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• Ismael Vargas

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 1.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 26/10/16

CARRERA: INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

GUÍA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO ASIGNATURA:

AUTOTRÓNICA I

PERIODO LECTIVO:

DOCENTE:

ING. DANILO ZAMBRANO

NRC:

LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA PRÁCTICA: TEMA DE LA PRÁCTICA:

MAYO 2020 – SEPTIEMBRE 2020 8401

NIVEL:

VII

PRÁCTICA N°:

2

LABORATORIO DE AUTOTRÓNICA LÁMPARAS INCANDESCENTES

INTRODUCCIÓN: En los automóviles se usan decenas de lámparas, de todo tipo y diseño. El principal componente de una lámpara es el filamento, que es un trozo de alambre fino que emite una luz clara cuando una corriente lo atraviesa. Para evitar que el filamento se funda, el bulbo se halla al vacío. La eficiencia de un bulbo eléctrico como fuente luminosa depende de la temperatura a la que puede operar el filamento sin evaporación indebida. Esto no sólo reduce la vida útil del filamento, sino también ennegrece el bulbo de vidrio. Si se opera el filamento en una atmósfera de gas inerte, pueden crecer significativamente la temperatura y el brillo del filamento, con lo que se obtiene una mayor iluminación para un consumo de potencia dado. Las modernas lámparas delanteras son rellenadas con gas; el filamento está encerrado en un bulbo de vidrio sellado que contiene un gas inerte. La mayoría de las lámparas de automóvil tienen una base metálica que calza en un zócalo. Esta base es llamada "bayoneta" ya que tiene lengüetas o clavijas que se clavan como bayonetas en ranuras a tal efecto. Las lámparas incandescentes tienen un coeficiente de temperatura positivo. Esto significa que la resistencia de la lámpara aumenta cuando la atraviesa corriente, o, en otras palabras, que la resistencia en frío de la lámpara es menor que la resistencia en caliente de la lámpara. La resistencia en frío es la que se mide con el óhmetro cuando la lámpara está desconectada del circuito. La resistencia en caliente de una lámpara puede ser calculada usando la ley de Ohm, estando la lámpara encendida. En algunos circuitos es necesario conectar dos o más lámparas en serie (por ejemplo, dos lámparas de 12V en un circuito de 24V). En estos casos, deben usarse lámparas del mismo valor. De lo contrario, la caída en la lámpara de menor potencia (mayor resistencia) superará la tensión nominal de la lámpara, y ésta se quemará. En muchos circuitos indicadores de viraje (señalización de giro), la lámpara de aviso del tablero está puesta a tierra a través del filamento de la lámpara no encendida. OBJETIVOS: • • • •

Familiarizarse con las lámparas incandescentes en general y con las lámparas de automóvil en particular. Comprender la diferencia entre la resistencia en frío y la resistencia en caliente de la lámpara incandescente. Comprender lo que sucede cuando lámparas de valores desiguales son conectadas en serie. Familiarizarse con las conexiones típicas de las lámparas indicadoras de viraje.

MATERIALES: INSUMOS: • Juego de cordones de puenteo • Lámpara de 12 voltios • 2 resistencias de 100 ohmios • 1 diodo LN 4004 • 1 relé de 12V 10A VCD • 1 Interruptor. EQUIPOS: • Proto board • Bastidor EB-2000 • 1 Multímetro VOM (digital o analógico)

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INSTRUCCIONES: • • • • •

Utilice el mandil en el laboratorio de Autotrónica. Existen mesas de trabajo para cada grupo de estudiante mantenga el orden en las mismas. Desarrolle la guía en el cuadernillo de trabajo. Simule los circuitos en livewire Documente la práctica con fotos para el informe respectivo.

ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: a)

Arme el circuito de la lámpara como en la figura.

b)

Usando su VOM como óhmetro, mida la resistencia en frío de dos lámparas I2, I4.

c)

Conecte el circuito presentado a continuación:

d)

Encienda S2.

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e)

Mida y anote la caída de tensión a través de la lámpara I2.

f)

Apague S2.

g)

Usando su VOM como miliamperímetro de CC, conecte el circuito mostrado en la figura.

h)

Encienda S2. Mida y anote la corriente que circula por I1.

i) j)

Apague S2. Conecte la lámpara I4 en vez de I2. Mida y anote la tensión y la corriente en I4.

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k)

l)

Use la ley de Ohm para calcular la resistencia en caliente de las lámparas I2 e I4. Use las ecuaciones: V=I×R 𝑅𝐸𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴 𝐸𝑁 𝐹𝑅Í𝑂 𝑉 𝑅= 𝐼 12𝑉 𝑅= 119,85𝑚𝐴 𝑅 = 100,96Ω Arme el siguiente circuito:

m)

Disponga el VOM para medir tensión de CC.

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n)

Encienda S2. Observe la iluminación de I1 e I3.

o)

Inserte el puente de cortocircuitado "XR" en el circuito; esto simula la conexión de una lámpara con una potencia dos veces mayor que I3 en serie con la lámpara I1.

p)

Observe la iluminación de las tres lámparas. Compare el brillo de la lámpara I1 con el de las lámparas I3 e I4.

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q)

Arme el siguiente circuito:

r)

Encienda S5. Mueva el interruptor de indicador de dirección (S1) a la izquierda y luego a la derecha. ¿Cuál LED se enciende junto con I1, y cuál con I4?

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RESULTADOS OBTENIDOS: Se obtiene los siguientes resultados: Circuito 1 1. Usando su VOM como óhmetro, mida la resistencia en frío de las lámparas I2 e I4. R (I2) = 100Ω) 2. Mida y anote la caída de tensión a través de la lámpara I2. V (I2) = 11,99 (V) Circuito 2 Lámpara

R (frío) (Ohms)

I2

100

V(lámpara)(Volts)

I(lámpara)(mA)

11,99

119,85

1. Encienda S2. Mida y anote la corriente que circula por I1. 2. Apague S2. Conecte la lámpara I4 en vez de I2. 3. Mida y anote la tensión y la corriente en I4. Lámpara I2

R (frío) (Ohms) 100

V(lámpara) (Volts) 11,99

I(lámpara) (mA) 119,85

R (caliente) (Ohms) 100,96

Use la ley de Ohm para calcular la resistencia en caliente de las lámparas I2 e I4. Use las ecuaciones: V=I×R

Circuito 3 1. Encienda S2. Observe la iluminación de I1 e I3 Pasos Circuito 3

I1 (iluminación) ALTA

Caída de Tensión en Lámpara I3 (iluminación) BAJA

I4 (iluminación) BAJA

Caída de Tensión en Lámpara I3 (Volts) 4

I4 (Volts) 4

2. Mida y anote la tensión en bornes I1 e I3. Pasos Circuito 3

I1 (Volts) 7,99

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Circuito 4 1. Apague S5. Ajuste el VOM para medir corriente de CC. Quite el puente de cortocircuitado "XL" y ajuste el VOM para medir la corriente que circula por la lámpara I1 Pasos Luz a izquierda Luz a derecha

Interruptor S1 IZQUIERDA DERECHA

La Corriente Circula por la Lámpara I1 Interruptor S5 ENCENDIDO ENCENDIDO

I (mA) 119,85 119,84

Responda el siguiente cuestionario: a) Porque varía la resistencia en caliente y frío de las lámparas incandescentes. La resistencia en caliente es mayor a la resistencia en frio porque la resistencia en caliente toma en cuenta la temperatura que se incrementa y por lo que la resistencia también a diferencia de la resistencia en frio es la que se lo mide en el elemento a temperatura ambiente. b) A que se refiere cuando se habla del coeficiente de temperatura positivo en focos o bombillos del automóvil. El coeficiente de temperatura, habitualmente simbolizado como α, es una propiedad intensiva de los materiales que cuantifica la relación entre la variación de la propiedad física de un material y el cambio de temperatura la cual va determinar cuan iluminancia va tener el filamento del foco al someter a mayor temperatura. c) Qué es una bombilla de encastre, indique su uso. Una bombilla de encastre es una bombilla de fácil acoplamiento tanto para su colocación como para su retiro. Son adaptables a todo uso. d) Por qué razón no se utilizan las bombillas roscadas en el automóvil La razón por la que no se utiliza bombillas con rosca es para facilidad de desacople para el mantenimiento además el acople debe tener la menor cantidad de material para evitar la resistencia excesiva. e) De que material es el filamento de los faros halógenos. El faro halógeno tiene un filamento de tungsteno similar al del foco incandescente estándar, pero la lámpara es mucho más pequeña para la misma potencia y contiene gas halógeno en la bombilla. f) Cuál es el principio de operación de los faros halógenos. Al tener el filamento de wolframio contenido en un gas inerte y una pequeña cantidad de un halógeno (normalmente yodo o bromo) el wolframio evaporado durante el funcionamiento normal de la lámpara a elevadas temperaturas reacciona con los halógenos formando halogenuros de tungsteno en estado gaseoso. g) Por su construcción como se clasifican los faros halógenos en el automóvil. De bulbo desmontable Compactas h) Cuál es el principio de funcionamiento de los faros de xenón. El funcionamiento de estas lámparas se basa en el principio según el cual, si un determinado gas es atravesado por una corriente eléctrica, ésta produce la ionización del gas (se convierte en conductor) generándose seguidamente un arco voltaico que por radiación emite luz. i) Cuál es el principio de funcionamiento de los faros tipo leds. Los LED tienen dos características que los hacen deseables a la hora de formar parte de un faro. De un lado tenemos que los LED no tienen apenas inercia lumínica, es decir, el tiempo que transcurre entre que el LED empieza a encenderse y está emitiendo luz al 100% de su capacidad es muy bajo, de hecho prácticamente inapreciable. j) A que se denomina un faro de haz sellado. Se refiere faro de haz sellado a los faros que viene constituidos los bombillos y faro una sola pieza también conocidos comomfaros compactos k) Qué es un faro aerodinámico. Un faro exterior aerodinámico que tenga una baja resistencia al avance mejora la aerodinámica es decir ofrecer poca resistencia al aire cuando el vehículo avance.

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l) De qué depende el brillo de una lámpara incandescente. Los lúmenes le permiten comparar el brillo de las bombillas m) Por qué se ennegrecen las lámparas incandescentes.

Una bombilla no es más que una ampolla de cristal que contiene un hilo de wolframio y un gas inerte. Durante su vida normal, el wolframio va evaporándose debido a la incandescencia; cuanto más eficiente es la bombilla, o sea, cuanto más se calienta, más metal se evapora. El wolframio evaporado acaba condensándose en la cara interior de la ampolla. Si ésta se hubiera hecho al vacío, el ennegrecimiento sería uniforme por toda la bombilla, pero la existencia del gas hace que aparezcan corrientes térmicas y el vapor se deposite en la parte superior. n) Cite cuatro ventajas y desventajas de los faros halógenos, xenón, y leds. Faros halógenos VENTAJAS • Son baratos. De todas las opciones posibles, las lámparas halógenas serán la opción más barata. • Son fáciles de reemplazar. El dispositivo de la lámpara no conlleva ningún peligro especial, no requiere condiciones especiales para el reemplazo. • Pueden ser muy compactos. Si el volumen del matraz es pequeño, aumenta la presión, lo que reduce la velocidad de evaporación del hilo. • Las lámparas normalmente responden a la corriente alterna. Puede trabajar a una corriente alterna o directa, sin perder la eficiencia. DESVENTAJAS · Aunque los faros halógenos consumen menos batería, trabajan con mucho calor y se calientan excesivamente. ·

Pueden emitir radiaciones ultravioletas

· Pueden deteriorarse más rápido que otros tipos FAROS LED VENTAJAS

• • • •

Son muy duraderos. Capaz de trabajar de 10.000 a 100.000 horas. Si un día tales lámparas funcionaran durante 8 horas, entonces serán suficientes por 34 años. Vale la pena señalar que con un trabajo tan largo, el cristal perderá su brillo. El diodo consume un mínimo de energía. La carga en el generador será agradablemente baja, porque el cristal es un semiconductor. Durabilidad y fiabilidad. No hay partes sensibles como el filamento de tungsteno en la estructura de la lámpara. Por lo tanto, el LED es muy bien tolerar bajas temperaturas. Los cristales proporcionan un brillo de color blanco, que no se puede comparar con halógenos o xenón. El color no se consigue mediante filtros o refracción, sino a través de la propia fuente. El espectro del blanco - de 2700 K a 6500 K. DESVENTAJAS · El alcance de la iluminación en menor en distancia (kms) · No se prestan a cualquier condición climática (lluvia, nieve, etc) · Pueden tardar en adaptarse a los espacios del camino (curvas, pendientes, etc)

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FAROS XENÓN VENTAJAS

• • • •

La vida útil es mucho más larga que la halógena. Alcanza la marca de 3000 horas. El flujo luminoso es mucho más brillante que el halógeno. A diferencia de los 1000 - 1500 lúmenes propuestos, el xenón tiene 2500 - 4000 lúmenes. Bien iluminado no solo el camino, sino el bordillo. Las lámparas consumen menos energía eléctrica. Necesitan una descarga grande para que se encienda el impulso, y luego la lámpara funciona con una corriente alterna que no carga el generador en absoluto. Baja óptica Cabe señalar que es mejor: las lámparas de xenón o LED indicarán este parámetro. Galogenki en comparación con ellos muy caliente. DESVENTAJAS o El más importante es el elevado coste frente a otro tipo de lámparas. o El complejo mecanismo que necesita para su funcionamiento hace que el coste de este tipo de luminarias sea alto y por ende, su mantenimiento, reparación o sustitución. o Necesitan un mayor cuidado, siendo necesario controlar el estado de las ópticas de vez en cuando. o La importante luminosidad de este tipo de faros hace que la probabilidad de deslumbrar a otro conductor sea alta. o Además de la gran cantidad de potencia que obliga a la manipulación de este tipo de tecnología sólo por especialistas, los sistemas basados en el xenón obligan a incorporar por normativa (aunque no en todos los casos) lavafaros y sistema de regulación automático de alcance.

CONCLUSIONES: • • •

Determinación del funcionamiento de las lámparas utilizadas en los vehículos. Determinación de las diferencias entre la resistencia en frío y la resistencia en caliente de la lámpara incandescente utilizadas en los vehículos. Analisis de la forma de conexión de las lámparas en el automóvil.

RECOMENDACIONES: •

Ser organizados en la realización de la práctica, tener los materiales y equipos necesarios de antemano para el correcto desarrollo de la misma. FIRMAS

F: …………………………………………. Ing. Danilo Zambrano DOCENTE

F: …………………………………………. Ing. Juan Castro COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO

F: …………………………………………….. Ing. José Quiroz COORDINADOR DE LABORATORIOS