Sistema de arranque: Estructura y partes (página 2)

Los solenoides se usan comúnmente en relés o
interruptores de circuitos. El
campo
magnético aumentado en el centro de la bobina atrae el
núcleo hacia el solenoide, haciendo abrir o cerrar los
contactos del relé.

• APLICACIONES DEL IMÁN PERMANENTE

Una de las aplicaciones de los imanes permanentes es el uso en
motores
eléctricos y generadores eléctricos, tales como
el motor de arranque
en el automóvil, usan el principio de atracción y
repulsión.

Los motores
eléctricos se usan para crear una fuente de energía
mecánica procedente de una fuente de
energía
eléctrica. Los generadores crean una fuente de
energía eléctrica procedente de una fuente de
energía mecánica. La fuerza ejercida sobre un
electrón en un campo magnético esta en
ángulo recto con relación al campo
magnético. Cuando el electrón se coloca en ambos
campos, uno magnético y el otro mecánico, la fuerza
ejercida en el electrón es perpendicular a ambos campos.
La regla de la mano derecha se usa para determinar la dirección de la fuerza de los electrones en
un campo magnético y eléctrico.

El campo magnético alrededor de un conductor sigue la
dirección de las manecillas del reloj. La dirección
del campo magnético del imán permanente es del polo
Norte hacia el polo sur, o de izquierda a derecha. Las
líneas sobre el conductor van en la misma
dirección, reforzando el campo sobre el camino de los
electrones. Debajo del conductor los campos se oponen
mutuamente.

Los electroimanes (en las cuales se aplica e interrumpe la
corriente) se emplea para accionar aparatos eléctricos del
vehículo tales como: el solenoide de arranque, bocinas y
los relés de las luces. Otros electroimanes( en los cuales
se aumenta o disminuye la corriente) se utilizan para el
funcionamiento de los limitadores de corriente y voltaje en un
regulador de voltaje.

El sistema de
arranque

Cuando se diseñó y construyó el primer
motor de combustión interna a gasolina, uno de los
problemas que
tuvo fue dar el primer impulso al cigüeñal para
conseguir el primer tiempo vivo.
La solución se encontró al usar una manivela, dando
movimiento a
mano hasta encontrar el punto preciso para conseguir el primer
impulso o chispazo que inicie el funcionamiento del motor.

Este primer problema se superó con la construcción y uso del motor de marcha
(arranque) accionado mecánicamente con un contacto en el
piso, a manera de botón que en sí, era el puente
para conectar el circuito eléctrico que moviera el
arrancador y a su vez, movía el cigüeñal y era
posible encontrar con facilidad el primer impulso de inicio de
funcionamiento del motor; de esta manera se dejo de usar la
manivela de arranque.

Actualmente se tiene un arrancador moderno con mando
magnético accionado por un botón en el tablero o un
contacto de retorno automático en la llave de encendido o
llave de contacto.

Finalidad del sistema
de arranque

El sistema de
arranque tiene por finalidad de dar manivela al
cigüeñal del motor para conseguir el primer impulso
vivo o primer tiempo de expansión o fuerza que inicie su
funcionamiento.

El arrancador consume gran cantidad de corriente al
transformarla en energías mecánica para dar
movimiento al cigüeñal y vencer la enorme resistencia que
opone la mezcla al comprimirse en al cámara de
combustión.

Una batería completamente cargada puede quedar
descargada en pocos minutos al accionar por mucho tiempo el
interruptor del sistema de arranque, se calcula que el arrancador
tiene un consumo de 400
a 500 amperios de corriente y entones nos formamos una idea de
que una batería puede quedar completamente descargada en
poco tiempo, por eso no es recomendable abusar en el
accionamiento del interruptor de arranque.

Función de la
marcha

Puesto que un motor es incapaz de arrancar sólo por el
mismo, su cigüeñal debe ser girado por una fuerza
externa a fin de que la mezcla aire-combustible
sea tomada, para dar lugar a la compresión y para que el
inicio de la combustión ocurra. El arrancador montado en
el bloque de cilindros empuja contra un engranaje motriz cuando
el interruptor de encendido es girado, una cremallera engancha
con el volante y el cigüeñal es girado.

Funcionamiento del
motor de arranque

El motor de arranque funciona como un motor eléctrico,
con un piñón y un dispositivo para guiar el
piñón en la rueda dentada del volante.
Exteriormente, la armadura, las zapatas polares y el devanado de
excitación son semejantes a los del generador. El devanado
de excitación se conecta en serie, funcionando como el
motor gracias a la corriente principal se adapta bien a la
marcha, debido a que, por su elevado par motor, consigue desde el
principio sobrepasar la resistencia impuesta por el motor.

La relación de transmisión entre el anillo y la
cremallera es de aproximadamente 20:1. En esta alta
relación de transmisión el piñón no
permanece engranado continuamente puesto que el motor de marcha
alcanzaría una frecuencia de giro demasiada alta. Por
ende, se necesita un dispositivo especial de desenganche, con el
fin de que haya separación entre el motor principal y el
de marcha, cuando la frecuencia de giro del motor sobrepase
cierto valor.

Estructura del motor
de arranque

La constitución interna de un motor de
arranque (o arrancador) es similar a un motor eléctrico la
que se monta sobre el Carter superior del motor del
automóvil, de tal modo que el piñón que
lleva en el extremo de su eje, engrane con la corona dentada de
la periferia del volante. De esta forma cuando gire el motorcito
eléctrico, obligará a girar también al motor
del automóvil y podrá arrancar. El tamaño
del piñón depende de la velocidad
propia del arrancador eléctrico

El arrancador esta compuesto básicamente
de tres conjuntos:

• 1. Conjunto de Solenoide o mando
  magnético

• 2. Conjunto del Motor de Arranque
  propiamente

• 3. Conjunto del impulsor o Bendix

Las partes que conforman al conjunto del Motor de Arranque
propiamente dicho, son semejantes a las del generador teniendo
una diferencia en el bobinado de los campos y del inducido.
Además hay una diferencia muy notoria, el arrancador
consume corriente. Ambos trabajan en base a los principios del
magnetismo y
del electromagnetismo.

Dichas partes son las siguientes:

• 1. Núcleo magnético

• 2. Resorte de recuperación del núcleo
  magnético del solenoide

• 3. Collar palanca de conexión del mecanismo de
  impulsión

• 4. Conjunto de resorte y eje Bendix

• 5. Bocina del extremo posterior del eje del
  inducido

• 6. Anillo de tope del mando de impulsión o
  Bendix

• 7. Tambor de embrague del mecanismo de
  impulsión

• 8. Resorte de amortiguación de l retorno del
  mecanismo impulsor

• 9. Zapatas polares o conjuntos de las bobinas de
  campo y sus núcleos

• 10. Inducido

• 11. Conjunto porta escobilla

• 12. Escobillas de cobre

• 13. Tapa delantera, su bocina y fieltro

• 14. Pernos pasantes con sus anillos de
  presión

• 15. Casco o carcasa.

La carcasa o casco es de hierro dulce,
el bobinado el campo y del inducido es de alambre grueso especial
de cobre; las
escobillas son de cobre, las demás partes son semejantes a
las del generador.

PARTE ELÉCTRICA DEL MOTOR DE ARRANQUE

En la figura se muestra, la parte
resaltada en negro, las dos bobinas eléctricas que forman
el relé de arranque. También se ve el bobinado
inductor y las escobillas, así como el circuito
eléctrico exterior que siempre acompaña al motor de
arranque.

Tipos de dispositivos
de marcha

La problemática de los automóviles se relaciona
en la gran transmisión entre las frecuencias de giro del
árbol de levas y el piñón, y en la
relación de la guía de entrada y salida del
piñón. Los tipos de motores de marcha difieren
conforme al tipo de guía:

• Dispositivos de marcha de tracción
  helicoidal:

Reciben inmediatamente su corriente total y lanza, en función de
la inercia de su masa, al piñon de cremallera
(tracción del tipo Bendix) sobre una rosca helicoidal de
paso largo. La salida se produce en el instante en que aumenta la
frecuencia de giro: el piñón regresa a su
posición de descanso. Para altas potencias, el dispositivo
de marcha helicoidal se construye en dos etapas. La entrada se
hace en una preetapa eléctrica; a continuación,
después de la entrada del piñón, se conecta
la corriente principal.

• Dispositivos de marcha de tracción
  por impulso

La entrada del piñón es mecánica, o por
medio del control
eléctrico del mecanismo de enlace. Para proteger al motor
de marcha contra las altas frecuencia de giro, se instala entre
el piñón y el inducido del motor de marcha una
rueda libre, como dispositivo de seguridad contra
las sobrecargas. Un freno hace que el inducido se detenga con
rapidez en su posición de reposo.

• Dispositivos de marcha combinado, de
  empuje y helicoidal

Se desea asociar la entrada suave del dispositivo de marcha
con el buen par motor de arranque del dispositivo de
tracción de empuje. La entrada se hace como en el
mecanismo de enlace del dispositivo de marcha de tracción
helicoidal, que se controla por medio de la electricidad. No
obstante, a la salida el piñón solo retrocede sobre
una rosca de paso largo, hasta el punto que le permite el
vástago de engranaje. Para eso se necesitan, como
dispositivos de seguridad contra la sobrecarga, una rueda libre y
un freno para el inducido. El dispositivo de marcha combinado
utiliza casi siempre en automóviles particulares.

• Dispositivos de marcha mediante empuje del
  inducido

La entrada del piñón produce debido a que el
inducido comienza a girar , sufriendo la atracción del
campo magnético de ala bobinas de excitación. Solo
cuando termina la secuencia de entrada y se conecta el
dispositivo, mediante un mecanismo de conexión, se aplica
la corriente total. La secuencia de salida es como sigue: el
motor esta funcionando; el consumo de corriente disminuye en
función de la alta frecuencia de giro del inducido del
campo magnético y, en esa forma, se retira el
piñón de la cremallera. Como protección del
inducido contra las altas frecuencias de giro, se ponen entre el
piñón y el inducido acoplamientos de laminas o
resortes. El dispositivo de engranaje de empuje del inducido se
utiliza, sobre todo, en camiones.

TIPOS DE MOTOR DE ARRANQUE

Hay dos tipos comunes de motor de arranque: los que llevan
solenoide separado, y los que lo llevan incorporado.

• arrancador con solenoide integrado

Cuando usted activa la llave  hacia la posición de
arranque, un  alambre lleva la corriente de 12 voltios 
hacia el solenoide del motor de arranque, el solenoide tiene un
campo magnético, que al ser activado hace 2 cosas,
primero, desliza un pequeño engrane llamado Bendix
,hacia  los dientes  del flywheel,  y   al
mismo tiempo hace un puente de corriente positiva(+) entre el
cable  que llega   al motor de arranque desde la
batería y  el cable  que surte de corriente los
campos del  motor de arranque, al suceder esto el motor de
arranque da vueltas  rápidas y con la suficiente
fuerza para que el engrane pequeño de vueltas  al
flywheel (rueda volante del motor).y así se da inicio al
arranque del  motor.

• el motor de arranque con solenoide separado

Utiliza el solenoide para conectar la corriente positiva al
motor de arranque. En cuanto se conecta la corriente, el motor de
arranque activa y desliza el engrane o piñón que se
acopla a la rueda volante, y al mismo tiempo, gira con la fuerza
necesaria, para que el motor empiece su funcionamiento.

Bendix Cuando usted deja que la llave de encendido regrese a
su posición normal, desconecta el solenoide, el engrane
regresa a su sitio de descanso, el motor de arranque deja de dar
vueltas, y queda desconectado del motor, hasta que usted lo
vuelva a activar.

En estas dos figuras, podemos observar la forma en que
actúa, el pequeño engrane del; bendix (embrague de
giro libre), cuando se acopla a la rueda volante, para dar inicio
al arranque del motor

Fallas,
averías, mantenimiento y comprobación del motor de
arranque

• COMPROBACIÓN DEL MOTOR DE
  ARRANQUE

Desmontando el motor de arranque del vehículo podemos
verificar la posible avería fácilmente. Primero
habría que determinar que elemento falla: el motor o el
relé.

• 1. El Motor se comprueba fácilmente. si
  falla: conectando el borne de + de la batería al
  conductor (A) que en este caso esta desmontado del borne
  inferior (C) de relé y el borne – de la
  batería se conecta a la carcasa del motor (D) (en
  cualquier parte metálica del motor). Con esta
  conexión si el motor esta bien tendrá que
  funcionar, sino funciona, ya podemos descartar que sea fallo
  del relé de arranque.

• 2. El relé se comprueba de forma
  efectiva: conectando el borne + de la batería a la
  conexión (B) del relé (la conexión B es
  el borne 50 que recibe tensión directamente de la
  llave de contacto durante unos segundos hasta que arranca el
  motor térmico. del vehículo). El borne –
  de la batería se conecta a (D) y también al
  borne (C) del relé, comprobaremos como el
  núcleo de relé se desplaza y saca el
  piñón de engrane (una vez que comprobamos el
  desplazamiento del núcleo hay que desconectar el borne
  – de batería a (C) ya que sino podríamos
  quemar una de las bobinas del relé), esto significa
  que el relé esta bien de lo contrario estaría
  estropeado.

• COMPROBACIÓN

Para comprobar el funcionamiento del conjunto
motor-relé conectaremos primero (A) con (C) y
después conectaremos el borne + de batería con el
borne superior (E) y borne (B) o borne 50 del relé. El
borne – de la batería se conecta con la carcasa del
motor (masa). Cuando este montado el circuito, el motor de
arranque funcionara. Para estar seguro de su
perfecto estado
conectaremos un amperímetro que nos dará una medida
de intensidad que deberá ser igual a la preconizada por el
fabricante para un funcionamiento del motor en vacío.

• FALLAS Y AVERIAS

Antes de desmontar el motor de arranque del vehículo
tendremos que asegurarnos de que el circuito de alimentación del
mismo así como la batería están en perfecto
estado, comprobando la carga de la batería y el buen
contacto de los bornes de la batería, los bornes del motor
con los terminales de los cables que forman el circuito de
arranque.

En el motor de arranque las averías que mas se dan son
las causadas por las escobillas. Estos elementos están
sometidas a un fuerte desgaste debido a su rozamiento con el
colector por lo que el vehículo cuando tiene muchos km:
100, 150, 200.000 km. esta avería se da con frecuencia.
Las escobillas desgastadas se cambian por unas nuevas, y
solucionado el problema.

Otras averías podrían ser las provocadas por el
relé de arranque, causadas por el corte de una de sus
bobinas. Se podrá cambiar solo el relé de arranque
por otro igual, ya que este elemento esta montado separado del
motor.

Pero en la mayoría de los casos si falla el motor de
arranque, se sustituye por otro de segunda mano (a
excepción si el fallo viene provocado por el desgaste de
las escobillas).

Una avería ajena a la batería y al dispositivo
de arranque se puede determinar por la caída de
tensión observada. El voltímetro se conecta
entonces en paralelo al conductor correspondiente. En el
conductor del arranque se tolera una caída de
tensión del 4% y en la conexión de masa del 5%. Hay
que verificar igualmente si en las conexiones entre conductores
se acusan resistencias
de paso indebidas. Iguales mediciones pueden ser también
comprobadas en un banco de pruebas. El
dispositivo de arranque es accionado para ello como en un coche
por batería, y frenado gradualmente hasta plena
detención.

Pueden también medirse al propio tiempo intensidad y
tensión, asi como el momento de torsión
creado.

• MANTENIMIENTO

Puesto que en todos los trabajos que se hagan en las piezas
eléctricas del motor de arranque existe el peligro de un
cortocircuito, lo mejor es desconectar el cable de tierra de la
batería. Como el caso del generador, se deben observar
constantemente las escobillas para determinar las condiciones en
que se encuentra y sustituirlas cuando sea necesario. Los
colectores se deben examinar para ver si sus superficies se
encuentran lisas, limpiarlas con un trapo humedecido en gasolina
y secarlos cuidadosamente. La chumacera adyacente al colector
esta blindada. El buje, junto al piñón, tiene una
boca de lubricación. La lubricación se hace cada
25000 km, con unos 3 cm2 de aceite. El
piñón y la cremallera se deben limpiar con una
brocha humedecida en gasolina, lubricándolos a
continuación con grasa grafitada.

El arranque de un motor se lleva a cabo por medio de un motor
eléctrico que trasmite un par motor al volante durante el
tiempo necesario para que se produzcan las primeras igniciones y
el motor comience a funcionar por sí solo.

Los tipos de dispositivos de engranaje difieren, sobre todo m,
en el modo en que el piñón entra y sale de la
cremallera del volante.

El motor de arranque es eléctrico, de corriente
principal, que transmite su par motor máximo al hacerse un
contacto; de este modo se consigue vencer las grandes
resistencias del arranque.

• PRECAUCIONES QUE DEBEMOS TOMAR EN
  CUENTA

Una falla muy común, en el sistema de arranque de los
motores actuales; es el siguiente:

• Cuando se activa la llave de encendido para dar el
  arranque, se escucha un chasquido muy leve, pero el motor de
  arranque no se activa, haciendo repetir el intento varias
  veces, hasta lograr que funcione.

La idea inmediata, es que el solenoide del motor de arranque
no sirve; luego pensamos, que la batería tiene un corto, o
también, creemos, que el interruptor de la
transmisión esta desubicado o fuera de ajuste. Hacemos los
cambios, los ajustes; pero el problema se mantiene. En estos
casos, no descarte, que este problema lo puede estar originando
un corto circuito dentro de la computadora
del vehículo (recordemos que los circuitos trabajan en
base a resistencia; y esta resistencia puede alterarse,
dependiendo del daño y
de la temperatura
ambiental) no estaría demás, abrir el computador
para una inspección visual (Para hacer esta
inspección, se necesita tener conocimientos previos).

• Un computador, puede dañarse, cuando por alguna
  razón, le llega una sobrecarga. Asimismo tengamos
  cuidado al cambiar o colocar una batería,  en el
  alojamiento del vehículo, conectar bien los cables y
  nunca invertirlos. Y asegúrese que al bajar el hoodo
  (tapa) cerrar el compartimiento del motor, este no llegue a
  topar o besar, el polo positivo [+] de la batería. El
  movimiento del vehículo, y una batería
  demasiado grande, o alta, puede originar cortos oscilantes,
  que terminan dañando el computador, del
  vehículo. y dar como resultado la falla mencionada.
  .

Bibliografía

• "El magnetismo" Curso Básico de
  Electricidad y Electrónica: Editorial Service
  Company.

• Arias Paz: "Manual del Automóvil"

• "Electricidad Automotriz" por los autores F.
  Niess, R Kaerger B. Willenbuecher Edición:
  Colecciones Tecnológicas. Lima Pág.
  47-51

• Werner Schwoch : "Manual Practico del
  Automóvil". Pág. 193 al 205 Dispositivos de
  arranque

• F. Nash : "Sistema Eléctrico –
  Electromagnetismo" Pág. 53 – 56

Fuente Internet

• www.iespana.es/mecanicavirtual "Motor de
  Arranque"

• www.automecanico.com "Motor de Arranque
  – Marcha- Starter"

Autor:

Miguel Ángel Vela
Fernández