- Aplicaciones del imán
permanente - El sistema de
arranque - Tipos
de motor de arranque - Comprobación del motor de
arranque - Mantenimiento
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 caminode 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
enormeresistencia 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.
Fig. 8 : Configuración del |
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.
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Fig. 9: Vista Corte seccional de un |
| Fig.10 : Sección en corte de |
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
Fig. 12 : Estructura de |
El arrancador esta compuesto
básicamente de tres conjuntos:
1. Conjunto de Solenoide o mando
magnético2. Conjunto del Motor de Arranque
propiamente3. 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
losprincipios del magnetismo y
del electromagnetismo.
Dichas partes son las
siguientes:
1. Núcleo
magnético2. Resorte de recuperación
del núcleo magnético del solenoide3. Collar palanca de
conexión del mecanismo de impulsión4. Conjunto de resorte y eje
Bendix5. Bocina del extremo posterior
del eje del inducido6. Anillo de tope del mando de
impulsión o Bendix7. Tambor de embrague del
mecanismo de impulsión8. Resorte de amortiguación
de l retorno del mecanismo impulsor9. Zapatas polares o conjuntos de
las bobinas de campo y sus núcleos10. Inducido
11. Conjunto porta
escobilla12. Escobillas de cobre
13. Tapa delantera, su bocina y
fieltro14. Pernos pasantes con sus
anillos de presión15. 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
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Fig. 13 : Parte Eléctrica |
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.
Fig . 14 : Motor de |
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.
Fig. 15 Comprobación del Motor |
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 computadorpara 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. .
Autor:
Luis Alfonso Gonzalez
Zambrano