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Sistema eléctrico
9. SISTEMA ELÉCTRICO
9.1 Corriente eléctrica: circulación de electrones a través de un conductor.
9.1.1- Tipos de corriente eléctrica:
-
Continua: recorre el conductor en el mismo sentido y con la misma intensidad.
Existe una polaridad negativa y otra positiva (Ej: batería)
Pulsatoria: es una corriente eléctrica continua de intensidad variable (Ej:
dinamo)
Alterna: cambia constantemente de sentido e intensidad (Ej: alternador)
9.1.2.- Características de la corriente eléctrica:
-
-
-
Tensión, voltaje o diferencia de potencial: es la diferencia de nivel eléctrico que
existe entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Unidad de medida: voltio (V)
Aparato de medida: Voltímetro
Intensidad: número de electrones que circulan por un conductor en un tiempo
determinado. (como si fuera el caudal)
Unidad de medida: amperio (A)
Aparato de medida: amperímetro
Resistencia: resistencia que opone un conductor al paso de la corriente eléctrica;
como consecuencia va a desprender calor.
Depende del material, longitud y sección del conductor.
Unidad de medida: ohmio (Ω)
Aparato de medida: ohmetro
9.2 Ley de Ohm
La intensidad de una corriente que recorre un circuito eléctrico es directamente
proporcional a la tensión aplicada en sus extremos e inversamente proporcional a la
resistencia del circuito.
I=V/R
9.3 Potencia eléctrica
P = I xV
Se mide en watios (W) → 1000 W= 1 KW
Es el producto de la tensión entre los extremos del circuito por la intensidad eléctrica
que lo recorre.
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9.4 Conceptos
Sobrecarga: aumento de la corriente que recorre un circuito sobre el valor normal
correspondiente.
Cortocircuito: unión de dos cables, entre los que existe una diferencia de potencial.
Cortacircuito: interrupción del paso de corriente eléctrica a través de un circuito
eléctrico.
Imanes: sustancias capaces de atraer hierro y sus derivados.
Tienen dos polos, Norte y Sur.
Polos del mismo signo: se repelen.
Polos de distinto signo: se atraen.
Tipos de imanes:
- Imán natural: magnetita (mineral)
- Imán artificial: trozo de acero al que se le frota con un imán o se le pone en
contacto con un imán, adquiriendo de esta manera las propiedades de imán.
- Electroimán: a un núcleo de acero o hierro dulce se le enrolla un cable aislado y
por el que se le hace pasar una corriente eléctrica.
Campo magnético: zona del imán donde manifiesta su fuerza de atracción. Las líneas de
fuerza van del polo N al polo Sur, regresando por el interior hacia el N.
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Inducción (Ley de Faraday): Si entre los polos de un imán movemos una varilla de
cobre alternativamente, en ella se va a generar una corriente eléctrica.
Si hacemos girar en el campo magnético una espira de hilo conductor de modo que
corte las líneas de fuerza, en el hilo conductor se genera una corriente eléctrica.
El generar corriente eléctrica de esta manera es lo que se denomina “inducción”.
9.5 Equipo eléctrico de las máquinas:
-
Generadores: generan la corriente eléctrica. Dinamo, alternador.
Acumuladores: almacenan la corriente eléctrica. Batería.
Circuitos de alumbrado.
Circuito de carga, almacenamiento y arranque: interruptor de arranque,
generador, regulador, batería, motor de arranque, calentadores.
Circuito de control y seguridad: lámparas testigo, claxon, termómetros,
indicadores de nivel, caja fusibles.
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9.6. LA BATERÍA
Se entiende por batería a todo elemento capaz de almacenar energía eléctrica para ser
utilizada posteriormente.
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Los elementos que forman una batería se ven el la figura de arriba. El liquido que hay dentro de
la batería, se llama electrólito esta compuesto por una mezcla de agua destilada y acido
sulfúrico, con una proporción del 34% de acido sulfúrico y el resto de agua destilada. El nivel
del electrólito debe de estar un centímetro por encima de las placas.
Acoplamiento de baterías (unión)
Para conseguir mayores tensiones (V) o una capacidad de batería (Amperios-hora Ah) distintos
a los estándares que tienen las baterías que encontramos en el mercado, se utiliza la técnica
de unión de baterías: Esta unión puede ser mediante:
- Acoplamiento serie
- Acoplamiento paralelo
- Acoplamiento mixto
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El acoplamiento serie tiene como característica principal que se suman las tensiones de las
baterías y la capacidad permanece igual. Como punto a tener en cuenta en este acoplamiento
es que la capacidad de la batería (Ah) debe ser la misma para todas las baterías. Si una de
ellas tuviera menor capacidad, durante el proceso de carga de las baterías, este elemento
alcanzaría la plena carga antes que los demás por lo que estaría sometido a una sobrecarga,
cuyos efectos pueden deteriorar la batería. También durante el proceso de descarga la batería
de menor capacidad se descargara antes por lo que se pueden sulfatar sus placas.
El acoplamiento paralelo tiene como característica principal que se suman las capacidades
de la batería manteniendose invariable las tensiones. Como punto a tener en cuenta en este
acoplamiento es que todas las baterías deben de tener igual valor de tensión (V) en sus bornes
de no ser así la de mayor tensión en bornes se descargara a través de la de menor.
El acoplamiento mixto consiste en unir baterías en serie con otras en paralelo para así
conseguir así la suma de las ventajas de cada uno de los acoplamientos.
Comprobación de carga de una batería.
Para comprobar el estado de carga de una batería se usa un densímetro o pesa-acidos (figura
de abajo). Está constituido por una probeta de cristal, con una prolongación abierta, para
introducir por ella el liquido medir, el cual se absorbe por el vació interno que crea pera de
goma situada en la parte superior de la probeta. En el interior de la misma va situada una
ampolla de vidrio, cerrada y llena de aire, equilibrada con un peso a base de perdigones de
plomo. La ampolla va graduada en unidades densimetricas de 1 a 1,30.
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La forma de medición con este aparato: se introduce su extremo abierto por la boca de cada
vaso como se ve en la figura de arriba derecha, aspirando una cantidad de liquido suficiente
para elevar la ampolla y leer directamente sobre la escala graduada, al nivel del liquido, la
densidad correspondiente a cada vaso. Hecha la lectura, se vuelve ha introducir el liquido en el
elemento o vaso de la batería.
Hay densimetros que la escala de valores en vez de números la tiene en colores.
Las pruebas con densimetro no deben realizarse immediatamente después de haber rellenado
los vasos con agua destilada, sino que se debe esperar a que esta se halla mezclado
completamente con el ácido.
Un buen rendimiento de la batería se obtiene cuando la densidad del electrólito esta
comprendida entre 1,24 y 1,26. Para plena carga nos tiene que dar 1,28. Si tenemos un valor
de 1,19 la batería se encuentra descargada.
También se puede comprobar la carga de una batería
con un voltímetro de descarga, especial para este tipo
de mediciones que dispone de una resistencia entre las
puntas de prueba de medir. Este voltímetro tiene la
particularidad de hacer la medición mientras se provoca
una descarga de la batería a través de su resistencia.
La medición se debe hacer en el menor tiempo posible
para no provocar una importante descarga de la
batería.
Los valores de medida que debemos leer en el voltímetro son los siguientes:
- Si la batería no se utilizado en los últimos 15 minutos, tendremos una tensión por vaso de 2,2
V si la batería está totalmente cargada, 2 V si esta a media carga y 1,5 V si esta descargada.
- Si la batería se está sometiendo a descarga, tendremos una tensión de por vaso de 1,7 V si la
batería está totalmente cargada, 1,5 V si está a media carga y 1,2 V si esta descargada.
Ejemplo: 2,2 V. x 6 vasos = 13,2 V. Esta tensión mediríamos cuando la batería lleva más de 15
minutos sin utilizarse y está totalmente cargada.
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Carga de baterías
Antes de cargar una batería se debe comprobar
que esté limpia superficialmente y el electrólito
debe estar a su nivel correspondiente. Se deben
destapar los vasos y mantenerlos abiertos
durante la carga y hay que respetar las
polaridades a la hora de conectar la batería al
cargador.
El cargador de baterías (visto en la figura) hay
que regularlo a una intensidad de carga que será
un 10% de la capacidad nominal de la batería que
viene expresado en amperios-hora (A-h) por el
fabricante. Por ejemplo para una batería de 55 Ah la intensidad de carga será de 5,5 A,
comprobando que la temperatura interna del
electrólito no supera e valor de 25 a 30 ºC. La
carga debe ser interrumpida cuando la
temperatura de uno de los vasos centrales
alcance los 45 ºC y reemprendida de nuevo
cuando se halla enfriado.
Cada vez que hay que desconectar una batería primero se quita el cable de masa o
negativo y después el cable positivo, para conectar la batería al revés primero se
conecta el cable positivo y después el cable de masa.
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9.7 LA DINAMO
Misión: abastecer a la batería de corriente eléctrica continua y demás elementos del
sistema eléctrico.
Funcionamiento: Está basado en el principio de inducción, en este caso se hace girar el
inducido (espiras) dentro del campo magnético creado por unos electroimanes, estas
espiras denominadas inducido, finalizan en unas delgas formando lo que es el colector,
sobre éste se apoyan las escobillas cuya misión es la de recoger la corriente generada.
La dinamo es accionada por el cigüeñal mediante una correa que une la polea del
cigüeñal con la polea de la dinamo.
El inducido es móvil y es accionado por el cigüeñal.
El inductor es fijo y está constituido por dos imanes y dos bobinas inductoras por las
que pasa corriente eléctrica, de esta manera tendremos un electroimán.
Entre la dinamo y la batería se coloca el disyuntor cuya misión es la de permitir el paso
de la corriente eléctrica en un sentido, es decir, a la batería y no de la batería a la
dinamo.
También está el regulador, este elemento es el encargado de mantener el voltaje e
intensidad de la dinamo, ya que al incrementar la velocidad de giro aumenta el voltaje
con lo que el regulador es una resistencia variable que hace disminuir la corriente que
recorre al inductor, es decir, se reduce el magnetismo.
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9.8 El Alternador
Misión: Abastecer de corriente eléctrica continua a la batería y demás circuitos
eléctricos. Transforma la energía mecánica en energía eléctrica.
Características:
- Es más corto y de mayor tamaño que la dinamo.
- El alternador produce corriente eléctrica a menor régimen de revoluciones, pudiendo
cargar la batería incluso a ralentí.
Constitución:
1. Inducido o estator: es fijo y está constituido por tres series de espiras que forman
tres bobinas conectadas en estrella, es decir, cada uno de los extremos de la
bobina se conecta a la salida de la corriente, mientras que los otros extremos de
las bobinas se unen entre sí.
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2. Inductor o rotor: está formado por un conjunto de imanes y en cuyo interior se
encuentran las bobinas inductoras, éstas son alimentadas por corriente continua
de excitación a través de unas escobillas con el objetivo de formar el campo
magnético del electroimán.
3. Rectificador o puente de diodos: su misión es la de dejar pasar la corriente en un
sentido, convirtiendo de esta manera la corriente alterna en continua.
4. Anillos colectores: donde se apoyan las escobillas.
5. Escobillas: por donde pasa la corriente de excitación.
6. Regulador: regula el amperaje y el votaje.
7. Ventilador: se utiliza para refrigerar el alternador.
Funcionamiento:
El inductor es arrastrado por el motor del vehículo y alimentado por corriente a través
de las escobillas, de esta manera se genera en el inductor un campo magnético que al
girar hace que los bobinados del estator (inducido) corten las líneas de fuerza del campo
magnético,produciendose una inducción electromagnética que hace que aparezca una
corriente eléctrica en el estator o inducido. La corriente eléctrica generada es de tipo
alterna pero al pasar por el rectificador o puente de diodos esta es transformada en
corriente continua.
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9.9 El motor de arranque
Misión: hacer girar el cigüeñal para que los pistones realicen el ciclo de
funcionamiento. Transforma la energía eléctrica en energía mecánica.
Constitución:
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Funcionamiento del relé:
-
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-
Al ser un electroimán su campo magnético desplaza el núcleo puenteando la
placa a los contactos, pasando de esta manera la corriente eléctrica de la batería
al motor de arranque.
Por otro lado el desplazamiento del núcleo hace bascular la horquilla,
consiguiendo el desplazamiento del piñón, engranándose con la corona del
volante de inercia, transmitiendo el movimiento del motor de arranque al
cigüeñal.
Cuando el interruptor se deja de accionar el campo magnético desaparece y la
acción del muelle empuja a la horquilla en sentido opuesto, desacoplando el
piñón con la corona del volante de inercia y cortando el paso de corriente
eléctrica al motor de arranque.
Funcionamiento del motor de arranque
Está basado en la creación de dos campos magnéticos del mismo signo o polaridad,
enfrentados entre sí ,estos campos magnéticos se consiguen al pasar corriente
eléctrica a las bobinas del estator y a las bobinas del inducido al mismo tiempo.
Un campo se crea al pasar corriente eléctrica a las bobinas del estator y el otro al
pasar corriente eléctrica a las bobinas del rotor a través de las escobillas.
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