devanados inductores de excitación para las masas polares 5- Placa porta-escobillas 6- Relé de doble función, conexionado de corriente y desplazamiento del piñón de engrane Los Planetarios Trabajan como una reductora, convirtiendo muchas vueltas del eje del inducido en pocas vueltas, pero con mucha fuerza, en el eje utilizado por el impulsor. Dicho de otra forma convierte trabajo en fuerza. Inducido Un motor de arranque, a diferencia de un motor eléctrico, debe producir un par muy alto y alta velocidad relativa; por tanto, es necesario un sistema que sostenga los bucles de cable y aumente la fuerza del campo magnético producido en cada bucle. El inducido del motor de arranque consta de un eje del inducido, el núcleo del inducido, el conmutador y los devanados del inducido (bucles de cable). El eje del motor de arranque mantiene en su lugar el inducido, a medida que gira dentro de la caja del motor de arranque. El conmutador se monta en un extremo del eje del inducido. El núcleo del inducido mantiene los devanados en su lugar. El núcleo está hecho de hierro para aumentar la fuerza del campo magnético producido por los devanados. Devanados de campo Un devanado de campo es un enrollado de cables aislados y estacionarios de forma circular, que crea un fuerte campo magnético alrededor del inducido del motor. Cuando fluye la corriente a través del devanado de campo, el campo magnético entre las piezas polares aumenta en gran cantidad; este campo puede ser de 5 a 10 veces el campo del imán permanente. A medida que el campo magnético entre las zapatas polares actúa contra el campo producido por el inducido, el motor gira con potencia adicional.

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Electricidad básica Mando del motor de arranque Después de que la potencia eléctrica se transmite al motor de arranque, se necesitan algunos tipos de conexiones para poner esta energía a trabajar. El mando del motor de arranque hace que se pueda usar la energía mecánica producida por el motor de arranque. Aunque el par producido por el motor de arranque es alto, no puede arrancar el motor directamente. Deben usarse otros medios para proporcionar tanto la velocidad de giro adecuada como el par necesario para el arranque. Para proporcionar el par adecuado para el arranque del motor, se modifica la velocidad del motor de arranque mediante la relación entre el engranaje del piñón del motor de arranque y el volante del motor. Esta relación varía entre 15:1 y 20:1. Por ejemplo, si el engranaje del mando del motor de arranque tiene 10 dientes, la corona puede tener 200 para proporcionar una relación de 200:10 ó 20:1. Mecanismos del mando del motor de arranque Si el motor de arranque permitiera conectar el volante después de que el motor arranca, el inducido se dañaría debido a la alta velocidad producida cuando aumentan las rpm del motor. A velocidad muy alta, el inducido dañaría los devanados debido a la fuerza centrífuga. El engranaje que conecta e impulsa el volante se llama engranaje de piñón, del modo como se conecte el engranaje del piñón del motor de arranque con la corona del volante depende el tipo de mando usado. Los engranajes de piñón del motor de arranque y su mecanismo de mando pueden ser de dos tipos: - Mando de inercia - Embrague de sobre velocidad Los mandos de inercia son accionados por una fuerza de giro cuando el inducido gira. Este tipo de mando se conecta después de que el motor comienza a moverse. El manguito del mando tiene un tornillo enroscado de paso grueso conectado al mando, el cual se ajusta a la rosca dentro del piñón. A medida que el motor comienza a girar, la inercia creada en el mando hace que el piñón se mueva a través de la rosca hasta que se conecte con la corona del volante. Usted puede imaginar esta acción como cuando gira una tuerca pesada en un perno y viendo cómo cambia el movimiento giratorio a movimiento lineal a medida que la tuerca se mueve hacia arriba y hacia abajo. Una desventaja de los motores de arranque por inercia es que el piñón no se conecta completamente antes de que el motor de arranque comience a girar. Si el mando no se conecta con el volante, el motor de arranque girará a alta velocidad sin arrancar el motor y si el piñón arrastra, golpeará el engranaje con tal fuerza que dañará los dientes.

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Electricidad básica Solenoide del motor de arranque Los solenoides combinan la operación de un interruptor magnético (relé) con la capacidad de realizar un trabajo mecánico (conectar el mando). El solenoide del motor de arranque produce un campo magnético que empuja el émbolo del solenoide y el disco dentro de los devanados de la bobina, lo cual completa el circuito del sistema de arranque. El solenoide se monta en el motor de arranque de modo que el varillaje pueda conectarse al mando del embrague de sobre funcionamiento para conectar el mando. Para una operación eficaz los solenoides contienen dos devanados diferentes. Cuando el interruptor de encendido se gira a la posición de arranque, la corriente desde la batería fluye a través de los devanados de tomacorriente y del devanado de retención de corriente. Estos devanados contienen muchas bobinas de cables, y producen un campo magnético fuerte para empujar el émbolo pesado hacia adelante y conectar el mando del motor de arranque. Cuando el émbolo alcanza el final de su carrera a través del solenoide, conecta un disco de contacto que opera como un relé y permite que la corriente fluya al motor de arranque desde la batería. Esto también sirve para desconectar los devanados de tomacorriente del circuito y permite que la corriente fluya a través de los devanados de retención de corriente únicamente. Sólo se requiere el campo magnético débil creado por los devanados de retención de corriente para mantener el émbolo en posición. Esto reduce la cantidad de control de corriente requerida, elimina el calor producido y suministra más corriente al motor de arranque. Embrague de sobre velocidad El mando con embrague de sobre velocidad es el tipo más común de mando de embrague y requiere una palanca para mover el piñón al engrane con la corona del volante. El piñón se conecta con la corona del volante antes de que comience a girar el inducido. Con este tipo de sistema de mando, debe usarse otro método para prevenir la sobre velocidad del inducido. Una palanca empuja el mando hacia fuera para desconectarlo, mientras que un embrague de sobre funcionamiento previene la sobre velocidad. El embrague de sobre funcionamiento traba el piñón en un sentido y lo desconecta en el otro sentido. Esto permite que el engranaje de piñón gire la corona del volante para el arranque. También permite que el engranaje del piñón se desconecte del volante cuando el motor comienza a funcionar. El embrague de sobre funcionamiento consta de rodillos mantenidos en su posición por acción de resortes contra un embrague de rodillos. Este embrague de rodillos tiene rampas cónicas que permiten que el rodillo trabe el piñón al eje durante el arranque. El par pasa a través de la caja del embrague y se transfiere por los rodillos al engranaje del piñón. Cuando el motor arranca y la velocidad del piñón de mando excede la velocidad del eje del inducido, los rodillos se empujan hacia abajo de las rampas y hacen que el piñón gire independientemente del eje del inducido. Una vez que el piñón de mando del motor de arranque se desconecta del volante, y no hay tensión de resorte en operación, forzará a los rodillos a entrar en contacto con las rampas para quedar listos para la siguiente secuencia de arranque. Hay varias tareas pesadas diseñadas para este mando.

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Electricidad básica

Circuitos del motor de arranque

Como ya se describió, los motores de arranque tienen una parte estacionaria (devanado de campo) y una parte en rotación (el inducido). Los devanados de campo y el inducido están generalmente conectados juntos, de modo que toda la corriente que entra al motor pasa por el campo y el inducido. Las escobillas proporcionan un método de transporte de la corriente desde el circuito externo (devanados de campo) al circuito interno (devanados del inducido). Las escobillas están contenidas en los porta escobillas. Normalmente, la mitad de las escobillas están a tierra a un extremo del bastidor, y la otra mitad están aisladas y conectadas a los devanados de campo. Los campos de los motores de arranque pueden cablearse juntos en cuatro diferentes configuraciones para proporcionar la fuerza de campo necesaria: - En serie - Compuesta (derivador de corriente) - En paralelo - En serie-paralelo Los motores de arranque con devanados en serie pueden producir un par de salida inicial muy alto cuando se conectan por primera vez. Este par disminuye entonces a través de la operación debido a la fuerza contraelectromotriz, la cual disminuye el flujo de corriente, ya que todos los devanados están en serie. Los motores compuestos tienen tres devanados en serie y un devanado en paralelo. Esto produce un par inicial bueno para el arranque y la ventaja de algunos ajustes de carga debido al devanado en paralelo. Este tipo de motor de arranque también tiene la ventaja de controlar la velocidad debido al campo en paralelo. 68

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Electricidad básica Los motores de arranque con devanados en paralelo proporcionan un flujo de corriente alta y par alto al dividir los devanados en serie en dos circuitos en paralelo. Los motores de arranque en serie-paralelo combinan las ventajas tanto de los motores en serie como de los de paralelo. La mayoría de los motores de arranque tienen cuatro campos y cuatro escobillas. Los motores de arranque que producen un par muy alto pueden tener hasta seis campos y seis escobillas, mientras que algunos motores de arranque para trabajo liviano pueden tener sólo dos campos. La mayoría de los motores de arranque para trabajo pesado no están a tierra por medio de la caja del motor de arranque. Este tipo de motor de arranque está a tierra a través de un terminal aislado que debe conectarse a la tierra de la batería para que el motor de arranque funcione. Un cable a tierra para el solenoide y otros dispositivos eléctricos del motor deben también conectarse al terminal a tierra del motor de arranque para tener una operación eléctrica apropiada. Controles del circuito de arranque

El circuito de arranque contiene dispositivos de control y de protección. Todos ellos son necesarios para mantener la operación intermitente del motor de arranque y prevenir la operación durante algunas modalidades de operación de la máquina, por razones de seguridad. El circuito eléctrico del motor de arranque generalmente consta de los siguientes dispositivos: - Batería - Cables y conexiones - Interruptor de llave de contacto - Interruptor de seguridad neutral/interruptor de seguridad del embrague (si está equipado) - Relé de arranque - Solenoide de arranque

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Electricidad básica Funcionamiento del sistema de arranque Un sistema de arranque básico consta de cuatro partes: - Batería: Suministra la energía al circuito. - Interruptor de llave de contacto: Activa el circuito. - Solenoide (interruptor del motor): Engrana el mando del motor de arranque con el volante. - Motor de arranque: Impulsa el volante para arrancar el motor. 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 tierra. El solenoide cumple dos funciones: acopla el piñón con el volante y cierra el interruptor dentro del solenoide entre la batería y el motor de arranque, cerrando el circuito y permitiendo que la corriente fluya al motor de arranque. El motor de arranque toma la energía eléctrica de la batería y la convierte en energía mecánica giratoria para arrancar el motor. El proceso es similar al de otros motores eléctricos. Todos los motores eléctricos producen una fuerza de giro por acción de los campos magnéticos dentro del motor. Debido a que la batería es una pieza fundamental de todo el sistema eléctrico. El flujo alto de corriente a través del motor de arranque requiere cables del tamaño adecuado que permitan una resistencia baja. En los circuitos en serie, cualquier resistencia extra en el circuito afectará la operación de la carga, debido a la reducción del flujo de corriente total en el circuito. En algunos sistemas, los cables conectarán la batería al relé, y del relé, al motor de arranque, mientras que en otros sistemas el cable irá directamente de la batería al motor de arranque. Los cables a tierra deben tener el tamaño adecuado para manejar el flujo de corriente. Todos los conectores y las conexiones del sistema del motor de arranque deben tener la más baja resistencia posible.

Sistemas en serie- paralelo Las máquinas con motores diesel más grandes requieren motores de arranque que produzcan más potencia para proporcionar una adecuada velocidad de giro al motor. Para alcanzar esto, en algunos motores se usa un motor de arranque de 24 voltios. El usar 24 voltios permite que el motor de arranque produzca la misma potencia con menos flujo de corriente. En un sistema en serie-paralelo el motor de arranque opera con 24 voltios pero el resto del sistema eléctrico de la máquina opera con 12 voltios. Se usa un interruptor especial del 70

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Electricidad básica circuito en serie-paralelo usa para conectar dos o más baterías en paralelo para operación de carga y accesorio normal, y luego conecta en serie el motor de arranque en el arranque. Se prefieren accesorios de 12 voltios debido a que son menos costosos que las luces y los accesorios de 24 voltios.

Sistemas eléctricos de 12/24 voltios En otro sistema de este tipo, el motor de arranque se conecta en serie con dos baterías de 12 voltios, y el alternador carga entonces con 24 voltios.

El circuito de arranque y sus componentes Toda máquina accionada por un motor diesel tiene un sistema de arranque para hacer girar el motor de la máquina. Los tipos de sistemas de arranque que aquí se describen convierten la energía eléctrica de la batería en energía mecánica en el motor de arranque. Si se presenta un problema en el sistema de arranque, el operador debe llamar a un técnico de servicio inmediatamente. Veamos los componentes del sistema de arranque con detenimiento. El interruptor de desconexión de la batería desconecta todos los circuitos eléctricos, incluyendo el circuito de arranque, del terminal negativo de la batería. Cuando este interruptor está desconectado, no llega energía a ningún circuito de la máquina. Las dos baterías en serie de 12 voltios dan energía al motor de arranque y establecen un voltaje nominal del sistema de 24 voltios. El interruptor de circuito limita la cantidad de corriente que puede fluir a través del circuito. Esto protege los cables y componentes del circuito en caso de un cortocircuito a tierra. La llave de contacto permite que el operador encienda el motor a través del relé de arranque. El relé de arranque permite que la relativamente poca corriente que fluye a través de la llave de contacto y la bobina del relé de arranque, controle la corriente moderada necesaria para activar el solenoide del motor de arranque. El relé también proporciona el paso de corriente más corto posible al solenoide de arranque. Por su parte, el solenoide del motor de arranque permite que la corriente moderada que fluye a través de él controle la alta corriente necesaria para hacer girar el motor de arranque. Primeramente, el solenoide del motor de arranque conecta al engranaje del piñón de arranque con el volante del motor. Una vez conectado el engranaje del piñón, la corriente fluye a través del motor de arranque. El motor de arranque hace girar el motor a una velocidad suficiente para que se encienda. El conector proporciona la conexión necesaria entre el mazo de cables y los componentes. El mazo de cables conecta los diversos componentes eléctricos.

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Electricidad básica

Este es el circuito de arranque simplificado. Al igual que los componentes que ya usted vio, los componentes en este modelo de circuito de arranque realizan las siguientes funciones:

1. El interruptor de desconexión de la batería le permite desconectar manualmente las baterías de todos los circuitos de la máquina cuando no es necesaria ninguna energía. En la posición de desconexión (off), todos los circuitos están abiertos y no pueden tomar corriente de la batería. 2. Dos baterías de 12 voltios, conectadas en serie, establecen un voltaje nominal del sistema de 24 voltios y suministran corriente a los circuitos. Se proporcionan vías eléctricas paralelas a la llave de contacto, al relé de arranque y al motor de arranque. El circuito de arranque sitúa una alta demanda en las baterías cuando hace girar el motor. 3. Un interruptor de circuito limita la cantidad de corriente que fluye a través de los circuitos de control del motor de arranque. Esto protege al mazo de cables y a otros componentes en caso de un cortocircuito. 4. La llave de contacto es un interruptor manual capaz de activar dos circuitos a la vez. Cuando se gira hacia el centro o la posición de conectado (ON), el interruptor activa el circuito principal de potencia. Cuando se gira hacia el final o posición de arranque (START), el interruptor también permitirá que la corriente fluya a través de la bobina del relé de arranque. 5. Cuando el relé de arranque es activado por la corriente que fluye a través de la bobina de él, los contactos del relé de arranque se cierran y permiten que la corriente fluya a través de las bobinas del solenoide de arranque. 6. El solenoide de arranque está montado en el motor de arranque. Juntos conforman el conjunto de arranque. Primeramente, el solenoide conecta el engranaje del piñón de arranque con el volante del motor y entonces permite que la corriente fin-ya a través del motor de arranque para hacer girar el motor. El motor de arranque que es un potente motor eléctrico cuya única función es hacer girar el motor. Requiere de alta corriente para poder desarrollar la potencia necesaria que lleve al motor a la velocidad de encendido. El motor comparte una conexión a tierra con el solenoide de arranque. 7. Un conector cierra el circuito entre la llave de contacto en la cabina del operador, y el relé de arranque junto con el disyuntor en el compartimiento del motor. Los conectores se usan normalmente entre la cabina y el motor para facilitar su ensamblaje en la fábrica así como su mantenimiento en el terreno. 8. Los mazos de cables trazan la vía de la electricidad y la conducen a los componentes del circuito.

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Electricidad básica Funcionamiento normal del circuito de arranque Esta lección explica cómo funcionan normalmente juntos los componentes del sistema de arranque para hacer girar al motor. Con la llave de contacto en la posición de DESCONEXIÓN (0FF), no puede fluir corriente alguna en el circuito. Cuando la llave de contacto está en la posición de CONEXIÓN (ON), proporciona energía al resto de los sistemas eléctricos de la máquina que no se muestran aquí. Pero ello no hace que el motor arranque. El arranque se produce cuando la llave de contacto se coloca en la posición de ARRANQUE (START). Primero, la corriente fluye desde las baterías a través de la bobina del relé de arranque y regresa a las baterías. La corriente que pasa a través de la bobina del relé de arranque produce un campo magnético que atrae al inducido del relé, cerrando los contactos del relé. La corriente puede fluir entonces desde las baterías a través de las bobinas del solenoide de arranque y regresar a las baterías. En el momento en que se cierra el relé de arranque, ambas bobinas reciben voltaje en el punto de prueba 8. En ese instante fluyen cerca de 46 amperios a través de las bobinas del solenoide de arranque. Unos 6 amperios fluyen a través de la bobina de retención de corriente directamente a tierra. Cerca de 40 amperios fluyen a tierra a través de la bobina tomacorriente a través del enrollado del motor de arranque. Estas corrientes producen un campo magnético alrededor del solenoide de arranque, el que mueve al piñón de arranque para engancharse al volante del motor y al mismo tiempo cierra los contactos del solenoide de arranque. Esto conecta directamente al motor de arranque a las baterías y al voltaje en ambos extremos de la bobina tomacorriente. La corriente continúa fluyendo a través de la bobina de retención de corriente para conservar el campo magnético y mantener los contactos cerrados durante el giro. A partir de este momento la corriente puede fluir a través del motor de arranque desde las baterías, y comienza el giro del motor. El giro continuará hasta que se corta la energía al conjunto del motor de arranque al colocar el interruptor de arranque en la posición de CONEXIÓN (ON). A través de esta secuencia de acción, este circuito de arranque permite que fluya a través de la llave de contacto, una corriente de cerca de 1 amperio para controlar una corriente de giro de 400 a 1200 amperios a través del motor de arranque. Este es el flujo normal de corriente en el circuito de arranque durante el giro del motor. Observe que este circuito de arranque es en realidad un circuito en serieparalelo con cuatro vías de corriente. Cada vía de corriente, o circuito, comienza en el positivo de la batería (punto de prueba 1) y regresa al negativo (punto de prueba 14) de la batería.

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Electricidad básica

Los puntos de prueba 1, 2, 3,4, 5, G, 12, 13 y 14 constituyen uno de los circuitos.

Los puntos de prueba 1, 6, 7, 8, 9, G, 12, 13 y 14 forman otro circuito.

Los puntos de prueba 1, 10, 11, 9, G, 12, 13 y 14 forman otro circuito.

Cuando la llave de contacto se coloca en la posición de arranque, el relé de arranque se cierra con un “chasquido” (click) que puede escucharse si no es ahogado por otro sonido. El solenoide de arranque hace su propio sonido característico cuando el piñón de arranque se engancha con el volante, y los contactos del solenoide se cierran. Si el motor arranca normalmente, puede que usted no escuche esos sonidos sobre el ruido del motor. Pero ahora observe y escuche en la medida en que hacemos la acción más lenta para que los pueda escuchar. Durante el funcionamiento normal usted puede escuchar al motor cuando gira y arranca. Pero puede que no le sea posible escuchar los 74

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Electricidad básica “chasquidos” (clic) del relé y del solenoide de arranque enganchándose. Estos sonidos están por lo general ahogados por el ruido del motor. Aun en condiciones anormales, cuando el motor no gira, puede ser que no distinga el chasquido del relé de arranque del que produce el solenoide de arranque. Si usted puede escuchar el chasquido del relé de arranque durante el funcionamiento anormal, es debido a que está colocado cerca de la llave de contacto. No obstante, en todas las máquinas esto no sucede así. Además de utilizar los sonidos, usted puede comprobar también el flujo normal de corriente utilizando el Multímetro digital y el amperímetro de mordaza. Esto le permitirá confirmar que: - Los componentes y las conexiones no están provocando una caída de voltaje excesiva - Las baterías están dentro de las especificaciones.

Mediciones de voltaje en el circuito de arranque Durante el giro o mientras se produce el intento de giro, el voltaje a través de los bornes de la batería variará dependiendo de la temperatura ambiente, la temperatura del motor, la viscosidad del aceite del motor, el estado de la batería, el estado de los cables y las conexiones, y por último de la condición mecánica del motor. El voltaje durante el giro debe leerse de 16 a 20voltios en un sistema de 24 voltios a 27 grados centígrados.

Voltaje del sistema durante el giro

El voltaje de giro varía considerablemente con la temperatura ambiente debido a la capacidad reducida de la batería a temperaturas muy frías. Utilice esta tabla para interpretar las lecturas de voltaje del sistema durante el giro.

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Electricidad básica Caídas de voltaje Durante el giro o el intento de giro, las caídas de voltaje a través de los interruptores, contactos, cables, alambres y conexiones en el circuito no deben sobrepasar el mínimo permitido. En circuitos que extraen mucha corriente, aun una pequeña resistencia puede dar lugar a una pérdida de energía significativa. Estas son las caídas de voltaje máximas permisibles en un circuito de arranque de 24 voltios durante el giro o el intento de giro.

Las caídas de voltaje máximas permisibles para los sistemas de arranque de 12 voltios son exactamente la mitad de las caídas de voltaje aquí mostradas. Mediciones de corriente en el circuito de arranque Durante el giro o el intento de giro, usted puede utilizar el amperímetro de mordaza para medir la corriente entre el terminal positivo de la batería y el motor de arranque. La extracción de corriente máxima permisible para un sistema de arranque de 24 voltios es de alrededor de 750 amperios, el valor exacto depende del tamaño del motor y de la capacidad nominal del motor de arranque. La corriente máxima permisible para un sistema de arranque de 12 voltios es de alrededor de 1200 amperios.

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Electricidad básica

Alternador Un alternador es una fuente de voltaje que convierte la energía mecánica en energía eléctrica, la energía mecánica proviene del motor de la máquina. Un alternador puede generar voltaje solamente cuando el motor esta en marcha. La función del alternador es recargar las baterías, suministrar corriente a los sistemas eléctricos durante el funcionamiento normal. Durante el funcionamiento al máximo, tanto el alternador como la batería pueden ser necesarios a la vez para satisfacer las demandas de energía eléctrica. Tiene un regulador de voltaje integral y una fuga de corriente de la batería extremadamente baja mientras la máquina está inactiva. Tiene capacidad para conducir el 100% de la carga eléctrica de la máquina, por lo que proporciona una mayor vida útil a la batería y un giro de arranque más confiable. Algunos modelos de alternador no tienen escobillas, con lo cual se minimiza la posibilidad de problemas en las conexiones y se elimina el desgaste de las escobillas. De la misma manera que un flujo de electricidad en el interior de un conductor crea un campo magnético alrededor del conductor, el paso de un campo magnético través de la bobina de alambre en el estator produce un flujo de corriente en la bobina. Se le llama alternador debido a que la corriente que produce es corriente alterna. Los diodos (4) en el interior del alternador convierten la corriente alterna en corriente continua antes de pasar la batería para equilibraría. En esta figura se representa gráficamente un alternador y su símbolo esquemático. Un alternador funciona como un motor eléctrico en marcha atrás. En lugar de utilizar energía eléctrica para producir movimiento rotatorio, un alternador utiliza el movimiento rotatorio para producir electricidad. El movimiento rotatorio es transferido desde el motor por una correa y poleas.

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Electricidad básica Como nos muestra esta figura, el eje del alternador está ensamblado a un electro magneto rotatorio llamado rotor. La corriente eléctrica que se le surte al electro magneto pasa través de un conjunto de anillo deslizante montado en el eje, a medida que el electro magneto, el campo magnético generado por él son girados por el eje, sus línea de fuerza cortan a través de la bobina de alambre que lo rodea en el conjunto del estator.

El alternador produce corriente continua El alternador produce corriente continua (CC) en tres etapas. Etapa 1: Generación de corriente alterna (CA) trifásica. La rotación del eje del alternador genera corriente alterna (CA). En el alternador hay tres fuentes de CA, cada una de las cuales produce una “fase de corriente. Cada fase es de 120 grados, o de un tercio del ciclo completo de alternación, con respecto a las otras. Etapa 2: Rectificación de la corriente alterna (CA) trifásica a corriente continua (CC) pulsatoria. La CA trifásica pasa a través del conjunto del diodo que se encuentra dentro del alternador para convertir la CA trifásica en CC “pulsatoria” (corriente continua con una variación rítmica en el voltaje máximo). Esto tiene lugar mediante los diodos del alternador que reorientan los impulsos negativos de la CA y los convierten en impulsos positivos.

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Electricidad básica Etapa 3: Regulación del voltaje de salida para limitarlo a un valor preestablecido. Un regulador de voltaje situado dentro del alternador limita la salida del alternador a un voltaje preestablecido. La energía proveniente de las baterías reduce la variación rítmica del voltaje, variación que queda en menos de 0,2 voltios en un sistema de 24 voltios. Estas son las tres etapas de la producción de corriente continua (CC) a partir de la salida de CA de un alternador. 1. CA trifásica 2. CC pulsatoria 3. CC pulsatoria regulada Cuando se alcanza la tercera etapa, ya es corriente continua a la que le quedan muy pocas pulsaciones. Esta corriente suministra energía para cargar las baterías y hacer funcionar todo el sistema eléctrico de la máquina.

El regulador de voltaje mantiene el nivel de voltaje en el sistema El regulador de voltaje mantiene el nivel de voltaje en el sistema mediante la variación del ciclo de trabajo de la corriente de campo en el alternador. Un coeficiente alto entre los períodos activo e inactivo aumenta el voltaje de salida, mientras que un coeficiente bajo entre los períodos activo e inactivo reduce el voltaje de salida.

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Electricidad básica

Diodos Existen dos tipos de diodos en el alternador que son: unos positivos (letras rojas) y otros negativos (letras negras). Los diodos deben probarse con: a) Probador de diodos b) Con un ohmmimetro; los diodos positivos y negativos deben marcar para un lado cierta resistencia, para el otro lado casi infinito. Nota: Los diodos nunca deben probarse con lámpara serie 220 volts. c) Con lámpara serie de 12 volts, con una ampolleta de 5 watts. Para un lado de la ampolleta debe encender y par el otro lado no debe encender

Circuito de carga y sus componentes Toda máquina con un sistema de arranque del motor tiene también un sistema de carga. El sistema de carga tiene dos funciones: recargar las baterías que se usan para hacer girar el motor y suministrar corriente a todos los sistemas eléctricos durante el funcionamiento de la máquina. Más adelante veremos los componentes de un sistema de carga típico. El alternador es el componente clave del sistema. Convierte la energía mecánica rotatoria del motor en energía eléctrica, para cargar las baterías y operar los dispositivos eléctricos. Un regulador de voltaje interno dentro del alternador controla la salida del alternador. El interruptor del alternador protege al circuito del alternador y a las baterías de un flujo de corriente excesivo en caso de un mal funcionamiento. Usualmente se instala un conector entre el interruptor del alternador y el alternador para facilitar el mantenimiento. El mazo de cables conduce la energía eléctrica del alternador hacia las baterías y hacia todas las otras cargas eléctricas en la máquina. El conjunto del motor de arranque no es un componente activo del sistema de carga. Sin embargo, proporciona típicamente importantes conexiones del positivo y del negativo a tierra de la batería que son necesarias para que el alternador funcione.

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Electricidad básica Dos baterías de 12 voltios conectadas en serie para 24 voltios, almacenan la energía eléctrica que produce el alternador. El interruptor de desconexión de la batería permite desconectar manualmente las baterías del circuito cuando no se requiere ninguna energía. Cuanto este interruptor está en la posición de desconeccion, el sistema de carga no puede cargar las baterías, y las baterías quedan protegidas contra cualquier descarga involuntaria. Estos técnicos están usando un diagrama esquemático para rastrear el circuito de carga. En esta sección usted usará un esquema de circuito de carga simplificado para explorar fallas en el circuito y practicar sus habilidades en la localización de averías. Despiece del alternador

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Electricidad básica Este es un circuito simplificado. Al igual que el que usted ya vio, este modelo de sistema de carga incluye los siguientes componentes:

1. El alternador proporciona suficiente corriente para todas las cargas continuas durante el funcionamiento de la máquina, y proporciona corriente de carga a la batería. El alternador auto limita la corriente. El regulador de voltaje integral establece el nivel de voltaje de carga del sistema eléctrico. El nivel estándar para los modelos de máquinas es de 28,0 voltios CC más / menos 1 voltio. El interruptor del alternador protege a las baterías de la extracción excesiva de corriente en caso de un cortocircuito a tierra dentro del alternador o entre el interruptor del alternador y el alternador. También protege a los cables de la máquina de una posible sobrecarga en el caso de que alguien instalara un alternador de sobre medida para proveer energía a accesorios no autorizados. 3. El conector proporciona una vía conveniente para desconectar al alternador del resto del circuito, bien sea para localizar una avería o para reemplazar el alternador. 4. Los mazos de cables y los cables distribuyen energía a través de todo el circuito. 5. El conjunto del motor de arranque, aunque es parte de un sistema diferente, provee al sistema de carga con importantes conexiones de la batería. 6. Las dos baterías de 12 voltios proporcionan energía para hacer girar al motor de la máquina. 7. El interruptor de desconexión de la batería desconecta del terminal negativo de la batería a todos los circuitos eléctricos, incluyendo el circuito de carga. Cuando el interruptor está en la posición de desconeccion, el alternador no puede cargar las baterías, y estas no pueden ser descargadas por una carga eléctrica involuntaria o una falla en el circuito de la máquina. 8. El bloque del motor sirve de tierra para el alternador y a veces para otros circuitos del motor. El bloque del motor está normalmente conectado al borne a tierra del motor de arranque a través del cable a tierra del motor, lo cual completa la vía a tierra de retorno del alternador hacia la tierra del bastidor de la máquina y el borne negativo de la batería. 9. El cable a tierra del motor es una parte esencial del circuito de carga. Si se quita, el alternador puede aún funcionar, pero la vía a tierra de carga se produciría entonces a través de los cojinetes principales del motor, y a través de la transmisión y otros engranajes al bastidor de la máquina. Si faltara un cable a tierra esto no seria bueno para las superficies de los cojinetes y a menudo da lugar a fallas en el cojinete o el engranaje. 10. El cable a tierra del motor de arranque conecta el borne a tierra del motor de arranque (y el bloque del motor) con la tierra del bastidor de la máquina.

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Electricidad básica

Funcionamiento normal del circuito de carga Esta sección explica cómo los componentes del sistema de carga están conectados entre sí y cómo el sistema normalmente carga las baterías y suministra la energía a la máquina. Los componentes del circuito de carga están conectados en serie. Aunque no sea evidente, existe una vía adicional de retorno a tierra en paralelo para la corriente de carga a través de los cojinetes principales del motor (flecha). Es importante conocer esta vía para poder localizar algunas fallas, como verá más adelante. Cuando el motor no está funcionando no fluye ninguna corriente por el circuito de carga. Cuando se arranca la máquina, las baterías suministran la corriente para poner en marcha el motor. Una vez que arranca el motor y comienza a funcionar el alternador, la corriente de carga fluye a través de las baterías en dirección opuesta a la corriente suministrada por las baterías durante la puesta en marcha del motor. Ahora es el alternador, y no las baterías, el que suministra la corriente que necesita el sistema. La corriente fluye del alternador para cargar las baterías y para suministrar la corriente a todos los demás sistemas eléctricos de la máquina que la necesitan. Verificación del funcionamiento normal Puede verificar el funcionamiento normal del circuito de carga haciendo mediciones con el DMM y con el amperímetro de mordaza, para luego comparar las lecturas con las especificaciones.

Medición del voltaje de carga Cuando mida el voltaje de carga con un tester, coloque las sondas en los bornes de la batería. Para un sistema de 24 voltios, el voltaje de carga con el motor funcionando por encima del vacío en baja debe ser de 27,5 + 1,0 voltios o 28,0 + 1,0 voltios.

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Electricidad básica Comprobación de la corriente de salida Para comprobar la corriente de salida del alternador, haga girar el motor durante 30 segundos con el sistema de combustible desactivado, espere 2 minutos y entonces vuelva a girar el motor otros 30 segundos, también sin combustible. A continuación arranque el motor y mida la corriente de salida inicial del alternador con el motor funcionando en vacío en alta. La corriente de carga debe corresponder a las especificaciones del alternador.

Normas de corriente y voltaje Por último, observe el tester y el amperímetro de mordaza mientras funciona el motor en alta en vacío durante unos 10 minutos. La corriente de carga debe disminuir progresivamente hasta 10 amperios o menos y el voltaje de salida debe ser: Para los sistemas de 12 V: 14,0 ± 0,5 V. Para los sistemas de 24V: 27,5 ± 1,0V 0280 + 1,0V Monitoreo del funcionamiento del sistema de carga Además de saber cómo probar el alternador, es importante conocer las advertencias del alternador en el sistema de monitoreo. Este monitor detecta el funcionamiento del sistema de carga mediante la detección de la salida del terminal R (flecha) del alternador.

Esta salida se toma como una muestra a partir de una fase de la salida del alternador y refleja tanto el nivel como la frecuencia. El voltaje en el terminal R del alternador es una onda rectangular. La base de la onda está en cero voltios y el pico está en el voltaje de salida del alternador. La onda rectangular tiene un ciclo de trabajo del 50%, lo que significa que la parte plana de la onda se demora la mitad del tiempo en el voltaje de salida y la otra mitad en cero voltios.

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Electricidad básica Como resultado, cuando el tester se coloca en el terminal R para hacer una lectura de voltaje, leerá el 50 % del voltaje de salida. Por ejemplo, si el voltaje de salida del alternador es de 28,0 voltios de CC, el voltaje en el terminal R será como promedio de 14,0 voltios de CC. La frecuencia de salida en ciclos por segundo en el terminal R, o en Hertz, depende del número de bornes del alternador y de las RPM. Los alternadores utilizan 12, 14 16 polos dependiendo de la carga eléctrica esperada. Todas sus poleas giran a 2,3 veces de la velocidad del motor. La frecuencia de salida del terminal R puede calcularse de este modo para todos los modelos como se explica a continuación: F (Hz) = RPM del alternador X número de polos/í 20 Por ejemplo, cuando las RPM del motor 600, la frecuencia de la salida del terminal R de un alternador de 12 voltios es: F= (600x2,3 x 12)/120= 138 Hz Si la frecuencia en el terminal R cae por debajo de los 94 Hz., el circuito detector del monitor se disparará y se iluminarán los diodos luminosos led de advertencia del alternador. Una onda rectangular de un promedio de 5 voltios de CC es necesaria para que el monitor pueda medir la frecuencia de la señal. No obstante, el voltaje mínimo normal en R está bien por encima de esto, siendo el promedio de CC de 13,25 voltios para un sistema de 24 voltios, o un promedio de CC de 6,75 voltios para un sistema de 12 voltios. Cuando se esté midiendo la salida en el terminal R, puede ser que al principio le parezca correcto utilizar un ajuste de CA en el tester. Pero esos ajustes de CA están calibrados para ondas sinusoidales, no para ondas rectangulares.

En su lugar, utilice los ajustes de CC en el tester para medir la salida del terminal R. Las gamas de CC dan las lecturas del voltaje promedio. Esto nos dará exactamente la mitad del voltaje del sistema con una señal de ciclo de funcionamiento de un 50%. Si el voltaje medido en el terminal R es igual a la mitad del voltaje de salida y el alternador está girando sin patinar por razones mecánicas, es probable que el alternador esté dentro de las especificaciones, al menos en relación con lo que el tester es capaz de determinar. Es probable que el problema esté en el mismo sistema del tester. Usted también debe estar atento a que algunas fallas en los alternadores no conllevan a una advertencia del monitor. Por ejemplo, una falla en una de las dos fases no probadas en el terminal R puede limitar el total de corriente de salida y no afectar el voltaje o la forma de onda en el terminal R. El monitor puede continuar entonces mostrando un estado normal del alternador independientemente de la falla. 85

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Electricidad básica Otros problemas Si usted sospecha que existe un problema en el alternador pero: - No existe advertencia del monitor. - El voltaje es normal en el terminal R, y No hay evidencia de problemas cuando lo inspecciona.

Compruebe entonces el alternador para determinar la salida de corriente total como se describe con anterioridad. Si ha ocurrido una falla parcial del alternador, probablemente la lectura del amperímetro sea menor que la capacidad nominal máxima de la corriente de salida. Recuerde también que pueden ocurrir resistencias involuntarias en el sistema de carga, así como en cualquier otro lugar. Si ello sucede, dichas resistencias reducirán la eficiencia del sistema. Compruebe para asegurarse que las caídas de voltaje a través de los interruptores, contactos, cables, alambres y conexiones en el circuito durante la carga no sobrepasan el máximo permitido.

Mediciones de voltaje en el circuito de carga Estas son las caídas de voltaje máximas permitidas en un circuito de carga de 24 voltios durante la carga con el alternador suministrando su capacidad nominal de corriente de salida y el motor funcionando a su capacidad nominal de RPM. Las caídas de voltaje máximas permitidas en un circuito de carga de 12 voltios son exactamente la mitad de los valores aquí mostrados.

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Electricidad básica

Sistema de iluminación y sus componentes Cada máquina está equipada con un sistema de iluminación. Dependiendo del tipo de máquina, este sistema puede incluir reflectores, luces traseras, luces parpadeantes de alarma, luces del tablero, y luces indicadoras. Observemos algunos de los componentes del sistema de iluminación típico y cómo se conectan estos componentes entre si. El interruptor de desconexión de la batería le permite desconectar manualmente del circuito el terminal de las baterías cuando ello sea necesario. Cuando el interruptor está en la posición de DESCONEXIÓN (0FF), se abren todos los circuitos y la corriente no puede ser extraída de la batería. El motor de arranque recibe la energía de dos baterías de 12 voltios y establecen el voltaje normal del sistema. Un interruptor disyuntor limita la cantidad de corriente que puede fluir a través del circuito. El relé principal actúa como un interruptor abierto normalmente accionado por la corriente procedente de la llave de contacto. Un fusible protege cada circuito de iluminación. Se proporcionan uno o más interruptores para encender y apagar las luces. Los mazos de cables dirigen la energía hacia las lámparas. Un conector que funciona para las dos lámparas facilita fabricar y dar mantenimiento al circuito. Dos lámparas, conectadas en paralelo, utilizan la energía del circuito para producir luz. He aquí el circuito simplificado. Igual que el que acaba de ver, este sistema modelo de iluminación incluye los siguientes componentes:

1. El interruptor de desconexión de la batería, el cual abre la conexión del borne negativo de

la batería a todos los circuitos eléctricos; 2. Baterías de 12 voltios, que proporcionan la energía al sistema de iluminación y establecen el voltaje normal del sistema; 3. Un disyuntor, que proporciona protección contra sobre corriente a los cables de distribución de energía; 4. Una llave de contacto; 5. Un relé que proporciona la ruta más corta para una corriente fuerte y la mantiene fluyendo a través de la llave de contacto; 6. Un fusible, que proporciona protección adicional a cada circuito en el sistema de iluminación; 7. El interruptor de las luces, que ofrece al operador el control de las luces; 8. Mazos de cables; 9. Un conector que dirige la energía hacia las luces; y 10. Dos reflectores. 87

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Electricidad básica

Operación normal del circuito de iluminación Conexiones de los circuitos de iluminación Como sucede con muchos circuitos de iluminación de, algunos componentes de este circuito están conectados en serie y otros en paralelo. Las partes que conforman este circuito se identifican de la siguiente forma: interruptor de desconexión (1), baterías (2), disyuntor principal (3), relé principal (4), fusible (5), mazo de cables (6), interruptor de las luces (7), conector (8), reflectores (9) y llave de contacto (10).

Conexión en serie Estos componentes están conectados en serie. La corriente que fluye a través de ellos es una combinación de las corrientes que fluyen en las ramas en paralelo del circuito: - Interruptor de desconexión - Baterías - Disyuntor principal

Conexión en paralelo Estos componentes están conectados en paralelo. Dichos componentes ofrecen tres recorridos, o ramas, individuales a tierra para el flujo de la corriente. Cada rama conduce una parte de la corriente total que fluye por el circuito. La suma de las corrientes de las ramas individuales es igual a la corriente que fluye por la parte del circuito que está conectada en serie.

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Electricidad básica - Relé principal - Fusible - Mazo de cables - Interruptor de las luces - Conector - Reflectores - Llave de contacto Flujo de electricidad La corriente en este circuito de iluminación fluye desde el borne positivo de la batería a través de los componentes del circuito y tierra (bastidor de la máquina), hasta el borne negativo de la batería.

- Interruptor de desconexión - Baterías - Disyuntor principal - Relé principal - Fusible - Mazo de cables - Interruptor de las luces - Conector - Reflectores - Llave de contacto Interruptores Para que cualquier corriente fluya por este circuito, los tres interruptores deben estar cerrados: el interruptor de desconexión de la batería, la llave de contacto y el interruptor de las luces. Si alguno de ellos está abierto, la corriente no fluirá. El interruptor de desconexión de la batería controla la energía a todos los circuitos eléctricos en la máquina. Cuando está abierto, la corriente no puede fluir por el circuito de iluminación. El relé principal controla la energía a todos los circuitos de las luces. Las máquinas que tienen varios circuitos de luces (reflectores, luces del techo, luces traseras / de parada) con frecuencia tienen interruptores individuales para controlar cada circuito. Sin embargo, a menos que el relé principal esté cerrado, la corriente no fluirá por ninguno de estos circuitos y ninguna de las luces se encenderá. Este interruptor controla el flujo de corriente hacia los reflectores. En este circuito, aun cuando el interruptor de la llave de contacto y el de desconexión de la batería estén cerrados, no fluirá ninguna corriente a través de las bombillas a menos que el interruptor de las luces también esté cerrado. 89

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Electricidad básica Cuando los tres interruptores están cerrados, la corriente normalmente fluye tal como se muestra. El disyuntor principal, el relé principal, el fusible, el interruptor de las luces y los conductores de conexión forman un recorrido común. Después del interruptor de las luces, la corriente se separa en dos recorridos paralelos y fluye por los mazos de cables A y B, así como por los dos reflectores. Resistencia En condiciones normales, la cantidad de corriente que fluye por este circuito está limitada por la resistencia de los reflectores. La resistencia variará de acuerdo con la temperatura de los filamentos. En este sistema de 24 voltios, la resistencia de estas luces mantiene la corriente total bien por debajo de los 10 amperios para los cuales está ajustado el fusible. Los demás componentes del circuito ofrecen poca o ninguna resistencia en condiciones normales de operación.

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Electricidad básica

Cuatro etapas del proceso de localización de averías El proceso de localización de averías típicamente tiene lugar en cuatro etapas. Siguiendo estas etapas, se podrá sacar el mayor provecho tanto al tiempo como al esfuerzo dedicado a esta tarea. Estas etapas son: 1. Descubra lo que otras personas saben del problema. 2. Descubra qué información puede brindarle la máquina acerca del problema. 3. Analizar el problema con lógica e identificar la mayor cantidad posible de causas del problema que usted pueda. 4. Efectúe mediciones. Haga que cada medición sea una pieza adicional de información, para luego analizar el problema una vez más, hasta que usted sepa la raíz que esta causando el problema.

Descubra lo que otras personas saben acerca del problema Indague todo lo que pueda sobre el problema preguntándole a los demás. Es importante que sea hábil para entrevistar a la gente. Usted necesita saber cómo hacer las preguntas y qué preguntas debe hacer. Además de preguntas obvias como “¿Qué sucedió?”, puede preguntar: ¿Cuándo ocurrió el problema? ¿Cómo se estaba utilizando la máquina? ¿Todo lo demás estaba funcionando bien? ¿Qué reparaciones se le habían hecho anteriormente? En el caso de fallas intermitentes (fallas que ocurren con cierta frecuencia), preguntas tales como “¿Cuáles eran las condiciones meteorológicas en el momento en que ocurrió el problema?”, no sólo lo ayudarán a determinar cuándo ocurrió la falla, sino también una posible causa. Por ejemplo: un sistema eléctrico que solamente no funciona cuando llueve, puede indicar que la humedad está creando trayectos de corriente no deseados en el circuito. Descubra qué información puede brindarle la máquina acerca del problema Observe la situación y, de ser posible, el funcionamiento de la máquina. Compruebe la exactitud de la información que le dieron. Inspeccione la máquina y fíjese si hay alguna señal visual del problema. Por ejemplo: la presencia de corrosión en cualquier componente de un sistema eléctrico puede constituir una indicación de dónde debemos comenzar a buscar la causa del problema, particularmente si el componente forma parte del circuito que presenta la falla. Escuche los sonidos que hace la máquina. Por ejemplo: el clic de un relé indica que la bobina electromagnética del relé está funcionando correctamente. No obstante, eso no nos indica nada sobre la condición de los contactos del relé. Usted puede obtener algo acerca del problema solo con escuchar. Usted puede utilizar el sentido del olfato. Por ejemplo: el olor de una pieza quemada en la máquina, puede indicar que hay una falla por cortocircuito a tierra. 91

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Electricidad básica Analice el problema con sentido lógico Identifique la mayor cantidad posible de probables causas que usted pueda: Combine la información que ha recopilado con lo que usted sabe acerca del sistema. ¿Cómo debe funcionar el sistema? ¿Cómo funciona? Si necesita información adicional, obténgala. Utilice esta información y la lógica simple para ir reduciendo el círculo del problema. ¿Hay cosas que usted sabe que no puede ser y otras que si puede ser? Trate de dar con la causa del problema a través de conjeturas lógicas. Identifique la mayor cantidad posible de probables causas del problema y luego pregúntese cómo puede probar sus teorías. Por ejemplo: si el motor gira lento al arrancarlo, puede deberse a que las baterías tienen poca carga. En este caso puede realizar una prueba de Voltaje de Circuito Abierto para determinar la carga de las baterías. Haga mediciones Deje que cada medición sea un elemento adicional de información, con la cual podrá analizar el problema una vez más hasta encontrar la raíz de su causa. Deje que las conclusiones que usted sacó a partir de las tres primeras etapas lo guíen adónde y cómo utilizar las herramientas de diagnóstico. Deje que cada medición que tome constituya un elemento informativo adicional para poder analizar el problema una vez más. Si la información que obtuvo con las mediciones es útil, pero no concluyente, pregúntese si hay una segunda prueba que usted pudiera realizar para demostrar que ha descubierto la causa del problema. Por ejemplo: una medición de la caída de voltaje de un interruptor puede demostrar que existe una resistencia, pero ¿es realmente en el interruptor? ¿Podría ser la conexión que va al interruptor? Una medición de la resistencia con los cables del interruptor desconectados podría ser una buena forma de probarlo. Use este tipo de oportunidades para ganar mayor confianza, refuerce sus conocimientos sobre el modo en que funcionan los circuitos eléctricos y demuéstrese a sí mismo que usted sabe cuál es el problema. Sea cauteloso. Pregúntese si las pruebas que usted realizó se dirigen hacia la causa del problema. Por ejemplo: si la prueba de Voltaje de Circuito Abierto muestra que las baterías tienen poca carga, ¿por qué perdieron la carga? Quizás el operador dejó una luz encendida durante toda la noche. Trate de seguir conscientemente estas pautas hasta que logre incorporarlas a su análisis de modo inconsciente. No pierda la oportunidad de hacer una segunda medición o de hacer más preguntas al cliente o al operador. Convénzase de que realmente encontró la causa del problema.

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Electricidad básica

Manuales de taller; mantenimiento y diagramas Los técnicos de mantenimiento no podrían siquiera pensar en intentar realizar su trabajo sin contar con las herramientas adecuadas. Dos herramientas esenciales para tener éxito en la localización de averías son los manuales de mantenimiento y los diagramas. Los manuales de taller y mantenimiento de constituyen una guía para sus actividades de mantenimiento. Cada manual se compone de varios módulos, los cuales abarcan información tal como: · Especificaciones sobre los componentes y sistemas de la máquina. · Cómo funciona cada sistema. · Cómo operar y dar mantenimiento a la máquina. · Cómo probar, ajustar, montar y desmontar los componentes. · Cómo localizar las averías en los diversos sistemas de la máquina Cualquiera que sea la máquina en la que usted esté trabajando, el manual de mantenimiento puede ofrecerle valiosa información antes de que comience el trabajo, así como en el transcurso de este. Diagramas Los diagramas eléctricos forman parte de los manuales de mantenimiento e incluyen: · Un índice para todos los circuitos de la máquina · Un índice de ubicación para todas las conexiones de mazos de cables y componentes del diagrama. · Especificaciones sobre los interruptores, fusibles y disyuntores. · Diagramas de las ubicaciones de los conectores de mazos de cables y de los componentes. · Información sobre la identificación de los cables. Los diagramas son uno de los instrumentos más útiles de que puede valerse un técnico de mantenimiento para localizar las averías en los sistemas eléctricos. Los colores de cables que se ven en un diagrama y los colores de cables que tienen en realidad las máquinas tienen diferentes significados.

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Electricidad básica Cuando los técnicos de mantenimiento usan un diagrama que muestra todos los circuitos de los sistemas de una máquina, a veces destacan con un lápiz o pluma de color el circuito en el cual están trabajando. El hecho de destacar un solo sistema los ayuda a que la vista se mantenga concentrada en ese circuito mientras están trabajando. Clave de colores del diagrama Los colores de los cables en el diagrama se explican mediante una clave de colores en el propio diagrama. Un color en particular puede indicar la condición de un circuito bajo determinada circunstancia o puede identificar el circuito. Cuando los técnicos de mantenimiento usan un diagrama que muestra todos los circuitos de los sistemas de una máquina, a veces destacan con un lápiz o pluma de color el circuito en el cual están trabajando. El hecho de destacar un solo sistema los ayuda a que la vista se mantenga concentrada en ese circuito mientras están trabajando. Clave de colores del diagrama Los colores de los cables en el diagrama se explican mediante una clave de colores en el propio diagrama. Un color en particular puede indicar la condición de un circuito bajo determinada circunstancia o puede identificar el circuito. Por ejemplo, todos los cables rojos en este diagrama tienen voltaje cuando el interruptor de desconexión está conectado (ON) y la llave selectora está desconectada (0FF). Todos los cables negros en este diagrama van a tierra (el bastidor del vehículo). Todos los cables dorados en este diagrama forman parte del circuito de arranque. Todos los colores de los cables en los diagramas para todas las máquinas tienen el mismo significado. El rojo siempre indica un circuito que tiene voltaje cuando el interruptor de desconexión está conectado (ON) y el selector de llave está desconectado (0FF). Colores de los cables en una máquina Los colores de los cables en las máquinas tienen un significado diferente de los colores de los cables en un diagrama. Los colores de los cables que usted ve mientras trabaja en una máquina están destinados a ayudarlo a identificar los circuitos en la máquina.

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Electricidad básica

A veces los colores de los cables están repetidos y en ocasiones usted puede tener dificultad en diferenciar uno de otro. Por ese motivo, no sólo se identifican por el color, sino también por un número de circuito. En casi todos los cables aparece un número de identificación de circuito. Además del color del cable, puede emplear ese número para que lo ayude a identificar los circuitos en una máquina. Puede verificar si coincide el número de identificación que se halla en un extremo del cable con el número que aparece en el otro extremo, cuando lo identifica. Por ejemplo, podría comenzar a trabajar en el circuito detector del flujo de refrigerante del Sistema de Monitoreo Electrónico (EMS) que va del sistema de enfriamiento a la cabina. Los cables de este circuito son azules. En ciertos lugares, los cables de los circuitos no están visibles, pero si rastrea los cables azules hasta el Panel EMS situado en la cabina, puede identificar el circuito detector de flujo del refrigerante. Números de identificación del circuito El diagrama identificará casi todos los cables con un número de identificación del circuito, un código de color y el calibre del cable.

El número de identificación del circuito para un cable es el mismo, tanto en un diagrama como en una máquina. Aunque los colores de los cables en un diagrama tienen un significado diferente al de los colores de los cables reales, los números de identificación del circuito son los mismos. 95

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Electricidad básica

Tipos básicos de fallas eléctricas Las fallas eléctricas pueden clasificarse como de circuito abierto, circuito resistivo, cortocircuito o cortocircuito a tierra. Es importante entender estas fallas y sus efectos para poder localizar los problemas: · Una falla por circuito abierto es una interrupción en el trayecto planeado para la corriente eléctrica. · Una falla por circuito resistivo es una resistencia no planeada en el trayecto planeado para la corriente eléctrica. · Una falla por cortocircuito es una conexión eléctrica no planeada que proporciona un trayecto adicional para el flujo de corriente eléctrica. · Una falla por cortocircuito a tierra es un trayecto no planeado para la corriente eléctrica de retorno a la fuente de energía eléctrica.

Falla por circuito abierto Un circuito es un trayecto para el flujo de la corriente eléctrica. Los conductores y dispositivos que conforman este trayecto dirigen la corriente de un modo circular, que comienza y termina en la fuente de energía eléctrica. En este circuito, por ejemplo, la corriente sale del borne positivo de la batería (+) y retorna por el borne negativo de la batería. Cuando ocurre una interrupción en el circuito, se rompe el trayecto para el flujo de la corriente. Como resultado, la corriente no puede seguir fluyendo.

Una interrupción en la parte en serie de este circuito dará lugar a una pérdida del flujo de la corriente hacia todo el circuito. Esta interrupción detuvo todo el flujo de corriente en el circuito. Normalmente, una medición de la caída de voltaje a través del conductor sería de O voltios. En este caso, la medición sería el voltaje del sistema. Una interrupción en un circuito en paralelo dará lugar a una pérdida del flujo de corriente solamente en la parte del circuito en que se encuentra la interrupción. La corriente ya no fluye a través de la parte del circuito donde se produjo la interrupción, pero continúa fluyendo por el resto del circuito. El nuevo circuito tiene mayor resistencia que el original y toma menos corriente. Recuerde que la resistencia de dos resistores en paralelo es menor que la de cualquiera de los dos por si solos.

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Electricidad básica Algunos ejemplos de circuitos abiertos en un Sistema Eléctrico son: · un cable roto · un fusible quemado o un disyuntor disparado · una conexión de un mazo de cables con un enchufe o pasador que muestre corrosión

Falla por circuito resistivo Un circuito es un trayecto para el flujo de la corriente eléctrica. Para que funcionen correctamente, los circuitos deben ofrecer muy poca o ninguna resistencia al flujo de la corriente, excepto donde está proyectado que haya una resistencia. Una falla por circuito resistivo es una resistencia no planeada en un circuito, la cual es lo suficientemente grande como para evitar que el circuito funcione normalmente. La cantidad de resistencia que los circuitos pueden tolerar y aún seguir funcionando correctamente varía considerablemente, y esto depende en gran medida del circuito. Por ejemplo: · Un circuito de arranque requiere una resistencia extremadamente baja, debido a los grandes requisitos de corriente. Si se añade un ohmio al circuito, podría fallar · Un circuito detector del Sistema de Monitoreo Electrónico puede tolerar hasta 500 ohmios de resistencia en serie y todavía continuar trabajando correctamente Algunos ejemplos de resistencias en un Sistema Eléctrico son: · Una conexión de la batería que presente corrosión, lo cual impide el giro del motor. · Un interruptor con los contactos quemados. · Un conector con corrosión.

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Electricidad básica

Falla por cortocircuito La capacidad de los circuitos eléctricos para dirigir, controlar y usar la energía eléctrica depende de la forma en que estén conectados entre si sus componentes.

Un cortocircuito es una conexión eléctrica no planeada dentro de un circuito. Esto proporciona un trayecto no deseado para el flujo de la corriente, el cual puede impedir que el circuito funcione normalmente. El cortocircuito en este circuito proporciona un trayecto para la corriente eléctrica que se desvía del interruptor. Como resultado, el interruptor ya no controla el circuito. Debido a que un cortocircuito es una conexión añadida incorrecta o no deseada, con frecuencia crea un circuito que toma más corriente que la esperada. Este cortocircuito permite que haya una desviación de la corriente al resistor R. Algunos ejemplos de cortocircuitos en un Sistema Eléctrico son: · Un mazo de cables pellizcado. · Un solenoide de motor de arranque quemado

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Electricidad básica

Falla por cortocircuito a tierra La capacidad de los circuitos eléctricos para dirigir, controlar y usar la energía eléctrica depende de la forma en que estén conectados entre si sus componentes. Un cortocircuito a tierra es una conexión eléctrica a tierra no planeada dentro de un circuito. Esto proporciona un trayecto no deseado para el flujo de la corriente, el cual puede impedir que el circuito funcione normalmente. El cortocircuito a tierra en este circuito proporciona un trayecto para la corriente eléctrica que se desvía del resistor. Como resultado, hay un incremento de la corriente que hace que el disyuntor se dispare.

Algunos ejemplos de cortocircuitos a tierra en un Sistema Eléctrico son:

· Corrosión, que produce un trayecto directo al bastidor de la máquina. · Un mazo de cables al que se le desgastó el aislamiento debido a la fricción contra el bastidor de la máquina y que hace contacto con el bastidor.

Ocurrencias erráticas ¿Qué sucede cuando las interrupciones, las resistencias, los cortocircuitos y cortocircuitos a tierra ocurren erráticamente? Las fallas intermitentes aparecen y desaparecen, y pueden ser difíciles de localizar. Cualquier componente o sistema eléctrico que a veces funciona y otras veces no, es un ejemplo de un síntoma de una falla intermitente. Estos síntomas no son siempre evidentes y pueden no serlo cuando usted llegue a la obra para trabajar en un sistema. Por ese motivo, debe confiar en los informes hechos por el operador de la máquina para ayudarlo a recopilar información sobre la falla. No hay un procedimiento específico para localizar una falla intermitente. Como en el caso del diagnóstico de cualquier falla, usted debe recopilar información sobre el problema, analizarla, probar el sistema y hacer el diagnóstico. 99

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Electricidad básica Un método que podría resultarle conveniente para detectar las fallas intermitentes es mover rápidamente diferentes partes del mazo de cables mientras se buscan los síntomas de la falla.

Problemas en el sistema de iluminación Cortocircuito a tierra Ciertos tipos de fallas en este circuito producirán un flujo de corriente mayor que lo normal. Aquí ocurrió un cortocircuito a tierra entre el interruptor de las luces y las luces. El fusible quemado realizó su función al evitar que continuara fluyendo una cantidad excesiva de corriente, lo cual hubiera dañado el circuito. Según la ubicación de la falla, el fusible o el disyuntor principal protegerán el circuito.

Empleo del Multímetro digital para encontrar las fallas en el sistema de iluminación Puede utilizar el multímetro digital para que lo ayude a determinar si el circuito de iluminación está funcionando normalmente. Para usar el Multímetro digital en este sentido, usted debe ser capaz de reconocer las lecturas normales y anormales del instrumento de medición. Caída de voltaje Una de las mediciones más importantes que puede hacer es la de la caída de voltaje. Las mediciones de la caída de voltaje también a menudo requieren menos trabajo que otras mediciones: Por lo general pueden realizarse fácilmente en cualquier parte del circuito y no requieren que lo abra. La caída de voltaje es la diferencia en el potencial eléctrico, o voltaje, que resulta de la corriente que fluye por una resistencia. La caída de voltaje representa la pérdida de energía a través de una carga. - En el interruptor, la caída de voltaje entre los puntos de prueba 1y 2 es cero. 100

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Electricidad básica Una caída de voltaje de aproximadamente cero voltios a través del disyuntor principal con ambas luces encendidas indica que el funcionamiento del disyuntor es normal. La corriente fluye por el disyuntor, pero con poca o ninguna resistencia. - Del mismo modo, una caída de voltaje de alrededor de cero voltios a través del relé principal con todos los interruptores cerrados y ambas luces encendidas indica que el relé funciona normalmente. La corriente fluye a través del relé y encuentra poca o ninguna resistencia. - Una caída de voltaje de aproximadamente cero voltios a través del interruptor de las luces

con todos los interruptores cerrados indica un funcionamiento normal del mismo. La corriente fluye a través del interruptor de las luces con poca o ninguna resistencia. - Normalmente, con el interruptor en la posición de desconeccion, existe un potencial de unos

24 voltios a través del interruptor abierto. El mismo voltaje deberá existir a través de cualquier par de puntos de comprobación en los lados opuestos de una interrupción en este circuito. - En este sistema de 24 voltios, una caída de voltaje de aproximadamente cero voltios a

través de los mazos de cables A y B con ambas luces encendidas indica un funcionamiento normal. La corriente fluye a través del arnés de cables y del conector con poca o ninguna resistencia. Mediciones de la corriente en el sistema de iluminación En comparación, las mediciones de la corriente son más difíciles y requieren que usted mida donde pueda convenientemente abrir el circuito. Por ejemplo, en el interruptor de las luces.

Mediciones de la resistencia Las mediciones de la resistencia tampoco son tan fáciles, y requieren que usted desconecte el circuito y aísle la parte que va a medir del resto de las partes del circuito.

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Electricidad básica

Análisis del sistema de iluminación Falla por Interrupción Una interrupción en un circuito es una ruptura completa en la vía planeada para el flujo de la corriente. Como dicha interrupción detiene el flujo de la corriente, ese tipo de falla impide que el circuito funcione correctamente. Resistencia Algunos circuitos no funcionarán correctamente si hay aunque sea una pequeña cantidad de resistencia adicional en el circuito. Otros circuitos pueden tolerar más resistencia. Es posible que una pequeña cantidad de resistencia adicional en un circuito de iluminación reduzca la intensidad de las luces de manera imperceptible, pero si la resistencia aumenta, las luces se atenuarán o se apagarán completamente. Cortocircuito Un cortocircuito es una conexión eléctrica no planeada dentro de un circuito, la cual proporciona una vía adicional para el flujo de la corriente. Un cortocircuito puede tener poca o ninguna resistencia (cortocircuito total) o una cantidad de resistencia significativa (cortocircuito resistivo). Un cortocircuito en un circuito de iluminación impedirá que este funcione correctamente. Cortocircuito a tierra Un cortocircuito a tierra es una conexión eléctrica no planeada entre un punto en un circuito y el bastidor de la máquina. Un circuito de iluminación con un cortocircuito a tierra no funcionará normalmente o no funcionará en lo absoluto.

Efectos y síntomas de las fallas Aquí ocurrió un cortocircuito a tierra en el circuito entre los puntos de prueba 6 y 7. ¿Qué síntomas de esta falla puede observar? Fíjese que las bombillas ya no están encendidas. El cortocircuito a tierra también hizo que el fusible 10 A, ubicado entre los puntos de prueba 5 y 6, se quemara. En el diagrama el fusible parece estar bien, ¿cómo puede usted establecer que está quemado? Cuando trate de localizar fallas en un circuito, recuerde que los componentes defectuosos pueden verse aparentemente normales. Incluso un interruptor, un relé o un disyuntor que parece abrir y cerrar correctamente cuando usted lo selección puede tener un problema que impida el funcionamiento normal del circuito. 102

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Electricidad básica Para cerciorarse de que un componente está defectuoso, generalmente tendrá que realizar mediciones. Si una bombilla aparece encendida en la pantalla, usted puede estar seguro de que funciona. Pero si no se enciende cuando debería estar encendida, no se apresure en concluir que la bombilla está defectuosa. Puede haber algún otro problema (por ejemplo, una interrupción en el mazo de cables) que impida que la bombilla funcione normalmente. Una vez más, debe confiar en sus instrumentos de medición para localizar la falla.

Interrupción en el circuito de iluminación

Cuando hay una interrupción en un circuito, la corriente deja de fluir y el circuito no funcionará. Con todos los interruptores cerrados, la lectura de voltaje del Multímetro digital entre estos puntos del circuito debe ser de aproximadamente cero voltios. No obstante, con una interrupción de resistencia infinita en el circuito, todo el flujo de la corriente cesó y todo el voltaje de la batería cayó a través de la interrupción. En este caso es 25,2 voltios. Aquí se produjo una interrupción en la parte en paralelo del circuito para la bombilla A. La bombilla B continúa funcionando, pero la A no. Observe que el flujo de la corriente se interrumpió solamente en un cable Cortocircuito en el circuito de iluminación En este circuito un cortocircuito ha creado una vía no deseada para la corriente en el interruptor de las luces. Esto permite que la corriente fluya aun cuando el interruptor está abierto. Como resultado, las luces permanecen encendidas aunque el interruptor de las luces esté en la posición de desconeccion. Con el interruptor de las luces abierto y los demás interruptores cerrados, la lectura del

Multímetro digital a través de estos puntos sería de 25,2 voltios. La lectura aquí es de 13,4 voltios porque hay un cortocircuito resistivo en el interruptor.

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Electricidad básica Este es un circuito con un cortocircuito resistivo a través de los contactos del relé principal. La llave de contacto está desconectada (off), el interruptor de las luces está en la posición de coneccion (ON) y cierta cantidad de corriente continúa fluyendo por el cortocircuito hacia el relé. Como consecuencia, las luces permanecen tenuemente encendidas. Cortocircuito a tierra en el circuito de iluminación Un cortocircuito a tierra de baja resistencia en el circuito impide el funcionamiento de este y no deja fluir corriente a través de las bombillas. Como consecuencia del cortocircuito a tierra, la corriente toma inmediatamente la vía de menos resistencia a través de la falla y retorna al borne negativo de la batería. Sin la resistencia de las bombillas para limitar el flujo de la corriente, el cortocircuito a tierra también produce un aumento de la corriente hasta un nivel no esperado para el circuito y hace que el fusible se queme. Si el cortocircuito a tierra hubiera ocurrido a la izquierda del fusible, el disyuntor principal se habría disparado y en el circuito habría cesado toda la corriente. Por lo tanto, el fusible no se habría visto afectado aunque tuviera una capacidad menor que la del disyuntor principal, porque el cortocircuito a tierra ocurrió antes de llegar al fusible en la vía de la corriente que va de la batería a tierra. En condiciones normales, sin energía en el circuito y con el interruptor de las luces abierto, la lectura de la resistencia entre el punto de prueba 6 y tierra sería de OL (sobrecarga). Con un cortocircuito a tierra entre los puntos de prueba 6 y 7, la lectura muestra la resistencia del cortocircuito. En este caso es más eficaz hacer una lectura de la resistencia, porque el fusible está quemado y no hay voltaje en el punto de prueba 6. 104

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Electricidad básica Resistencia en el circuito de iluminación Cuando hay una resistencia en un circuito, el flujo de corriente se reduce. Si la resistencia es lo suficientemente grande, las luces bajarán en intensidad o se apagarán completamente. Con todos los interruptores cerrados, la lectura de voltaje del tester entre estos puntos en el circuito debe ser de aproximadamente cero voltios. Sin embargo, con una resistencia en el circuito, el flujo de la corriente disminuyó y una parte de todo el voltaje de la batería cayó a través de la resistencia. En este caso es de 7,4 volt

Inspección, localización y solución de problemas del motor de arranque Es necesario un procedimiento metódico de la inspección, localización y solución de problemas para evitar el reemplazo de piezas buenas o la reparación innecesaria de componentes en buen funcionamiento. Verifique la queja Opere el sistema usted mismo para ver cómo funciona. Los problemas del sistema de arranque generalmente están dentro de las siguientes categorías: - El motor de arranque gira, pero el motor no arranca - El arranque es muy lento - El motor no gira - El motor de arranque hace mucho ruido. No gire el motor de arranque por más de 30 segundos. Permita que se enfríe el motor de arranque entre cada período de giro para prevenir daños. Defina el problema Determine si el problema es mecánico o eléctrico. Por ejemplo, si el motor de arranque gira pero no arranca el motor, el problema principalmente es mecánico ya que parece que el mando no se conecta. Los problemas mecánicos pueden corregirse reparando el componente o reemplazando las piezas requeridas. Los problemas eléctricos requieren pruebas adicionales para determinar la causa de la falla y si se requiere la reparación. 105

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Electricidad básica Separe el problema Ya sea un problema mecánico o eléctrico, usted tendrá que probarlo de modo que pueda hacer las reparaciones en esta forma rápida y exacta. Los pasos por seguir en la prueba y separación del circuito son: 1. Pruebe la batería para determinar si está cargada completamente y es capaz de producir la corriente necesaria 2. Pruebe el cableado y los interruptores para determinar si están en buenas condiciones de operación 3. Si el motor, la batería y los cables están bien, pero el motor de arranque no está operando correctamente, la falla debe estar en el propio motor de arranque. Inspección visual Comience todas las pruebas del sistema de arranque con una cuidadosa inspección visual. Revise en busca de: - Terminales de baterías flojos o corroídos - Desgaste o separación de los cables de la batería - Conexiones de solenoide o relé corroídos - Solenoide o relé del motor de arranque dañado - Aisladores rotos o partidos en el relé de arranque - Motor suelto o chasis a tierra - Interruptores de seguridad en neutral dañados -Interruptor de encendido o mecanismos accionadores dañados - Motor de arranque suelto. Prueba de la batería Continúe la inspección con una prueba completa y mantenimiento de la batería. Realice todas las pruebas necesarias para verificar que la batería opera en buenas condiciones. Una salida de voltaje de la batería correcta es vital para la operación del sistema de arranque y un correcto diagnóstico del sistema.

Pruebas al sistema de arranque Deben realizarse primero las pruebas al motor de arranque en la máquina para determinar si el motor de arranque debe quitarse para pruebas más a fondo. Estas pruebas incluyen: - Voltaje del sistema de arranque durante el arranque - Corriente durante el arranque - Caídas de voltaje durante el arranque - Giro del motor - Inspección del piñón del motor de arranque y la corona del volante. Las pruebas en banco determinan si el motor de arranque debe repararse o reemplazarse. Las pruebas en banco incluyen una prueba sin carga y pruebas a los componentes del motor de arranque.

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Electricidad básica

Análisis del sistema de arranque Sonido - ausencia de sonido Mientras intenta hacer girar el motor, puede que escuche ciertos sonidos que indiquen que puede existir un problema en el circuito de arranque. La ausencia de sonido cuando la llave está en la posición de arranque es uno de los sonidos que le indican que puede existir un problema en el circuito de arranque. No se escucha ningún sonido cuando la llave de contacto se coloca en la posición de arranque. Esta ausencia de sonido puede ser un indicio que: · La bobina del relé de arranque está en mal estado. · El relé de arranque no está recibiendo energía. Causas posibles de que el relé de arranque no esté recibiendo energía: · Las baterías estén descargadas o con muy poca carga. · Hay un circuito abierto debido a que: - El interruptor de desconexión de la batería tiene un circuito abierto. - El disyuntor tiene un circuito abierto. - Un cable de la batería está desconectado del borne. - Hay un conector desconectado. - Hay una falla en la llave de contacto. Sonido - un solo chasquido (click) Si el relé del arranque emite un chasquido (click) cuando la llave está en la posición de arranque (start) y no se escucha ningún otro sonido, puede que exista un problema en el circuito de arranque. Cuando el relé de arranque emite un chasquido (click) con la llave en la posición de arranque, pero no se escucha ningún otro sonido. Nos indica que existe un problema en una de las áreas siguientes: · Contactos del relé de arranque. · Solenoide de arranque. · Motor de arranque · Cables y conexiones · Baterías (con poca carga) · Contacto del tope de la corona con el piñón · Motor o transmisión (atascados). Sonido - chirrido o chasquido repetido Puede existir un problema con el circuito de arranque si se escucha un chirrido o un chasquido repetido con la llave en la posición de arranque (start). Un chasquido repetido o “chirrido” con la llave en la posición de arranque. Indica que el solenoide de arranque está recibiendo energía, pero puede que exista · Una bobina de retención de corriente del solenoide de arranque con un circuito abierto. · Bajo voltaje en el motor de arranque debido a poca carga en la batería. · Una alta resistencia en el circuito (contactos o conexiones deficientes).

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Electricidad básica Sonido - giro lento y respuesta demorada Puede existir un problema con el circuito de arranque si el giro del motor es lento y de respuesta demorada. Cuando el giro del motor es lento o tiene una respuesta demorada, el problema pudiera ser que: · El motor de arranque tuviera: - Las escobillas o el inducido en mal estado. - Los devanados en cortocircuito parcial. - O estuviera atascado mecánicamente. · El problema también pudiera ser de bajo voltaje en el motor de arranque debido a: - Baterías parcialmente descargadas. - O alta resistencia en el circuito. · Otra posibilidad seria la existencia de un problema mecánico en el motor que ocasione un arrastre excesivo. · Esta condición puede ser causada también por la combinación de aceite del motor de alta viscosidad y bajas temperaturas. Sonido - chirrido o choque Mientras se intenta el giro del motor, otro sonido que le indica que puede existir un problema con el circuito de arranque es un sonido de chirrido o choque entre los dientes del engranaje del piñón y los dientes de la corona. Este sonido puede indicar que: −Se ha instalado una pieza incorrecta (posiblemente el piñón). − Un espacio producido por un desajuste del piñón que ocasiona un enganche parcial del piñón con la corona. − Montajes del motor de arranque suelto o un piñón o una corona muy gastados. Sonidos Volvamos de nuevo a los sonidos que sugieren la existencia de un problema en el circuito de arranque. Algunos apuntan a un componente específico, mientras que otros tienen más de una causa posible. · No se escucha ningún sonido cuando la llave está en la posición de arranque. · El relé de arranque produce un chasquido cuando la llave está en la posición de arranque, pero no se escucha ningún otro sonido. · Se oye un chirrido o chasquido repetido con la llave en la posición de arranque. · El giro del motor es lento o tiene una respuesta demorada. · Un sonido de chirrido o de choque entre los dientes del engranaje del piñón y la corona mientras se intenta el giro del motor. Análisis del sistema de arranque - fallas Los problemas en los sistemas de arranque puede que se deban a una interrupción del circuito involuntaria, una resistencia en serie, un cortocircuito, o un cortocircuito a tierra en el circuito. 108

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Electricidad básica Los efectos de estas fallas pueden demostrarse en el mismo ejemplo de circuito de arranque ya utilizado para describir el funcionamiento normal. Interrupción del circuito En este ejemplo hay una interrupción del circuito en la bobina del relé de arranque. Como resultado, dejó de fluir la corriente en todo el circuito. Sin corriente, el relé y el solenoide de arranque no pueden cerrar y el motor de arranque no puede funcionar. Por lo tanto, el sistema no puede generar ningún sonido en absoluto con la llave en la posición de arranque.

Con el relé de arranque cerrado, el voltaje entre los puntos de prueba 7 y 9 (tierra) mientras se produce el giro debe ser de alrededor de 16 a 20 voltios. Con la bobina del relé de arranque abierta, el voltaje entre esos dos puntos debe ser de O (cero) voltios, en tanto los contactos del relé abierto aislarán las bobinas del solenoide del voltaje del sistema.

Aquí, se ha producido una interrupción en el cable del circuito del motor de arranque, justo a la derecha del punto de prueba 10. Con esta falla, cuando la llave de contacto se coloque en la posición de arranque habrá un “chasquido” (click) audible desde el relé y el solenoide de arranque, pero el motor no efectuará el giro. Resistencia En este circuito, debido a la corrosión, ha ocurrido una falla de resistencia en el conector. En tanto cae el voltaje de la batería durante el giro, la falla disminuye la corriente en el cable que va a la bobina del relé de arranque, hasta el punto que la bobina no puede continuar sosteniendo los contactos. Cuando estos se abren, la bobina del solenoide pierde energía, los contactos del solenoide se abren, y el motor de arranque detiene el giro del motor. Una resistencia de 72 ohmios entre la espiga y el enchufe en el conector, reduce el flujo de corriente a través de la bobina del relé de arranque desde los 1.0 amperios normales hasta 0,25 amperios. La resistencia hace que caiga el voltaje en la bobina (punto de prueba 5) a 5,0 voltios, y la bobina del relé no puede sostener por más tiempo los contactos.

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Electricidad básica Como resultado, la vía de voltaje a las bobinas del solenoide se interrumpe y los contactos del solenoide se abren.

Otro ejemplo: Una falla de resistencia ocurre entre los puntos de prueba 9 (espárrago de tierra del motor de arranque) y tierra, y da lugar a que el motor gire con más lentitud de lo normal.

Este es un problema común que puede ocasionarse por la corrosión, una conexión floja en uno o más lugares, o un daño físico. La resistencia incrementada aquí puede disminuir la velocidad o detener el giro por completo Cortocircuito Un cortocircuito en este circuito ha creado una vía de corriente involuntaria a través de los contactos del relé de arranque. Esto permite que la corriente fluya a la bobina de retención de corriente aunque se perciba que la bobina del relé de arranque está desactivada. Como resultado, el motor de arranque continuará funcionando sin importar si la llave de contacto está en la posición de desconeccion o de conexión. Normalmente, cuando la llave de contacto se abre, los contactos del relé de arranque se abren también, debido a que no está pasando corriente a través de la bobina del relé de arranque. Terminal positivo de la batería al terminal de la batería del motor de arranque 110

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Electricidad básica

Usted debe recibir entonces una lectura del tester de 25,2 voltios entre los puntos de prueba 6 y 7. En este caso la lectura es de 0,43 voltios, debido a que los contactos del relé de arranque están en cortocircuito.

En este circuito, la bobina del relé de arranque está en cortocircuito. La llave de contacto está en la posición de arranque, pero los contactos del relé de arranque no pueden cerrar porque la bobina del relé de arranque ya no tiene la fuerza magnética necesaria. El cortocircuito crea también una vía para el regreso de la corriente a la batería, que dispara el disyuntor e inutiliza el circuito de arranque.

Cortocircuito a tierra En este circuito, se ha producido un cortocircuito a tierra entre el disyuntor y los contactos del relé de arranque. Esta falla ha provocado que se dispare el disyuntor, impidiendo que fluya la corriente en todo el circuito de arranque.

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Electricidad básica

Con el interruptor de desconexión en la posición de desconeccion para realizar pruebas de resistencia, la lectura desde los puntos de prueba 6 al G (tierra) debe ser OL a causa de los contactos abiertos en el relé de arranque. No obstante, debido al cortocircuito a tierra entre el disyuntor y el punto de prueba 6, la resistencia entre el punto de prueba 6 y tierra está cerca de cero ohmios.

Este circuito tiene un cortocircuito a tierra entre los contactos del relé y del solenoide de arranque. Esta falla desvía la corriente de regreso directamente a las baterías desde el circuito del solenoide de arranque. Debido a la baja resistencia de este cortocircuito a tierra, el disyuntor se dispara y los contactos del relé de arranque se abren. El circuito de arranque está ahora inhabilitado por completo.

Procedimiento para la comprobación del circuito de arranque La comprobación es una parte integral del diagnóstico de los problemas en el sistema de arranque. Cuando el motor de arranque hace que el motor gire mucho más lento de lo habitual o no lo hace girar, hay tres comprobaciones que se utilizan comúnmente para aislar el problema: − Medir el voltaje de la batería y la corriente del motor de arranque mientras el motor está girando o intenta girar. − Medir la caída de voltaje a través del motor de arranque mientras el motor está girando o intenta girar. − Comprobar la existencia de un atascamiento del motor u otros problemas mecánicos:

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Electricidad básica Prueba 1: Mida el voltaje de la batería y la corriente del motor de arranque mientras el motor está en giro: Prepare el sistema para la medición: - Ajuste el tester a 200 VCC. Conecte el cable negro de prueba al terminal negativo de la batería que conduce a tierra. − Conecte el cable rojo de prueba al terminal positivo de la batería. - Instale un amperímetro de mordaza en el cable que va del terminal positivo de la batería del motor de arranque. Observe el voltaje de la batería y la corriente de giro mientras el motor está girando o intentando girar. Si el voltaje de giro es menor que el voltaje de giro típico mínimo para el sistema, determine la causa del bajo voltaje de la batería. Las baterías bajas pueden estar dadas por una condición de la batería o por un motor de arranque en cortocircuito. Para informarse sobre el voltaje de giro típico mínimo en los sistemas de 12 y 24 voltios a varias temperaturas, revise la tabla en la próxima pantalla. La capacidad de la batería disminuye en la medida en que la temperatura ambiente baja. Observe que el voltaje de giro típico mínimo para un sistema de 24 voltios, es de 15 voltios a una temperatura de 16 grados centígrados, y a -12 (menos 12) grados centígrados es de 13 voltios. Si la corriente de giro excede del valor máximo de la capacidad nominal de la corriente de giro del motor de arranque, suspenda la prueba y determine la causa. Las corrientes máximas típicas son de 750 amperios para un sistema de 24 voltios, y de 1200 a 1400 amperios para un sistema de 12 voltios. Si el voltaje y la corriente de giro son normales, realice la prueba 2. Prueba 2: Mida la caída de voltaje en el motor de arranque mientras el motor está en giro. Prepare el sistema para la medición: - Ajuste el tester a 200 VCC - Conecte el cable rojo de prueba al espárrago “BATT” (batería) del solenoide de arranque (NO en el terminal del cable). · Conecte el cable negro de prueba al espárrago a tierra del motor de arranque (NO al terminal del cable). Observe la caída de voltaje en el motor de arranque mientras el motor está en giro o intentando girar. Si la caída de voltaje es mayor de 2 voltios por debajo del voltaje de giro de la batería determinado en la prueba 1, busque una caída de voltaje excesiva entre las baterías y el motor de arranque. Para informarse sobre la caída de voltaje máxima permitida en otros componentes del sistema de arranque, revise la tabla en la próxima pantalla. 113

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Electricidad básica

Las caídas de voltaje mayores que las mostradas aquí son generalmente causadas por conexiones sueltas o corroídas, o por contactos de interruptores defectuosos. Mientras el motor está en giro, la caída de voltaje máxima permitida del borne negativo de la batería al borne negativo del motor de arranque, es de 1,4 voltios en un sistema de 24 voltios y de 0,7 voltios en un sistema de 12 voltios. La caída de voltaje máxima permitida mientras el motor está en giro en el interruptor de desconexión es de 1,0 voltios en un sistema de 24 voltios y de 0,5 voltios en un sistema de 12 voltios. La caída de voltaje máxima permitida mientras el motor está en giro en el solenoide de arranque es de 0,8 voltios en un sistema de 24 voltios y de 0,4 voltios en un sistema de 12 voltios. Si el voltaje de la batería y las caídas de voltaje del motor de arranque y de las conexiones de cables están dentro de las especificaciones, pero el motor no gira usando el motor de arranque, compruebe si hay problemas mecánicos que impiden que el cigüeñal gire realizando la prueba 3. Prueba 3: Compruebe si el motor está atascado o existen problemas mecánicos Trate de rotar el cigüeñal manualmente, con una herramienta de giro del motor. Si el cigüeñal se resiste más de lo normal o no puede rotarlo en absoluto, es que el motor tiene un pistón atascado o existe algún otro problema mecánico que hay que reparar. Si el cigüeñal rota libremente de forma manual pero aún gira débilmente con el motor de arranque, reemplace el motor de arranque.

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Electricidad básica

Análisis del sistema de carga Síntomas Una observación detallada del sistema de carga le permitirá detectar problemas potenciales con anticipación y tomar medidas para evitarlos. Una reparación antes de que se produzca la falla es usualmente más conveniente y menos costosa que esperar hasta que la falla ocurra. El daño es a menudo menos severo, y usted puede escoger el momento para realizar el trabajo y evitar la paralización de una máquina durante las horas de trabajo. Todas estas condiciones pueden ser síntomas posibles de una falla en el sistema de carga: · Giro lento o ningún giro, luces muy débiles o apagadas. · Electrolito bajo (excepto cuando no requiere ningún mantenimiento). · Conector u otro componente quemado, ennegrecido, o corroído. · Fallas del disyuntor del alternador. · Observación visual y ruidos en el alternador, correa y polea. · Diodos luminosos de advertencia del alternador en el monitor iluminados. Giro Lento El giro lento o ningún giro o las luces muy débiles o apagadas pueden deberse a baterías descargadas producto de una falla en el sistema de carga. Las causas posibles de la falla incluyen las siguientes:

· Correa de transmisión del alternador rota o que patina. · Uno o varios diodos rectificadores dentro del alternador en cortocircuito o con interrupción de circuito · Falla del regulador de voltaje. · Cables en cortocircuito o con interrupción en el circuito de campo del alternador. · Cables en cortocircuito o con interrupción en el circuito (de salida) del estator del alternador. El giro lento o ningún giro o luces muy débiles o apagadas (debido a una falla en el alternador) pueden ser causados también por: · Ausencia de un cable a tierra entre el terminal a tierra del motor de arranque y el bloque del motor. · Una interrupción o una interrupción intermitente en cualquier parte del circuito de carga. · Una resistencia alta por ejemplo, la corrosión en los terminales de la batería. · Una polea de transmisión del alternador floja o una polea equivocada (sobre medida) instalada. · Baterías que no pueden aceptar una carga debido a una falla interna. 115

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Electricidad básica Electrólito bajo El nivel de electrólito (agua/ácido) bajo en todas las celdas de la batería (no sólo en una o dos) es causado por lo regular por un voltaje de carga excesivo (por encima de los 30,0 voltios de CC). El agua se descompone (se hidroliza) en oxigeno e hidrógeno gaseoso. La sobrecarga puede ocasionar también la deformación de las placas de la batería. Si hacen contacto con las placas contiguas, la chispa resultante puede encender el gas de hidrógeno que se ha formado durante la carga y ocasionar que la batería explote. El funcionamiento a altas temperaturas y baja humedad puede contribuir a la evaporación del electrólito. Este tipo de fuga ocurre mucho más lentamente que la que se produce debido a la sobrecarga. Conector u otro componente quemado, ennegrecido, o corroído Las superficies que calzan entre si en un interruptor, conector, o conexión pueden desarrollar problemas diversos que interfieren con el funcionamiento del circuito. Las superficies corroídas, quemadas, ennegrecidas o fundidas pueden resultar en resistencia alta, interrupción del circuito, o cortocircuitos. La corrosión puede ser causada por las condiciones atmosféricas (sal, neblina ácida) metales no similares en contacto, o productos químicos cáusticos utilizados en la limpieza. Las superficies quemadas pueden comenzar como superficies desgastadas que desarrollan resistencia y calor. Más a menudo, las superficies quemadas o la formación de arcos son el resultado de alto voltaje momentáneo que puede deberse a una falla del regulador de voltaje o a “descarga de la carga”. La descarga de la carga ocurre cuando un alternador se desconecta de improviso de su carga eléctrica mientras está en funcionamiento. Un breve pero muy alto “aumento repentino” de voltaje (sobre 150 voltios) puede traer como resultado el daño irreparable de los componentes del sistema. La descarga de la carga puede ser causada por una conexión floja o por abrir el interruptor de desconexión de la batería durante la carga. El daño se incrementa de acuerdo con la cantidad de corriente que esté fluyendo en el momento en que ocurre la interrupción. También se incrementa si la carga es inductiva (motores eléctricos, solenoides, etc.). Fallas del disyuntor del alternador Un disyuntor del alternador disparado (abierto) indica una falla en el circuito de carga. La falla más probable es un cortocircuito a tierra en el alternador o a lo largo del cable de salida del alternador. Si se reposiciona el disyuntor, la falla puede ser intermitente y podría ocurrir de nuevo. O la falla puede que se haya producido cuando una herramienta tocó el cable de salida del alternador y tierra a la vez. Si no se reposiciona el disyuntor, es probable que aún exista la condición que causó que el disyuntor se disparara. O quizá, la sobrecorriente que disparó el disyuntor también causó daño y dio lugar a que el disyuntor no se reposicionará. Es posible que una sobrecorriente sea tan fuerte que el disyuntor quede soldado en un estado “cerrado” y no pueda en lo sucesivo volver a abrir el circuito. Puede que en la parte exterior del disyuntor exista o no evidencia visual del daño (ampolladuras). 116

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Electricidad básica Los cables, los componentes y el disyuntor pueden dañarse simultáneamente. Si sólo se daña el disyuntor la primera vez que ocurre un cortocircuito, es probable que los cables y los componentes involucrados se dañen la próxima vez porque el disyuntor ya no ofrece protección. Afortunadamente, este tipo de falla en el disyuntor sucede muy raramente. Alternador, correa y polea - ruidos y observaciones visuales Estar alerta a las indicaciones visuales y audibles puede proporcionarle advertencias anticipadas de cualquier problema en el alternador. Algunos aspectos de los que se debe estar al tanto incluyen: · Correa de transmisión floja o equivocada. · Desgaste y rajaduras en la parte interior de la correa. · Cojinetes del alternador seco o desgastado por completo. · Polea floja o equivocada. · Cable dañado o conexiones flojas. · Alternador dañado o sobrecalentado. Síntomas - diodos luminosos de advertencia del alternador en el monitor iluminados El Sistema del monitor electrónico, monitorea el funcionamiento normal del sistema de carga mediante la detección de la salida en el terminal R del alternador. Cuando se detecta un problema, el diodo luminoso #8 en el panel se ilumina. El origen del problema puede ser lo mismo mecánico que eléctrico. También es posible, pero improbable, que el propio sistema del monitor haya fallado. Para determinar el tipo de problema, mida el voltaje en el terminal R. El mínimo debe ser de: 94 Hz y 13,25 voltios de CC (promedio) para un sistema de 24 voltios, o de 94 hz. Y 6,75 voltios de CC para un sistema de 12 voltios.

Fallas Los problemas en el sistema de carga pueden ser ocasionados por una falla de interrupción del circuito, resistencia, cortocircuito, o un cortocircuito a tierra en el alternador. Las consecuencias de cada una de estas fallas eléctricas pueden demostrarse en el mismo circuito de carga de muestra ya utilizado para describir el funcionamiento normal.

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Electricidad básica Interrupción del circuito Una interrupción en esta parte del circuito reorienta la corriente de carga desde el cable a tierra del motor, su vía a tierra normal, a una vía a tierra indeseable a través de los cojinetes principales del motor. Esto da lugar a que los cojinetes se dañen y debe evitarse. El cable a tierra del motor es una parte esencial del circuito de carga, debido a que evita ese daño. Aquí, una interrupción del circuito en el regulador de voltaje ha cortado la corriente al devanado del campo del alternador. Esto evita por completo que el alternador pueda generar alguna salida. Una interrupción en el devanado de campo tendría el mismo efecto. Una interrupción en una fase de los devanados de salida reduciría la corriente de salida, pero los devanados de las otras dos fases podrían seguir funcionando todavía. Cuando las baterías han recibido carga en alta en vacío por lo menos durante 10 minutos, la lectura de voltaje desde el terminal de salida del alternador hasta el terminal de tierra debe ser 27 5 + 1 0 voltios de CC, o 28 0 + 1 0 voltios de CC. Con una interrupción del circuito en el regulador que evite que el alternador funcione, el voltaje del sistema cae al mismo nivel de la batería (en este caso 24,8). Cuando el alternador falla, las baterías no se recargan. Por lo tanto, la carga de la batería disminuye cada vez que se le coloca una carga. En algún momento las baterías se descargarán hasta un punto en que no podrán girar el motor o hacer funcionar los accesorios.

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Electricidad básica Resistencia Una resistencia imprevista (como la que produce la corrosión en un terminal de cable) en serie con la carga prevista (baterías y accesorios) le roba la energía al sistema de carga y produce una caída de voltaje a través de la resistencia, que deja menos voltaje para el sistema. El bajo voltaje del sistema da lugar a que haya menos energía disponible (W = Exí), debido a que el voltaje de salida del alternador y la corriente están limitados. Una resistencia que produzca una caída de voltaje mayor de 1 voltio en un sistema de 24 voltios trae por resultado mayor tiempo de carga de la batería, y puede evitar también que las baterías lleguen a alcanzar un estado de carga plena. La resistencia puede que no se deba por completo a un componente, pero puede que sea la suma de todas las caídas de voltaje en el circuito. Cortocircuito Un cortocircuito en este regulador de voltaje ha provocado corriente de campo completa (3 4 amperios) en el alternador. Debido a que las baterías fueron completamente cargadas y tienen una alta resistencia interna, el voltaje ha aumentado a más de 30 voltios, pero la corriente de carga es sólo de 15 a 20 amperios. La mayoría de la corriente va al agua de la batería hidrolizada (convierte el agua en oxigeno e hidrógeno- gaseosos) la cual entonces se evapora. El voltaje alto es una advertencia de que se está produciendo una sobrecarga en las baterías. Investigue si observa que el voltaje de carga está por encima de la especificación. Si el voltaje está sobre 30, se debe resolver el problema inmediatamente para evitar posibles daños a las baterías (placas de la batería deformadas, chispas internas, explosión) y al regulador de voltaje. Cortocircuito a tierra Un cortocircuito a tierra de 0,3 ohmios o menos en un sistema de 24 voltios entre el alternador y el disyuntor del alternador puede hacer que se dispare un disyuntor de 80 amperios (para proteger las baterías). Disyuntores de otras capacidades se dispararán a resistencias diferentes. 119

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Electricidad básica La salida nominal total del alternador se desviará hacia el cortocircuito a tierra. Un cortocircuito a tierra en cualquier cable fijado al borne positivo de la batería pone en cortocircuito a las baterías, las que pueden suministrar corrientes muy altas. La resistencia baja se define aquí como menos de 2,0 ohmios. Un cortocircuito a tierra de menos de 0,5 ohmios puede fundir el cable y quemar el aislante. Un cortocircuito a tierra con resistencia alta (2,0 ohmios o más) incrementará la carga del alternador, y con el motor en desconexión (off), descargará las baterías.

Procedimiento de comprobación del circuito de carga Esta sección describe el procedimiento de comprobación del circuito de carga. Usted puede utilizarlo para determinar si el sistema de carga está funcionando correctamente o no, y si no está funcionando correctamente, qué reparaciones son necesarias. La comprobación del circuito de carga mide el voltaje y la corriente de salida del alternador bajo condiciones especificas. Existen cinco pasos para realizar la comprobación del circuito de carga: Paso 1 − Desconecte todos los accesorios eléctricos. Entonces, si las baterías no están todavía bajas de carga, descárguelas parcialmente. − Conecte el tester y el amperímetro de mordaza al circuito de carga. − Arranque el motor (si es necesario arránquelo con cables de empalme), llévelo de inmediato a RPM altas con el motor en funcionamiento en vacío y observe la corriente y el voltaje de salida inicial del alternador. − Haga funcionar el motor en vacío en alta mientras monitorea el voltaje y la corriente de salida del alternador. − Conecte todos los accesorios eléctricos y observe el voltaje de carga. − Desconecte todos los accesorios eléctricos. Entonces, si el voltaje de circuito abierto de cada batería es mayor de 12,4 voltios: − Con el combustible cortado, gire o intente girar el motor por 30 segundos. − Espere 2 minutos para que se enfríe el motor de arranque. − Si el motor giró normalmente los primeros 30 segundos, gire el motor 30 segundos por segunda vez. − Deje enfriar el motor de arranque por 2 minutos. Paso 2 − Ajuste el DMM a 200 voltios de CC. − Conecte el cable rojo del tester al terminal de salida positivo del alternador. - Conecte el cable negro del tester al terminal de tierra del alternador. − Ajuste el amperímetro de mordaza a CC y coloque en cero el amperímetro. − Coloque el amperímetro alrededor del cable de salida del alternador a 6” por lo menos del alternador para evitar interferencia electromagnética desde el alternador.

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Electricidad básica Paso 3 − Arranque el motor (utilice cables de empalme de ser necesario). − Lleve el motor directamente a vacío en alta y observe de inmediato la corriente y el voltaje de carga inicial. La corriente debe ser igual a la salida nominal completa del alternador por un corto tiempo y entonces debe comenzar a disminuir. Si las baterías tienen la carga completa, la corriente en vacío en alta se incrementará.

Esta tabla muestra las lecturas de corriente y voltaje en el arranque y establece la respuesta adecuada para cada lectura. Notas acerca de los resultados de la comprobación del arranque: − La lectura de corriente de salida inicial debe realizarse inmediatamente después que las RPM del motor alcancen el vacío en alta. Unos pocos segundos de demora pueden disminuir la lectura. − La corriente de salida del alternador debe estar dentro del 10% de la corriente nominal de salida mínima del alternador a las RPM específica del alternador. Si existe alguna duda de que el alternador que se está comprobando está funcionando a la capacidad nominal de RPM, puede hacer un estimado de las RPM del alternador utilizando la capacidad nominal de RPM del motor y el diámetro de las poleas del alternador utilizando la fórmula siguiente. RPM del Alternador = (Diámetro de la polea del cigüeñal dividido entre el diámetro de la polea del alternador) por la capacidad nominal de RPM del motor − Las baterías deben haber sido descargadas parcialmente antes de la comprobación de acuerdo con las instrucciones. Si no han sido descargadas, es probable que no se alcance la capacidad nominal de corriente de salida. Esta tabla presenta ejemplos de capacidades nominales típicas de los alternadores. Las especificaciones están dadas como ejemplos solamente. Consulte el manual correspondiente para conocer las especificaciones más recientes.

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Electricidad básica

Paso 4 − Continúe monitoreando el voltaje y la corriente de salida del alternador mientras está funcionando el motor a RPM de funcionamiento en vacío en alta por alrededor de 10 minutos. − La corriente de carga después de 10 minutos debe ser de 10 amperios o menos, mientras el voltaje de carga debe estar dentro de los límites siguientes: 28,0 ± 1,0 voltios (sistemas de 24 voltios) 14,0 ± 1,0 voltios (todos los sistemas de 12 voltios) Esta tabla presenta las respuestas adecuadas a lecturas diferentes después de 10 minutos de funcionamiento en vacío en alta. Notas acerca de los resultados de la prueba “10 minutos de funcionamiento en alta en vacío.

- El periodo de prueba de 10 minutos es un estimado del tiempo necesario para que la corriente de carga caiga por debajo de los 10 amperios y que el voltaje de carga se nivele. Si el sistema de carga está en óptimas condiciones puede que no sean necesarios los 10 minutos completos para alcanzar estas condiciones. Por Otro lado, en las baterías descargadas por completo es posible que se necesiten más de 10 minutos para que se estabilicen el voltaje y la corriente. 122

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Electricidad básica − Un voltaje de carga creciente que parece estar por encima de las especificaciones puede indicar una falla en el regulador de voltaje y requerir un período de prueba más largo para confirmarlo. − Las especificaciones individuales del sistema pueden variar según la tolerancia del regulador de voltaje y la temperatura ambiente. Paso 5 − Conecte todos los accesorios eléctricos y observe el voltaje de carga. Si el voltaje de carga se mantiene dentro de las especificaciones, el sistema de carga está bien. Si el voltaje de carga cae por debajo de las especificaciones, busque la causa. Las causas posibles incluyen: - muchos accesorios - baterías descargadas por completo - un cortocircuito

Símbolos eléctricos

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