E y E Automotriz-1 (Internacional)

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  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

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    Una edicin de Mxico Digital Comunicacinna edicin de Mxico Digital Comunicacinwww.mecanica-facil .comww.mecanica facil .com

    Principios bs ico s de la e lectr icidad y la e lectrnica en el auto m vil Cond uctore

    aislante s y semicond uctores Concept os de co rriente, resistencia y volta je Ley d

    Wat t Ley de Ohm Circuitos bs ico s y sus conexiones Eleme ntos b sicos dsistema elctrico Elemento s bsicos del sistema electrnico

    PRINCIPALES TEMAS

    ELECTRNICA Y ELECTRICIDAD

    utomotrizto otr z

    Mxico: $35.00 No. 1

    6 71355 00334 5

    0 1

    Para estudiantes, aficionados y profesionales mecnicos

    En este nmero:LOS CONCEPTOSBSICOS DE LAELECTRNICA

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

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    www.mecanica-facil.com

    Captulo 1

    2

    En los siguientes nmeros

    Practicaremos los

    conocimientos bsicos

    explicados en esta

    primera entrega

    Mediciones prcticas con el

    multmetro automotriz

    Cmo

    interpretar los

    diagramas y

    manuales

    electrnicos

    Diagnstico a

    bordo

    utilizando el

    escner

    Y muchos temas ms!

    Los sistemas de

    inyeccin

    electrnica en la

    prctica (Fuel

    Injection)

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    Contenido

    UNA OBRA DE:

    www.mecanica-facil.com

    Captulo 1. Los pr imeros conocimientos

    Un poco de historia ............................................................................................. 3

    La electricidad .................................................................................................... 8

    La electrnica .................................................................................................... 12

    Captulo 2. Principios bsicos

    Corriente ........................................................................................................... 14

    Resistencia ........................................................................................................ 15

    Voltaje ............................................................................................................... 16

    Ley de Watt o de la potencia .............................................................................. 17

    Ley de Ohm ....................................................................................................... 18

    Leyes de Kirchhoff ............................................................................................ 19

    Leyes del magnetismo ...................................................................................... 20

    Captulo 3. Circuitos

    Circuitos bsicos ............................................................................................... 22

    Problemas bsicos de los circuitos ................................................................... 23

    Conexin de circuitos ........................................................................................ 24Conexin de componentes ............................................................................... 25

    Captulo 4. Elementos bsicos d el sistema elctrico

    Elementos generadores de energa .................................................................. 32

    Elementos acumuladores de energa ............................................................... 32

    Elementos conductores y conectores .............................................................. 33

    Elementos de proteccin ................................................................................... 36

    Elementos consumidores .................................................................................. 37

    Captulo 5. Elementos bsicos del sistema electrnico

    Conceptos bsicos sobre semiconductores ..................................................... 41

    Principios de la electrnica digital ..................................................................... 42

    Unidad de control electrnico ECU ................................................................... 46

    Sensores ........................................................................................................... 47

    Actuadores ........................................................................................................ 48

    Direccin generalJos Luis Orozco Cuautle([email protected])

    Direccin editorialFelipe Orozco Cuautle([email protected])

    Administracin y mercadotecnia

    Javier Orozco Cuautle([email protected])

    Gerencia de distribucinMa. De los n geles Orozco Cuautle([email protected])

    CREDITOS DE ESTA EDICIN

    Concepto y direccin editorialJuana Vega Parra

    Asesores tcnic os de la materiaLen Felipe Lpez GomiciagaLeopoldo Parra ReynadaAr man do Mata Do mn guez

    Concepto y realizacin grficaVernica Franco Snchez

    Apoyo en diseo grficoNorma Clementina Sandoval Rivero

    Redaccin y correccin de estiloVctor Manuel Garca Santiago

    Todas las marcas y nombres registrados que secitan en esta obra, son propieda d de sus respectivascompaas. Aqu slo se citan con fines didcticosy sin ningn propsito comercial de los no mbres ymarcas como tales.

    El autor y los editores de esta obra, no seresponsabilizan por posibles daos en algn equipo,derivado de la aplicacin de la informacin aqusuministrada. El lector es responsable de la maneraen que usa esta informacin.

    Distribuidor InternacionalInternational Graphics & Printing Co.

    Impreso y encuadernado por:R.R. Donnelley Argentina S.A.Ruta Panamericana Km. 36.7

    Garin-Bs. - A rgentinaImpreso en Argentina 2005

    Distribucin InternacionalAr gen ti na: Editorial Conosur: Sarmiento No.1452 1o. Piso Oficina A, C1042ABB,Buenos [email protected].: (5411) 4374-9484Fax: (5411) 4374-3971

    Capital:Vaccaro Snchez Av.V. Sarfield 1857, Cap.Interior:Distribuidora Bertrn S.A.C.- Av. VlezSarfield 1950 (1285), Buenos Aires.Bolivia: Agencia Moderna Ltda.Mxico: Distribuidora Intermex S.A de C.V.Chile: Distribuidora Alfa, S.A.Colombia:Distribuidoras UnidasVenezuela:Distribuidora ContinentalEcuador:Distribuidora AndesPer:Distribuidora Bolivariana S.A.Paraguay:Selecciones S.A.C.Uruguay:Distribuidora Careaga

    Editado por:Mxico Digital Comunicacin, S.A. de C.V.(www.mdcomunicacion.com)Sur 6 No. 10, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec,Estado de MxicoTel. (5)7-87-35-01; Fax (5)[email protected]

    ISBN:970-779-038-5Clave:1170

    Derechos reservados 2005.Prohibida su reproduccin total o parcial de esteejemplar, as como su tratamiento informticoy transmisin de cualquier forma o medio, seaelectrnico, mecnico o fotocopia, sin el permisoprevio y por escrito del titular de los derechos.

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    Comencemos esta obra preguntndonos cmo es un automvil mo-

    derno. Si lo miramos desde el punto de vista de su funcin bsica, que

    es el transporte de personas, no podemos decir que haya cambiadomucho desde los primeros diseos ya funcionales a principios del si-

    glo XX; pero si lo miramos desde el punto de vista de su tecnologa,

    nos queda claro que de unos 30 aos a la fecha ha evolucionado en

    forma radical.

    Algunos expertos en la historia del automvil, tienden a afirmar que

    el impulso de esta revolucin tecnolgica, se deriv de la crisis petro-lera de la dcada de 1970, que oblig a los fabricantes a replantearse

    el diseo de los motores, con el propsito de hacerlos ms eficientes

    en el consumo de energa. Tambin tienden a valorar el uso intensivo

    de materiales plsticos y de refinados sistemas de transmisin, entre

    diversos adelantos; pero lo cierto es que, de manera paralela, se vena

    produciendo una revolucin que terminara por modificar nuestras

    formas de produccin, de comunicacin y entretenimiento. Nos re-ferimos a la revolucin de la computadora.

    Hoy, todo automvil incluye una computadora como centro de go-

    bierno de las acciones mecnicas que producen finalmente su funcinbsica: el transporte de personas. Y por eso, hoy es imprescindible que

    actualicemos nuestros conocimientos de mecnica automotriz; y eso

    es lo que nos proponemos con esta serie de fascculos cuyo nmero1 tiene usted en sus manos.

    En esta primera entrega, exponemos los principios bsicos de la

    electricidad y la electrnica; los conceptos de conductor, aislante y se-

    miconductor; las nociones de corriente, resistencia y voltaje; las leyes

    de Watt y Ohm; los elementos bsicos de los sistemas elctrico y elec-

    trnico; etc. Todos estos temas sern fundamentales en los fasccu-los posteriores, en los cuales el enfoque ser decididamente prctico,

    pero haciendo referencia a esta primera gua; de ah la importancia de

    su estudio cuidadoso. As que manos a la obra!

    Introduccin

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    Los primeros conocimientos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    LOS P RIMEROS

    CONOCIMIENTOS

    Electrnica y mecnica automotriz:un matrimonio para siempre

    Durante mucho tiempo, la electrnica y la mecnicaautomotriz fueron disciplinas desconocidas entre s.

    Pero hace unos 18 aos o poco ms comenz el boom

    de los dispositivos electrnicos, y de entonces a la fe-

    cha los automviles han incorporado innovaciones di-

    versas en materia de seguridad, confort y ecologa.Qu fue lo que propici ese boom? Desde nuestro

    punto de vista, fueron dos circunstancias principaleslas que impulsaron el matrimonio indisoluble entre el

    automvil y la electrnica:

    1. Por una parte, la crisis de los altos precios del petr-

    leo de los aos 1970, asociada al deterioro ambien-

    tal, oblig a los gobiernos a establecer normas para

    el ahorro de energa y el control de emisiones.

    2. Por otra parte, la tecnologa electrnica alcanz ungrado de madurez tal que le permiti a los fabri-

    cantes incorporar sistemas de encendido e inyec-

    cin electrnica, control de frenos y estabilidad,

    alarmas, etc.

    El hecho es que hoy no se concibe un automvil sinel uso de dispositivos electrnicos. Y, por lo tanto,

    tambin es un hecho contundente que ya no podemos

    ofrecer un servicio de calidad a nuestros clientes si no

    conocemos las bases mnimas de la electrnica.

    No es tan difcil como parece

    Si nos llegan a parecer complejos los fundamentos de

    la electrnica, es por que quizs no hemos tenido la

    oportunidad de estudiarlos desde un punto de vista

    prctico. Cierto que quien estudia por primera vez

    conceptos como voltaje, resistencia, corriente, leyes

    C

    aptulo

    1

    de Ohm y Watt, etc., se le puede hacer difcil su com-

    prensin, sobre todo si ha pasado su vida profesional

    en reas exclusivamente mecnicas. Pero tambin es

    cierto que la prctica hace al maestro y que, por lo

    tanto, slo es cuestin de poner manos a la obra paradominar estos temas que a algunos colegas les ha cau-

    sado dolor de cabeza. Es, precisamente, el trabajo que

    pretendemos en esta obra: hacer que usted apren-

    da los conceptos desde un punto de vista prctico,pero cabe hacer una advertencia.

    En la presente Gua Rpida, se asientan los fun-damentos de fascculos posteriores, cuyo enfoque serdecididamente ms prctico. Es por ello que debe

    hacer una lectura cuidadosa, para asimilar concep-

    tos que posteriormente le sern de gran utilidad. Por

    ejemplo, si usted conoce los fundamentos de los se-

    miconductores, comprender sin problemas la lgica

    de funcionamiento de una computadora automotriz;

    si est revisando conectores, tendr que medir resis-tencia y continuidad o cuando revise sensores, tendr

    que medir voltaje; etc.

    As que lo invitamos a considerar este primer fas-

    cculo como la puerta que le garantiza la entrada al

    mundo de la electrnica automotriz.

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    Captulo 1

    Electrnica y electricidad automotriz4

    1893El alemn Rudolf Diesel

    obtiene la patente para

    un motor de combustin

    interna que trabajasin bujas y dispone de

    autoencendido.

    1895La empresa francesa

    Michelin ofrece

    neumticos desmontables

    para automviles.

    1897Se incorpora

    el cambio de

    velocidades en

    el volante.

    1898Se instalan primitivos

    amortiguadores para el

    descanso de la espalda de

    los conductores.

    1899Nikolaus Drkop fabrica

    autos de competencia

    con transmisin a

    base de cadenas, un

    avance que en breve se

    impondra.

    1901En la empresa Benz se monta el

    motor en la parte delantera y la

    traccin se efecta a travs de las

    ruedas traseras.

    El empresario berlins Franz

    Sauerbier desarrolla y construye un

    radiador de tubos con aletas.

    Se inicia el uso de la gasolina como

    combustible.

    1902La empresa alemana Drkopp

    construye el primer motor de

    seis cilindros.

    La empresa estadounidense

    Packard registra una patente

    para la disposicin en H del

    cambio de marchas, la cual

    se impone como estndar en

    todos los automviles a nivel

    mundial.Johns Barnard incluye el cam-

    bio semiautomtico.

    1906La empresa elctrica

    AEG agrega un

    encendedor de puros

    como accesoriode lujo para el

    automvil.

    1909La empresa

    Bocklenberg &

    Motto comienza a

    producir cerraduras

    para la industria

    automovilstica.

    1880

    1893

    1895

    1897

    1898

    1899

    1901

    1902

    1906

    1909

    1880Karl Benz consigue una

    patente que le identifica

    como creador del primer

    automvil capaz de

    moverse por s mismo con

    un motor de combustin

    interna.Se incorpora el uso del

    neumtico.

    Abarcar el desarrollo de los automviles en todos sus aspectos, nos llevara

    mucho tiempo; sin embargo, aqu tratamos de brindar de forma resumida

    algunos datos sobre los avances tecnolgicos que repercutieron en el

    desarrollo del automvil y que contribuyeron a lograr lo que es hoy en da,con especial nfasis en las innovaciones de tipo elctrico y electrnico.

    Un poco de historia

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    Los primeros conocimientos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    1910Se integran por

    primera vez

    frenos a las cuatro

    ruedas.

    1913Aparece el

    encendido por

    bobinas y las bujas

    propiamente dichas.

    1916Willis-Kinght ofrece

    limpiaparabrisas

    mecnicos.

    Delco aporta el

    sistema de encendido

    de alimentacin por

    batera.

    1917

    A Wills Saint Claire debemoslos faros de marcha

    atrs que se conectan

    automticamente.

    1921Duesenberg presenta los

    frenos hidrulicos en las

    cuatro ruedas y el motor

    OHC Straight 8.

    1923La General Motors

    lanza al mercado una

    gasolina con plomo (ethyl

    gasoline)que evita que el

    material de los motores

    se pique.

    1924Chrysler lanza un auto que incluye

    innovaciones como el motor

    de alta compresin, tapa de

    cilindros desmontables, bomba de

    combustible que funcionaba por

    vaco, motor con presin de aceite

    en cada componente, cigeal

    de siete bancadas, carburador

    con filtro de aire, filtro de aceite

    reemplazable y frenos hidrulicos

    en las cuatro ruedas.

    1925Para continuar con la

    poltica de constantes

    innovaciones se aade el

    balanceador armnico al

    cigeal del motor, paraaumentar el rendimiento.

    1929Chrysler adapta a sus

    modelos un carburador

    ms eficiente e

    introduce la floating

    power, conocido

    como soporte de motor

    flotante.

    1931Mercedes revoluciona la

    fabricacin de automviles

    al iniciar la suspensin

    independiente en las cuatro

    ruedas.

    Chrysler tambin introdujo el

    avance automtico de chispa

    por vaco y la rueda libre.

    1910

    1913

    1916

    1917

    1921

    1923

    1924

    1925

    1929

    1931

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    Captulo 1

    Electrnica y electricidad automotriz6

    1939

    1942

    1946

    1951

    1952

    1956

    1958

    1964

    1967

    1968

    1939Oldsmobile impone el cambio

    automtico Hydramatic.

    Las opciones de conduccin

    son hacia adelante, hacia

    atrs, punto muerto y una

    marcha especial para subidas

    pronunciadas.

    Chrysler anuncia el sper

    pulido, un mtodo por el cual

    las piezas mviles del motor se

    pulan casi como espejos para

    minimizar la friccin.

    Se patenta la caja

    semiautomtica fluid drive.

    1942

    De Soto introduce unos

    faros que se escondan

    con una lmina.

    1946Un botn reemplaza

    el viejo pedal para

    encender el motor.

    1951

    Chrysler irrumpe

    con el motor ms

    poderoso en Amrica,

    el legendario Hemi V8,

    con la revolucionaria

    cmara de combustin

    hemisfrica o motor de

    alto rendimiento.

    Se ofreci la primera

    direccin hidrulica

    de la historia llamada

    Hydraguide.

    1952Dunlop desarrolla un freno

    de disco que se montar por

    primera vez en un Jaguar de

    carreras.

    Se incorpora la inyeccin de

    combustible, cuya principal

    virtud es reducir su consumo.

    Se fabrican carroceras de fibra

    de vidrio.

    1956

    La transmisin a

    botn es ahora parte

    de la lnea Chrysler,

    junto con la opcinde un tocadiscos de

    45 revoluciones por

    minuto.

    1958Otra innovacin de

    Chrysler, que nos acom-

    paa hasta nuestros

    das, es el control de

    crucero.

    1964

    Los cinturones de

    seguridad se imponen

    en todos los vehculos

    fabricados en Estados

    Unidos.

    1967Se fabrica el primer

    automvil con

    carrocera hechatotalmente de

    materiales plsticos.

    1968

    La firma Ford instala

    en sus vehculos

    americanos el ABS,

    sistema antibloqueo

    de los frenos.

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

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    Los primeros conocimientos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    1969

    1971

    1976

    1977

    1985

    1986

    1990

    1995

    1993

    1969Chrysler introducecomo equipo

    optativo la

    primera luz de alta

    intensidad para el

    manejo nocturno.

    1971Es Australia donde

    se obliga, por

    primera vez en

    el mundo, a usar

    el cinturn de

    seguridad.

    1976El motor utiliza

    sensores de chispa

    y una computadora

    para el control de

    emisiones.

    1977Saab, en un intento por

    cumplir con las leyes

    anticontaminacin suecas,

    se convierte en el primer

    fabricante que monta la

    turbo alimentacin en unvehculo de tipo familiar.

    1985Es obligatoria la tercera

    luz de freno en todos los

    vehculos que transitan porEstados Unidos. En Europa se

    impondra paulatinamente.

    El debate anticontaminacin

    trae la implantacin del

    catalizador por parte de las

    fbricas alemanas.

    1986Se arma el primer automvil

    con direccin integral en las

    cuatro ruedas. Con eso se

    reduce el radio de giro en

    casi un metro.

    1990Chrysler New Yorker

    fue el primer automvil

    estadounidense conbolsas de aire como

    equipamiento estndar.

    1993

    Se disea el automvil cab

    forward, que se basaba en la

    idea de llevar las ruedas hacia

    los extremos de la carrocera

    para una mxima proteccin en

    caso de accidente.

    1995Se instituye la bolsa de aire

    frontal como innovacin para

    la seguridad pasiva. En 1996 se

    incluye tambin la de tipo lateral

    y un ao despus la que evita

    golpes en la cabeza.

    Aunque su origen procede de los

    radares, se incorpora el sistema

    de navegacin por computadora

    GPS que se conecta a un satlite.

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    10/52

    Captulo 1

    Electrnica y electricidad automotriz8

    La electricidad

    Como ya comentamos anteriormente,

    el nacimiento del automvil no invo-

    lucr aspectos de tipo elctrico ni elec-

    trnico.

    Sin embargo, tanto la necesidad

    como el progreso continuo de la tecno-loga han ayudado a la creacin y mejora

    de un elevado nmero de accesorios y

    dispositivos que poco a poco se han in-

    corporado al mundo del automvil. Ac-

    tualmente podemos decir que, aproxi-

    madamente ms de 35 por ciento de los

    componentes de un automvil son detipo elctrico y electrnico.

    Primero nos ocuparemos de loscomponentes elctricos y empezaremos

    por definir qu es la electricidad.

    La electricidad es un fenmeno

    asociado al movimiento y flujo de los

    electrones de un tomo a travs de unelemento conductor. Ahora bien, este

    movimiento es posible slo si a dicho

    conductor se le aplica una fuerza espe-

    cial llamada fuerza electromotriz (figu-

    ra 1.1).Ahora bien, un dispositivo elctrico

    aprovecha la energa o potencia que lesuministra una carga elctrica para eje-

    cutar un trabajo mecnico, producir luzo calor (pensemos en un faro, una bobi-

    na, un alternador o una batera).

    En este captulo empezaremos por

    comprender las bases tericas del com-

    portamiento de la electricidad y las prin-

    cipales leyes que condicionan su funcio-

    namiento; esto con el fin de brindar atodos aquellos estudiantes y profesiona-

    les tcnicos, la posibilidad de reafirmar

    o actualizar sus conocimientos bsicos

    y as comprender ms adelante la fun-

    cionalidad e importancia de los compo-

    nentes elctricos y electrnicos.

    La materia

    Para empezar con nuestros estudios de-

    bemos entender algunos conceptos b-

    sicos, iniciemos por ver cmo se com-

    pone la materia.

    La materiaes todo aquello que po-demos ver, sentir, medir o usar y que

    ocupa un lugar en el espacio; sta exis-

    te en tres estados fsicos: slido, lquido

    y gaseoso. En el caso de un automvil,

    por ejemplo los metales del motor sonslidos, el lquido refrigerante, la gaso-

    lina y el aceite, son lquidos y el aire queaspira un motor y el escape del mismo,

    son materia gaseosa.

    Elementos y compuestosIndependientemente del estado en quese encuentre (lquido, slido o gaseoso),

    la materia est constituida por formas

    bsicas cada vez ms pequeas; de talmanera que, por ejemplo, podemos de-

    cir que un rbol est formado por ho-

    jas, pero en sentido estricto, las partes

    elementales de las mismas hojas son ex-traordinariamente ms pequeas.

    A estas partculas se les llama mol-culas, es un trmino usado para desig-nar la parte ms pequea de cualquier

    Existen fenmenos

    naturales que

    dan origen a la

    electricidad y a

    sus efectos ms

    importantes, como

    por ejemplo la luz

    elctrica, el calor,

    el movimiento de

    maquinaria, etc.

    Figura 1.1

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    11/52

    Los primeros conocimientos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    compuesto que conserve sus propieda-des fsicas y qumicas; a su vez, las mo-

    lculas estn compuestas por elementos

    an ms pequeos llamados tomos,mas stos ya no conservan las caracte-

    rsticas originales.

    Cuando una sustanciacontieneto-mos de un solo tipo, se le denominaelemento; y a la sustancia que contienetomos de dos o ms tipos, se le llama

    compuesto.

    tomosEl tomo est compuesto por tres par-

    tes bsicas: electrones con carga nega-tiva (-), protones con carga positiva (+)

    y los neutrones sin carga.

    Los electrones giran alrededor delncleo en orbitales o niveles de ener-

    ga, los protones y neutrones dentro de

    un ncleo parecido a un sistema solar

    en miniatura.

    Aunque los tomos de un elemento

    son diferentes de los tomos del resto

    de los elementos, cada uno tiene las mis-mas partes bsicas que permiten que los

    tomos de un elemento se unan con los

    tomos de otro o se combinen.

    Este comportamiento de los to-

    mos son las bases de la electricidad. Es

    decir, la capacidades de algunos mate-

    riales para conducir la electricidad y lacapacidad de otros para aislarla, est re-

    lacionada directamente con su estruc-tura atmica (figura 1.2).

    Comentariodel especialista

    Elementos:Sustanciaformada por tomos de

    un mismo tipo y que no

    puede ser descompuesta

    o dividida por medios

    qumicos ordinarios.

    Molculas:Son la

    partcula ms pequea

    de una sustancia, que

    conserva sus propiedades

    qumicas especficas.

    Compuestos: Es la

    combinacin de dos o ms

    elementos a travs de la

    unin de sus tomos que

    comparten los electrones

    que hay en su ltima

    capa.

    Mezclas:Son la unin

    de dos o ms elementos

    que se unen fsicamente

    pero que no comparten

    electrones.

    Todas las cosas estn formadas por tomos. Son tan pequeos, que diez millones de ellos

    formados en fila medirn solamente un milmetro.

    Para el estudio de electricidad y la electrnica, slo nos interesan los electrones

    ubicados en la ltima capa de cada tomo, conocida como capa de valencia; estos

    electrones son los que determinan las propiedades fsicas y qumicas de los elementos y

    son directamente responsables de producir los fenmenos elctricos.

    El ncleo del tomo

    est formado por

    protones (claros) y

    neutrones (oscuros)

    Electrn

    (todos tienen una

    carga negativa y giran

    a gran velocidad y en

    diferentes rbitas,

    alrededor del ncleo.)

    Figura 1.2

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    12/52

    Captulo 1

    Electrnica y electricidad automotriz10

    Ley de cargas (Ley de Coulomb)

    Debido a que la cantidad de protones en

    el ncleo de un tomo es igual a la can-

    tidad de electrones que giran alrededor

    de l, puede decirse que un tomo est

    en equilibrio constante ya que la sumade sus cargas es igual a cero.

    No obstante, bajo determinadas

    condiciones el tomo puede perder o

    ganar electrones; es decir, los electrones

    (ubicados en la ltima capa del tomo)

    pueden desprenderse por la accin del

    calor o unirse a otro tomo debido auna reaccin qumica.

    Un tomo o un grupo de tomos

    que pierde o gana electrones se carga

    elctricamente y se llama ion.El ionpuede tener carga positiva si pierde

    electrones o negativa si los gana. Esta

    prdida y ganancia de electrones se co-noce como desequilibrio atmico y se

    manifestar como energa elctrica (fi-

    gura 1.3).

    La Ley de Cargas, tambin conoci-

    da como Ley de Coulomb afirma que

    cargas iguales se repelen y cargas dife-

    rentes se atraen. Es decir, si se acer-can dos cuerpos que tienen igual carga

    (sea sta positiva o negativa), tendern

    a separarse; en cambio, si se acercan

    dos cuerpos que difieren en su carga

    (una positiva y otra negativa), tendern

    a atraerse (figura 1.4).

    +++

    += Cero

    Este tomo se encuentra

    en equilibrio, puesto

    que contiene 4 protones

    (con carga positiva) y 4

    electrones (con carga

    negativa)

    Dos cuerpos no se atraen ni

    se repelen cuando poseen

    carga neutra.

    +++

    +

    4 protones y

    2 electrones

    4 protones y

    6 electrones

    Este tomo se encuentra cargado

    positivamente, debido a un dficit

    de electrones.

    Este tomo se encuentra cargado

    negativamente, debido a un

    exceso de electrones.

    = (++) = (--)

    Equilibrio atmico

    Iones

    ++

    +

    +

    Ley de cargas

    Dos cuerpos se atraen cuando

    poseen cargas diferentes (una

    positiva y una negativa).

    Dos cuerpos se repelen

    cuando tienen cargas

    iguales.

    Figura 1.4

    Figura 1.3

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    13/52

    Los primeros conocimientos

    1Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Teoras de la corriente elctrica

    Histricamente existen dos teoras que

    explican cmo fluye la corriente en un

    circuito, la teora convencional y la teo-

    ra del electrn. La teora convencionalestablece que la corriente en un circui-

    to fluye a partir de su terminal positiva

    hacia la terminal negativa. La teora del

    electrn establece que el flujo electr-

    nico en un circuito fluye desde la ter-

    minal negativa hacia la terminal positi-

    va. En la actualidad, con el desarrollode los sistemas electrnicos modernos,

    para explicar el flujo o trayectoria de la

    corriente en los automviles, se prefie-

    re usar la teora del electrn (de menosa ms).

    Conductores, aislantesy semiconductores

    Antes de que prosigamos, es necesario

    hacer un parntesis para hablar de los

    tipos de materiales que existen, segn

    su capacidad, para permitir el flujo de

    una corriente elctrica. El movimientode corriente, est determinada por la

    estructura atmica de ciertos elemen-

    tos, veamos.

    ConductoresA los materiales que tienen tres o menos

    electrones de valencia y que necesitanpoca fuerza para mover los electrones

    libres se les llama conductores, y tienen

    la propiedad de permitir el paso de lacorriente elctrica. Entre stos se cuen-

    tan el oro, la plata, el cobre, el hierro, el

    aluminio y en general todos los metales

    (figura 1.5); existen materiales no met-

    licos capaces de conducir la electricidad

    (el carbn, por ejemplo).

    No conductores o aislantesLos materiales que tienen cinco o mselectrones de valencia son malos con-

    ductores porque se necesita ms fuer-

    za para mover los electrones de la capa

    exterior de un tomo a otro. A los ma-

    teriales que no permiten el paso de la

    corriente elctrica se les denomina ais-

    lantes. La mayor parte de los gases sonbuenos aislantes, al igual que la madera,

    vidrio, papel, cermica, la mica, el pls-

    tico, etctera (figura 1.6).

    SemiconductoresEl tercer tipo de material, resulta ser

    intermedio entre el conductor y el ais-lante; por eso recibe el nombre de se-

    miconductor. Estos elementos cuentan

    slo con cuatro electrones en sus capas

    exteriores y no son ni buenos conduc-

    tores ni buenos aislantes. En ellos la

    corriente elctrica puede fluir slo encondiciones controladas y su capaci-dad de conduccin depende de facto-

    res tales como el grado de impurezas

    que contenga y la temperatura a la que

    se encuentre.

    Los principales semiconductores

    son el silicio y el germanio, que se utili-

    zan para fabricar transistores, circuitosintegrados, diodos, termistores, fotocel-

    das, etctera, y que constituyen la prin-cipal base fsica de los circuitos electr-

    nicos modernos.

    Los materiales aislantes

    ms utilizados en la

    electrnica y electricidad

    son el plstico y el

    caucho.

    Los materiales conductores

    ms utilizados en la

    electrnica y electricidad

    son el cobre y el aluminio.

    Figura 1.5

    Figura 1.6

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    14/52

    Captulo 1

    Electrnica y electricidad automotriz12

    La electrnica

    La electrnica es una rama de la electri-

    cidad que abarca un amplio abanico de

    actividades relacionadas con la genera-

    cin y transmisin de informacin por

    medio de seales elctricas.La puesta en prctica de las teoras

    elctricas toma cuerpo en los denomi-

    nados sistemas electrnicos, los cuales

    manipulan las seales elctricas para ge-

    Componentes activosDispositivos electrnicos o dispositivos fsicos cuya

    seal de salida depende por lo general de una fuente

    de energa externa adicional a la energa propia de la

    seal de entrada. Usualmente son capaces de aportar

    una ganancia, ampliacin o conmutacin de las

    seales elctricas. Los transistores, diodos, circuitos

    integrado, entre otros son ejemplos de este tipo de

    dispositivos.

    Sistemas anlogosy digitales

    Podemos decir que la

    esencia de la electrnicareside en el contenido de

    informacin que trans-portan las seales elc-

    tricas, y un criterio de-

    terminante sera el modo

    de codificar esta infor-

    macin. En general ca-ben dos opciones:

    Componentespasivos y activos

    Los componentes que

    intervienen en los cir-

    cuitos electrnicos se

    clasifican en dos gran-

    des grupos:

    nerar, canalizar y presentar informacio-

    nes de diversos tipos.

    Los sistemas electrnicos estn inte-

    grados por un conjunto de circuitos es-

    pecializados en ciertas funciones. Y a su

    vez, los circuitos estn constituidos porla asociacin de elementos fsicos cuyas

    propiedades determinar el tratamiento

    que recibirn las seales elctricas ma-

    nipuladas. Estos elementos reciben el

    nombre de componentes.

    Componentes pasivosNo aportan una ganancia o un control de las seales

    elctricas que los atraviesan, sino que su actuacin

    se reduce a la puesta en prctica de una propiedad

    elctrica, como puede ser la de almacenar carga

    (condensadores) o presentar una determinada oposicin

    al paso de la corriente (resistores).

    Codificacin analgicaLa codificacin contempla todos y cada

    uno de los valores de la seal original.

    Es decir, la informacin se presenta de

    forma secuencial y continua. De ah

    que su magnitud no se pueda contar

    pero s medir. Los circuitos utilizados

    en estos casos son de tipo lineal,

    capaces de manipular todos los valores

    posibles de una seal.

    Codificacin digitalLa palabra digital viene de dgitos,

    que significa dedos, algo formado

    por niveles o escalas que se pueden

    contar, algo que no es continuo.

    Dado que la amplitud de las seales

    digitales no contiene habitualmente

    informacin, los circuitos utilizados

    para su tratamiento son de tipo no-

    lineal.

    AMPLITUD

    Seal digital TIEMPO

    AMPLITUD

    Seal analgica TIEMPO

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    15/52

    Los primeros conocimientos

    1Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    PRINCIPIOSBSICOS

    Hasta hace poco, era normal pensarque el sistema elctrico de un autom-

    vil contaba nicamente de la batera, el

    alternador, la marcha, el encendido y elsistema de iluminacin. Actualmente

    los sistemas elctricos son mucho ms

    complejos, y han sido complementa-

    dos con sistemas electrnicos que pro-

    porcionan un control ms preciso para

    muchas funciones del vehculo. En los

    automviles de ltimo modelo, los con-troles elctricos y electrnicos integran

    el funcionamiento de todos los siste-

    mas de control de la combustin. De

    igual manera, otros sistemas electrni-

    cos monitorean y controlan los sis-

    temas de frenado, suspensin, los

    instrumentos del tablero, etc.Aunque estos sistemas pu-

    dieran parecer complica-

    dos, todos operan con los

    principios bsicos de

    electricidad, y em los

    cuales nos enfocare-

    mos en este captulo.El profesional tcni-

    C

    aptulo

    2

    co que entiende bien los conceptos yfuncionamiento de voltaje, corriente y

    resistencia, as como de las diferentes

    teoras que las rigen, puede reconocersu funcionamiento en muchos sistemas

    del vehculo y con ello facilitar y asegu-

    rar el trabajo del servicio.

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    16/52Electrnica y electricidad automotriz14

    Captulo 2

    1/2 Ciclo positivo 1/2 Ciclo negativo

    Piconegativo

    Vpnegativo

    0.5 st (s)

    Vp positivo

    Picopositivo

    1 Ciclo

    0

    1

    2

    3

    4

    -1

    -2

    -3

    -4

    Voltaje

    PP

    Corriente o amperaje

    Debemos entender por corriente a la

    cantidad o flujo de electrones que flu-

    yen en un circuito (figura 2.1). Su uni-

    dad de medida es el amperio.Para poder entender su funciona-

    miento es necesario recordar la ley de

    cargas que dice que cargas iguales se re-

    pele y cargas diferentes se atraen. As

    nos es fcil comprender que para crear

    una corriente elctrica en un circuito se

    necesita una carga positiva en un extre-mo y una carga negativa en el otro.

    De esta manera, el electrn libre

    de un tomo que est cerca del extre-

    mo positivo, ser atrado por la cargapositiva; cuando el electrn abandona

    su capa de valencia y se desplaza hacia

    la carga positiva, el tomo queda des-estabilizado (cargado positivamente).

    Los electrones de los tomos cercanos

    se desplazan hacia el extremo positivo

    del circuito, atraidos por las cargas ne-

    gativas en el otro extremo. El resulta-

    do es un flujo de corriente controlado

    que seguir fluyendo mientras existanlas cargas positiva y negativa en los ex-

    tremos opuestos del circuito.

    Tipos de corrienteBsicamente existen dos tipos de co-

    rrientes elctricas: la corriente directa

    y la corriente alterna (figura 2.2).La mayor parte de los dispositivos

    elctricos de un automvil son instru-

    mentos que utilizan corriente directa su-ministrada por la batera; sin embargo,

    la batera se carga con un alternador o

    generador de corriente alterna. La co-

    rriente alterna que proviene del alterna-dor se transforma en corriente directa

    antes de que salga del mismo alternador

    y llegue a la batera.

    Voltaje

    Corriente

    Corriente es flujo o cantidad

    La corrientedirecta (CD)Es aquella corriente

    elctrica en la que

    los electrones viajan

    siempre en una sola

    direccin; ejemplo

    de ella es la que

    proporcionan las pilas,

    los acumuladores y los

    eliminadores.

    Debido a que la

    corriente directa

    puede presentar o

    no variaciones en su

    voltaje, se le divideen tres categoras:

    continua, variable y

    pulsante

    Corriente alternaLa corriente alterna

    (CA) es aquella corriente

    elctrica en que los

    electrones viajan

    primero en un sentido

    y posteriormente

    en otro; por eso el

    voltaje y la polaridaddel circuito cambian

    constantemente.

    Amplitud

    Tiempo

    Tiempo

    Tiempo

    0

    1

    2

    3

    4

    VPP

    0

    1

    2

    3

    4

    VPP

    0

    1

    2

    3

    4

    VPP

    Figura 2.1

    Figura 2.2

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    17/521

    Principios bsicos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Resistencia

    Es la oposicin al paso de la energa

    (electrones). Esta oposicin al flujo de

    corriente provoca que la energa elc-

    trica sea transformada en calor o mo-

    vimiento (figura 2.3). Todos los mate-riales conductores cuentan con cierta

    resistencia a la corriente.

    Estructura atmica

    Los conductores tienen electrones

    libres lo que ocasiona que la corriente

    fluya libremente, en un aislante por

    no tener electrones libres no hay flujo

    electrnico libre.

    CINCO FACTORES QUE DETERMINAN LA MAGNITUD DE

    RESISTENCIA QUE OPONE UN CONDUCTOR

    RESISTENCIA UNIDAD BSICA UNIDADES PARA CANTIDADES UNIDADES PARA CANTIDADES PEQUEAS (SUBMULTIPLOS) GRANDES (MULTIPLOS)

    Ohm m K M (micro ohm) (mili ohm) (kilo ohm) (mega ohm)

    Multiplicador 1 0.000001 0.001 1000 1000000

    TABLA 2.1 EQUIVALENCIAS PARA RESISTENCIAS

    La unidad de medida es el ohm, quese representa con la letra griega ome-

    ga (). En la tabla 2.1 se muestran sus

    equivalencias.

    Resistencia es oposicin

    Corriente

    Resistencia

    rea de cortetransversal del

    conductor

    Un conductor delgado

    opone mayor resistencia a

    que fluya la corriente en l

    que un conductor grueso.

    2

    1

    4

    53Longitud del conducto

    Los electrones que estn en

    movimiento chocan con los

    del conductor, por lo que

    aumenta la resistencia.

    Condicin del conductor

    Si se encuentra interrumpido

    el conductor o sucio en sus

    extremos.

    Temperatura delconductor

    La alta temperatura hace

    que aumente la resistencia

    en los conductores.

    Figura 2.3

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    18/52Electrnica y electricidad automotriz16

    Captulo 2

    Voltaje

    Voltaje es la fuerza o presin necesaria

    para impulsar una corriente de electro-

    nes a travs de un conductor; es decir,

    el voltaje es una forma de energa y su

    unidad de medida es el voltio (figura.).En un automvil, las principalesfuente de voltaje son la batera y el al-

    ternador.

    Existen dos tipos de voltaje, el de

    corriente directa (CD) y el de corriente

    alterna (CA), vea la figura 2.5.

    Voltaje de corriente alterna (VCA)Podemos decir que este tipo de voltaje viaja en

    ambos sentidos en un circuito. Tiene forma de

    funcin senoidal y es variable. Debido a esto no se

    puede identificar el polo positivo ni el negativo,

    slo con invertir las puntas del multmetro, como

    ocurre con el voltaje de corriente continua (VCD).

    Voltaje de corriente directa (VCD)Este tipo de voltaje viaja en una sola

    direccin o sentido y tiene polaridad,

    es decir, podemos identificar su parte

    negativa y la parte positiva; tambin se

    dice que es de forma directa.

    Voltaje es presin

    Voltaje

    Grfico de la corriente directa

    V (Voltaje)

    t (Tiempo)

    12V

    Grficode la corrientealterna

    V (Voltaje)

    t(Tiempo)

    V+

    V-

    Tambin deben conocerse algunasequivalencias bsicas de subunidades

    (tabla 2.2), por ejemplo, si se quiere sa-

    ber cuntos mV (milivoltios) tienen 12

    V (voltios) se realiza el siguiente pro-

    cedimiento:

    V entre . = mV

    VOLTAJE UNIDAD UNIDADES PARA CANTIDADES UNIDADES PARA CANTIDADES BSICA PEQUEAS (SUBMULTIPLOS) GRANDES (MULTIPLOS)

    TABLA 2.2 EQUIVALENCIAS PARA VOLTAJES

    V V V mV KV MV(voltio) (micro voltio) (mili voltio) (kilo voltio) (mega voltio)

    Multiplicador 1 0.000001 0.001 1000 1000000

    Figura 2.4

    Figura 2.5

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    19/521

    Principios bsicos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Ley de Watt o de la potencia

    Esta ley fue enunciada por el escocs

    James Watt y dice que el producto

    (multiplicacin) de la corriente por el

    voltaje da como resultado la potencia,

    que es la rapidez para efectuar un tra-bajo (figura 2.6). Su unidad de medida

    PI

    V =PV

    I =

    P =V =

    I =

    Caracterstica Unidad de Medida Smbolo

    Potencia Watts W

    Voltaje Voltios V

    Corriente Amperios A

    Aplicacin de la ley de Watt

    Para poder recordar con facilidad

    las relaciones entre los factoresde la frmula de la ley de Watt

    y poder encontrar una magnitud

    faltante, utilice el crculo como

    ayuda. Veamos unos ejemplos.

    es el watt. Para obtener resultados co-rrectos al utilizar esta ley, las cantida-

    des con las que se trabajen deben estar

    expresadas en watt, voltios y amperios.

    Si por alguna razn se toman cantida-

    des de mltiplos o submltiplos, deben

    convertirse a sus unidades bsicas antes

    de utilizar la frmula.

    P = V x I

    3. Si necesita encontrar lacorriente, tape con un dedo

    la letra I. La relacin queobtenemos es I = P/V

    2. Si necesita encontrar el

    voltaje, tape con un dedo

    la letra V. La relacin que

    obtenemos es V = P/I

    1. Si necesita encontrar la

    magnitud de la potencia,

    tape en el crculo la letra P.

    La relacin que obtenemos

    es P = V x I

    Figura 2.6

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    20/52Electrnica y electricidad automotriz18

    Captulo 2

    Ley de Ohm

    La ley de Ohm fue enunciada por el f-

    sico alemn Georg Simon Ohm y esta-

    blece que La intensidad de la corriente

    que circula por un circuito es directa-mente proporcional al voltaje aplicado;

    e inversamente proporcional a la resis-

    tencia del mismo (figura 2.7).

    Aplicacin de la ley de Ohm

    Con esta ley, tambin podemos cal-cular una magnitud, siempre y cuando

    conozcamos las otras dos magnitudes

    relacionadas.

    Al igual que en la ley de Watt, debe-

    mos trabajar con unidades bsicas: vol-

    tios, amperios y ohmios.

    V = I x R

    VR

    I =VI

    R =

    V =I =

    R =

    Caracterstica Unidad de Medida Smbolo

    Tensin Voltios V

    Intensidad Amperios A

    Resistencia Ohmios

    Para poder recordar con facilidad

    las relaciones entre los factores dela frmula de la ley de Ohm y poder

    encontrar una magnitud faltante,

    utilice el tringulo como ayuda.

    1. Si necesita encontrar la

    magnitud de la intensidad,

    tape con un dedo la letra I.La relacin que obtenemos

    es I = V/R

    2. Si necesita encontrar el

    voltaje, tape con un dedo

    la letra V. La relacin queobtenemos es V= I x R

    3. Si necesita encontrar la

    resistencia, tape con un dedo

    la letra R. La relacin queobtenemos es R = V/I

    Figura 2.7

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    21/521

    Principios bsicos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Leyes de Kirchhoff

    Estas leyes las enunci un cientfico ale-mn llamado Gustave Robert Kirchho-

    ff, que en los siglos XVII y XVIII des-

    cubri cosas relevantes de los circuitos

    Esta ley se aplica en un circuito

    de resistencias en serie y dice lo

    siguiente: la suma de las cadas de

    voltaje a travs de todas las cargas(objetos de resistencia) que hay

    colocadas en un circuito, debe ser

    igual al voltaje de alimentacin:

    Vt = V1 + V2 + V3 + ...+ Vn

    Aqu se muestra el diagrama de

    un arreglo de resistencia en serie, el

    cual ejemplifica esta primer ley.

    Esta ley se aplica en un circuito de

    resistencias en paralelo y dice lo

    siguiente: la suma de las corrientes

    que pasan a travs de un puente

    de unin es igual a la suma de las

    corrientes que salen en el siguiente

    nodo o nodo de salida.

    It = I1 + I2 + .... In

    Aqu se muestra el diagrama de

    un arreglo de resistencia en paralelo,

    el cual ejemplifica la segunda ley.

    relacionadas con la corriente y el voltaje(figura 2.8). No son sino ejemplos cla-

    ros de las leyes de la conservacin de la

    energa. Como sabemos la materia y la

    energa, ni se crean ni se destruyen, slo

    se transforman.

    1 Ley de Kirchhoff, ley de mallas o leyde las divisoras de tensin

    2 Ley de Kirchhoff, ley de los nodos oley de las divisoras de corriente

    +

    -

    R1

    R2

    R 3Rn

    a b

    cdv3

    vt

    v1

    v2

    vn

    +

    -

    R1 R2 Rn

    I1

    I2 In

    Vt

    It

    It

    Figura 2.8

    Comentariodel especialista

    Un diagrama es la

    representacin grfica

    de los dispositivos y

    conexiones de un circuito.

    Su principal funcin es

    facilitar su descripcin y

    funcionamiento del mismo.

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    22/52Electrnica y electricidad automotriz20

    Captulo 2

    Leyes del magnetismo

    El magnetismo es fenmeno generado

    por el movimiento de los electrones en

    cierto tipo de materiales y se le cono-

    ce por la fuerza de atraccin que ejerce

    en otros materiales, principalmente enhierro o fierro.

    La principal caracterstica por la que

    se identifica a dicho fenmeno es por

    las lneas de fuerza magnticas alrede-

    dor de un objeto, las cuales son genera-

    das por el ordenamiento de los tomos

    en dicho material, como el caso de unimn (figura 2.9).

    Existen imanes permanentes, (los

    que contienen magnetismo por s mis-mos) e imanes temporales (los que ad-

    quieren magnetismo slo cuando se

    unen con otro imn).

    Entre los efectos magnticos y loselctricos. Estos dos fenmenos son

    Dado que la direccin del campo magntico es perpendicular a la

    direccin del campo elctrico, se forman crculos concntricos de

    magnetismo alrededor del conductor. Por tal razn, si colocamos

    sobre el cable conductor la mano izquierda y con el dedo pulgar

    sealamos el sentido en que circula la corriente, los dems dedos

    sealarn la direccin del campo magntico.

    Este sencillo movimiento al que se denomina regla de la

    mano izquierda, es muy til cuando se necesitan precisar ambas

    direcciones.

    N S N S S N

    N S

    Polos opuestos se atraen Polos iguales se repelen

    Regla de la mano izquuierda

    Es lo contrario a la

    permeabilidad magntica

    y entre ms reluctancia

    tenga un material con

    menor facilidad deja

    pasar las lneas de flujo

    magntico.

    Todos los imanes cuentan

    con un polo norte (N) y un

    polo sur (S). Los polos del

    mismo sentido se rechazan

    y polos diferentes se

    atraen, esto es lo que se

    conoce como polaridad

    magntica. Tambin

    se utiliza la palabra

    polaridad, para describir

    las terminales opuestas

    (+) y (-) de un circuito

    elctrico.

    Los materiales que

    permiten el paso de las

    lneas de flujo magntico

    con facilidad tiene una alta

    permeabilidad magntica,

    como por ejemplo el hierro;los gases incluido el aire

    tienen poca permeabilidad

    magntica.

    Permeabilidad magntica

    Reluctancia

    Polaridad magntica

    Direccin del flujo deelectrones

    _

    +

    Lneasde flujomagntico

    Mano izquierda

    producto de una sola manifestacin:la energa electromagntica o electro-

    magnetismo.

    Electromagnetismo

    Es la relacin de la electricidad con el

    magnetismo y proporciona una fuentede mayor potencia. Cuando la corrien-

    te fluye por un conductor, se forma un

    campo magntico al rededor del mis-

    mo, a este flujo de corriente se le llama

    electromagnetismo (figura 2.10). En

    un automvil, este fenmeno se utiliza

    en la marcha, los elevadores, el alterna-dor, y componentes con enrollamien-

    to de alambre de cobre tipo magneto;cuando circula una corriente elctrica

    en un conductor producir lneas de

    flujo magntico, que depender de la

    cantidad y tipo de corriente que circu-

    le por ste.

    Figura 2.9

    Figura 2.10

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    23/522

    Circuitos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    CIRCUITOS

    Tanto los conceptos de voltaje, corrien-

    te, resistencia, as como las leyes de

    Ohm y de Kirchhoff pueden quedarsin sentido si no se les da una aplicacin

    prctica, y la mejor manera de hacerlo

    es ver su funcionamiento directamente

    en los circuitos.

    Para poder ubicar algn problema

    en un sistema elctrico especfico, es

    necesario saber aplicar estas leyes.

    Para entender mejor todo los con-ceptos estudiados en el captulo ante-

    rior, necesitas conocer las tres clases

    bsicas de circuitos: en serie, en

    paralelo y mixto.

    Tambin es tudia-

    remos la manera enque se conectan cier-

    tos elementos especficos tomando en

    consideracin los cuidados para su co-

    nexin y los problemas que debemosevitar para hacerlo de una manera efi-

    ciente.

    C

    aptulo

    3

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    24/52Electrnica y electricidad automotriz22

    Captulo 3

    Fusible

    Circuitos bsicos

    Sabemos que la electricidad es una for-

    ma de energa derivada de un proceso

    atmico y que se aprovecha tanto para

    generar calor, luz o un trabajo mecni-

    co, como para convertir, transportar y

    procesar informacin.

    La base fsica de los procesos elc-tricos y electrnicos son los circuitos.

    Un circuito es la combinacin de ciertos

    componentes conectados entre s de talmanera que proporciona una o ms tra-

    yectorias que permiten a una corriente

    circular y ser aprovechada con un pro-

    psito especfico: mover un motor, ma-

    nejar una seal, etc. Los componentes

    bsicos con que debe contar un circuito

    se muestran en la figura 3.1.

    Est formado de una tira de bimetal (dos

    metales diferentes) que al momento que

    se produce un sobrecalentamiento en el

    circuito, los metales que la forman se

    dilatan lo suficiente como para abrirlo.

    Cuando las condiciones que producan

    dicho sobrecalentamiento son eliminadas,

    se cierran de nuevo los contactos de la tira

    y se reanuda la continuidad.

    Dispositivo consumidorUn dispositivo consumidor

    es el que aprovecha el paso

    de la corriente elctrica,

    transformndola en energa para

    cumplir un determinado trabajo.

    Puede ser un foco, un motor, unsensor, etctera.

    TierraEs lo que en un circuito se

    considera como la parte

    negativa, es decir, el

    punto desde el que salen

    los electrones (teora del

    electrn) para llegar al

    borne o terminal positiva.

    Una fuente de energaSuministra la fuerza necesaria para impulsar

    el movimiento o circulacin de los electrones

    a travs del circuito. Existen diferentes tipos

    de fuentes de energa, puede ser elctrica,

    mecnica, hidrulica, trmica, etctera.

    Un conductor de energaSon aquellos materiales

    por los cuales la corriente

    elctrica pasa con mucha

    facilidad y es el encargado deproporcionar un camino para

    que la energa circule a travs

    del circuito. Generalmente

    deben tener una baja

    resistencia y por lo regular

    son conductores metlicos

    (principalmente de cobre).

    Flujo de corriente o energa

    + -

    Consiste bsicamente en la

    reduccin del dimetro del

    conductor. Por consiguiente, si la

    intensidad de corriente se eleva

    demasiado, la unin se funde. Las

    uniones fusible estn identificadas

    por una etiqueta especial o color

    codificado o formando una lazada en

    el exterior del mazo de cables.

    Eslabn fusible

    Conector

    Cable aislador

    Cable aislador

    Uniones fusibles Cortacircuitos

    Metal de bajocoeficiente de

    dilatacin

    Metal de altocoeficiente de

    dilatacin

    Contactos

    Terminales

    Sentido delflujo de

    corriente

    Es una tira metlica que slo

    puede transportar una determinada

    intensidad de corriente, si la

    corriente excede dicho lmite la tira

    metlica se sobrecalienta y se funde,

    interrumpiendo as la continuidad en

    el circuito.

    Tapa

    Tira metlica

    BuenoMalo

    (fundido)

    Dispositivos de proteccinSon dispositivos que protegen la carga contra

    niveles de voltaje o corriente anormales y su

    principal funcin es evitar que el circuito se

    dae. Puede ser un fusible, un interruptor o

    switch (SW), un diodo o una resistencia.

    Figura 3.1

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    25/522

    Circuitos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Problemas bsicosde los circuitos

    Los circuitos electrnicos durante su

    funcionamiento llegan a presentar tres

    problemas bsicos: el corto circuito, el

    circuito abierto y la desviacin a masa

    o tierra (figura 3.2). A continuacin ex-

    plicaremos en que consiste cada uno

    de ellos.

    Circuito abierto

    Cuando el circuito se abre o interrumpe en cualquier parte de sutrayecto, hablamos de un circuito abierto. Debido a que no existe

    continuidad en la trayectoria de conduccin y que el flujo de

    electrones se detiene, el dispositivo receptor no funcionar, es decir,

    no se manifiesta la energa que suministra la fuente. La resistencia

    de un circuito abierto es infinita.

    Un circuito abierto puede estar provocado por una conexin

    suelta, porque la resistencia de carga est quemada, por uniones mal

    hechas, etctera.

    Flujo de corriente o energa

    Dispositivo de luz apagado

    Interruptor encendido

    (SW ON)

    Puente uniendo los extremos

    de la fuente de energa (corto).

    + _

    En un circuito derivado a masa se produce cuando

    el aislamiento del conductor est deteriorado

    y el cable desnudo entra en contacto con una

    parte del vehculo (por ejemplo el motor o la

    carrocera). Este problema es muy delicado ya

    que puede dar lugar al paso de corriente de alta

    intensidad.

    +_

    Circuitoderivado amasa

    Derivacin a masa

    Cortocircuito

    Es el concepto ms escuchado pero quizs el menos comprendido.

    Simplemente podemos decir que el cortocircuito es cuando la energa

    (corriente de electrones) fluye de forma violenta sin que nada se le

    oponga. En un cortocircuito la resistencia es igual a cero.

    La principal causa de un cortocircuito puede ser porque las

    terminales de la resistencia o batera estn conectadas directamente

    o porque dos cables desnudos entran en contacto.

    Flujo de corriente o energa

    Dispositivo de luzapagado

    Interruptor apagado

    (SW OFF)

    +_

    A propsito de este tema, quere-mos invitarlo a que descargue de ma-

    nera GRATUITA desde nuestro sitio

    de Internet (www.mecanica-facil.com)tutoriales multimedia que complemen-

    tan a esta serie de guas; por ejemplo,

    encontrar un interactivo sobre cmo

    detectar problemas en los circuitos elc-tricos. Los temas se explican de manera

    muy sencilla; no deje de visitarnos.

    Figura 3.2

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    26/52Electrnica y electricidad automotriz24

    Captulo 3

    Comentariodel especialista

    Gran parte de los

    circuitos de un automvil son

    mixtos; por ejemplo, los faros

    se encuentran conectados en

    paralelo entre s, pero a su

    vez ambos estn conectados

    en serie con el interruptor y

    la batera.

    Ahora bien, si aplicamos la ley de Ohma estos circuitos, podemosver que:

    El voltaje a travs de cada derivacin es el mismo .

    Y con la ley de Kirchhoffnos damos cuenta que:

    La resistencia total de un circuito en paralelo es menor que

    la resistencia individual mas baja, porque a medida que se

    aaden resistencias en paralelo, se estn aadiendo mas

    conductores.

    El amperaje total en un circuito en paralelo es igual a la suma

    de los amperajes de cada componente que integra el circuito.

    Conexin de circuitos

    La forma de conectar los circuitos, de-

    pender del nmero y tipo de disposi-

    tivos con que se cuenta y la manera en

    que estos se relacionen. Bsicamante

    existen tres formas de conexin:

    En serie

    En paralelo

    Conexin mixta

    Veamos las principales caractersticas

    que distinguen a cada una de estos ti-pos de conexin.

    Conexin en serieUn circuito en serie, es aquel circuito

    que est formado por dos o ms cargas

    conectadas una tras otra (figura 3.3); es

    decir, unidas extremo con extremo paraformar una lnea continua que inicia en

    el polo negativo y termina en el positivo

    de la batera de alimentacin. Ejemplo

    muy claro de este tipo de circuitos son

    las series de luces navideas.

    Si desconecta cualquiera de las car-

    gas de un circuito en serie, la corrien-

    te se interrumpir y las dems cargas

    dejarn de funcionar. De ah que basta

    que uno de los focos de la serie de lu-

    ces falte o se funda, para que los demsse apaguen.

    Conexin en paraleloLa conexin en paralelo es aquella en

    la que dos o ms elementos se unen

    por sus extremos a dos puntos comu-

    nes (figura 3.4); algo similar a lo queocurre con los barrotes de una escale-

    ra. Cada elemento tiene sus terminales

    de conexin unidas a un mismo par de

    lneas elctricas.Debido a que la corriente que circula

    por el circuito se distribuye a travs de

    cada uno de los elementos, circula mscorriente en aquellos que presentan me-

    nor resistencia.

    A diferencia de los circuitos en se-

    rie, en este tipo de circuitos si alguno

    de los dispositivos conectados a l deja

    de funcionar, los dems componentes

    seguirn o podrn funcionar normal-mente.

    Conexin mixtaLa mayor parte de los circuitos utiliza-

    dos en un automvil son del tipo serie-

    paralelo, es decir mixtos.

    Todas las reglas que se han apren-dido para los circuitos en serie y para

    los circuitos en paralelo, se aplican a los

    circuitos mixtos.

    Conexin en serie

    Conexin en paralelo

    +

    _

    +

    _

    Si aplicamos la ley de Ohmaeste tipo de circuitos, podramos

    observar que:

    Debido a que el flujo de

    corriente tiene un solo

    recorrido, el amperaje es el

    mismo en cualquier punto

    del circuito.

    Y al aplicar la ley de Kirchhoff,observaramos que:

    La resistencia total del

    circuito es la suma de las

    resistencias individuales

    Rt = R1 + R2 + R3 + . . . + Rn

    Figura 3.3

    Figura 3.4

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    27/522

    Circuitos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Conexin de componentes

    Como ya mencionamos, un circuito

    elctrico es una asociacin de compo-

    nentes cuya actuacin coordinada per-

    mite realizar un trabajo mecnico o bien

    un determinado tratamiento de las se-

    ales elctricas.

    En este bloque mostraremos al-gunos ejemplos de cmo deben estar

    conectados algunos elementos tanto

    del sistema elctrico como del siste-

    ma electrnico de un automvil. Cabe

    destacar que el nico objetivo es hacer

    nfasis en los diferentes tipos de co-

    nexiones que podemos encontrar, ms

    que en el funcionamiento individual decada componente o del sistema en s,

    ya que estos temas sern explicados en

    fascculos posteriores.

    Resistencias

    Las resistencias se fabrican con mate-

    riales que presentan mediana resistencia

    al paso de la corriente elctrica. De ah

    que el carbn se haya convertido en elprincipal material con que se fabrican

    los resistores; aunque tambin se recu-

    rre a algunas combinaciones de part-culas de metal (figura 3.5).

    Conexiones comunes

    En serieGeneralmente las resistencias se conec-

    tan en serie en aquellos sistemas don-de es necesario dividir el voltaje (figu-

    ra 3.6); por ejemplo, en los sistemas de

    control de temperatura o de aire acon-

    dicionado. Al dividir el voltaje entre las

    resistencia, controlaremos el estado de

    temperatura interior de la unidad; esto

    como resultado de la aplicacin de la

    ley de Ohm.

    +

    -

    +

    -

    Resistencias en serie confuente de alimentacin

    R1=10 R2=100 R3=150

    6v

    El voltaje se

    divide en cada

    una de las

    resistencias y

    la intensidad es

    igual para todas

    las resistencias

    I

    Resistencia abierta

    No hay flujo de

    intensidad

    R1

    R2

    R3

    6v

    La intensidad (I) se interrumpe porque la

    R3se encuentra abierta

    I

    +

    -

    R1

    R2

    R3

    l1

    l2

    l3

    6v

    It

    It

    Resistenciasen paralelocon fuente dealimentacin

    El voltaje es igual

    para todas pero la

    intensidad es diferente

    para cada una de las

    resistencias

    En paraleloEste tipo de conexin se utiliza cuan-

    do queremos que los dispositivos o

    sistemas trabajen con una conexin de

    forma directa con la fuente de alimen-

    tacin, y que dicha alimentacin se in-terrumpa de forma momentnea slo

    al activar un interruptor (figura 3.7).

    Es decir, el dispositivo queda conecta-

    do con la fuente principal de alimenta-

    cin de forma directa. Un ejemplo en

    donde podemos encontrar este tipo de

    conexin son el sistema de luces, el sis-

    tema de audio y la alimentacin de la

    computadora.

    Figura 3.5

    Figura 3.6

    Figura 3.7

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    28/52Electrnica y electricidad automotriz26

    Captulo 3

    Batera

    La batera es el elemento encargado de

    suministrar corriente para los sistemas

    de arranque y encendido durante la

    puesta en marcha del vehculo. Sumi-

    nistra asimismo corriente para las lucesy otros accesorios elctricos, cuando el

    alternador no est funcionando.

    Conexiones comunes

    En paraleloDebido a la necesidad de energa cons-tante que requieren algunos sistemas,

    la batera en un vehculo siempre estar

    conectada en paralelo. Un ejemplo deestos sistemas son las computadoras, los

    sistemas de seguridad y alarmas, princi-

    palmente (figura 3.8).

    Comentario del especialista

    Es importante recomendar que cuando

    tenga la necesidad de pasar carga o corriente

    a la batera del vehculo desde una batera

    externa, tenga mucho cuidado en conectarlas

    de manera adecuada.

    1. Conectar primero la terminal positiva de la

    primera batera a la terminal positiva de la

    batera externa.

    2. Conectar la terminal negativa de la

    primera batera con la terminal negativa

    de la batera externa o bien al chasis del

    automvil.

    3. Antes de pasar corriente, es importante

    que se asegure del estado de carga y

    voltaje de trabajo de la batera externa,

    para que no exista una deficiencia de

    corriente.

    4. Para desconectar ambas bateras, realice

    el mismo procedimiento de conexin pero

    forma inversa (desconecte primero la

    terminales negativas y posteriormente las

    terminales positivas).

    Por precaucin no desconecte ni deje los automviles

    modernos sin energa, porque existen sistemas de

    proteccin antirrobo y configuracin de funciones que

    pueden dejar de trabajar adecuadamente si esto ocurre.

    Cuando sea necesario, es recomendable que antes de

    desconectar la batera principal, conecte una batera

    externa a un toma corriente del vehculo (puede ser el

    encendedor o las terminales de la misma batera).

    Radar de alto alcance

    Videocmara

    Microcomputadora

    Sistemas de Seguridad

    Seguridad en puertas

    Batera cargada

    Batera descargada

    Chasis

    parte

    metlica

    del auto

    Chasis

    Cables

    pasa

    corriente

    1

    + -

    +

    _

    3

    4

    2

    Figura 3.8

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    29/522

    Circuitos

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Capacitores

    Despus de las resistencia, los capaci-

    tares son los componentes ms usados

    en los circuitos electrnicos. Su princi-

    pal caracterstica es que tienen la capa-cidad de almacenar energa elctrica en

    forma temporal (figura 3.9).

    Conexiones comunes

    En paraleloLos capacitores se instalan en paralelo

    con el propsito de que absorban los

    voltajes cambiantes en un circuito. Los

    sistemas electrnicos con encendido

    de platinos tienen a menudo capacito-res para suprimir la interferencia de la

    terminal + de la bobina (figura 3.10A).Por su parte, la mayor parte de los dis-

    tribuidores, tambin utilizan un capaci-

    tor a travs de la termina de salida para

    aplanar las fluctuaciones del voltaje de

    corriente alterna (figura 3.10B). Tam-

    bin muchos claxon tienen capacito-

    res instalados en sus circuitos para su-

    primir la interferencia que proviene desus contactos.

    Lmparas

    Las lmparas empleadas en la mayora

    de los vehculos estn constituidas porun filamento metlico, con una elevada

    resistencia al paso de la corriente elctri-

    ca. Actualmente existe una nueva gene-

    racin de lmparas denominada de luzelectrnica.

    Conexiones comunes

    En mixtoLos sistemas de luces en los vehculos

    se conectan de manera mixta; es decir,

    serie-paralelo. Las lmparas propiamen-

    Mdulo

    Capacitor

    Conector de

    mdulo

    Tornillo sujetador

    Un ejemplo de

    la conexin de

    un capacitor, la

    podemos apreciar

    en los distribuidores

    de los sistemas

    con encendido de

    platino. Se instalancon el fin suprimir

    las interferencias.

    Tambin podemos verlos en

    la bobina de los sistemas con

    encendido de platinos.

    1) Conexin de la bobina

    directamente a chasis

    2) Conexin en paralelo del

    capacitor, cuando la bobina

    no est conectada a chasis.

    - + - +

    1 2

    Capacitor

    Bobina

    Interruptor

    Los capacitores pueden

    ser clasificados segn su

    funcionamiento, como:

    Fijos

    Variables

    Ajustables

    Y dependiendo del

    material que utilizan, en:

    Dielctricos

    Electrolticos

    te dichas se conectan en paralelo para

    garantizar que si una de ellas falla, las

    dems no afectarn su funcionamiento

    (figura 3.11). Y stas a su vez se conec-

    tan en serie con la batera, para que el

    suministro de energa sea constante.

    Figura 3.9

    Figura 3.10

    A

    B

    Figura 3.11

    + _

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    30/52

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    31/522

    Elementos bsicos del sistema elctrico

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Todos los circuitos elctricos y electr-

    nicos comparten elementos y caracters-

    ticas en comn. El tcnico que entiendeel comportamiento y las partes comunes

    de un circuito, tiene garantizado 50 por

    ciento de sus procedimientos de traba-

    jo, al poder verificarlos y repararlos con

    mayor rapidez y eficiencia.

    Comprender la manera en que estos

    elementos comunes interactan ya seaen un circuito bsico o en un circuito

    conmutador, le ayudar al tcnico en un

    futuro a comprender el funcionamien-

    to de la Unidad de Control Electrnica

    (ECU) incluida en todos los automvi-

    les modernos. Entonces se podr dar

    cuenta que los sistemas controlados pordicha computadora son simplemente

    un perfeccionamiento de los sistemas

    electromecnicos que se han utilizadopor aos.

    Los elementos elctricos de un ve-

    hculo se pueden dividir en cinco gran-

    des grupos:

    Generadores de energa

    Acumuladores de energa

    Conductores y conectores

    ELEMENTOS

    BSICOSD EL SISTEMA

    ELCTRICO

    Elementos de proteccin

    Consumidores de energa

    En este captulo estudiaremos

    los principales elementos

    de cada grupo, enfocn-

    donos principalmente

    en su funcionamien-

    to y utilidad en los

    sistemas.

    C

    aptulo

    4

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    32/52Electrnica y electricidad automotriz30

    Captulo 4

    ELEMENTOS ELCTR

    Elementos generadoresde energa

    Son los elementos encargados de

    transformar la energa mecnica

    procedente del motor en energaelctrica. Se complementan y

    conjunta con el cableado de

    conexin y con los sistemas

    auxiliares (distribuidor, bobina y

    bujas). El principal dispositivo

    encargado de realizar estafuncin es el alternador.

    Elementos consumidoresSon todos aquellos dispositivos

    que utilizan y aprovechan la

    energa elctrica transportada a

    travs de los conductores. Cada

    uno de estos elementos trabaja

    en conjunto con otros elementosintegrados en los mismos o

    diferentes circuitos.

    Elementos conductores

    Elemento generador

    Sistemas auxiliares

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    33/523

    Elementos bsicos del sistema elctrico

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    OS DE UN VEHCULO

    Elementos conductoresy conectoresPara poder ser til, la energaelctrica una vez generada

    y transformada, debe de ser

    transportada y distribuida

    entre los diferentes elementosconsumidores del sistema. Esta

    distribucin se lleva a travs

    de los elementos conductoresy est complementada por los

    conectores y arneses.

    Elementos acumuladoresde energaSon elementos encargados de

    almacenar la energa elctrica

    generada por el alternador y

    convertirla en energa qumica.El dispositivo encargado de

    realizar esta funcin es la

    batera.

    Elementos de proteccin

    Para la proteccin de loscircuitos elctricos se emplea un

    nmero determinado de fusibles,

    el cual vara en funcin del

    modelo y marca del vehculo.

    Elementos consumidores

    Elementosprotectores

    Elementosacumuladores

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    34/52Electrnica y electricidad automotriz32

    Captulo 4

    Elementos generadoresde energa

    Recordemos que estos elementos son

    los encargados de transformar la ener-

    ga mecnica procedente del motor enenerga elctrica. Se complementan y

    conjunta con el cableado de conexin y

    con los sistemas auxiliares (distribuidor,

    bobina y bujas). El principal dispositi-

    vo encargado de realizar esta funcin

    es el alternador.

    AlternadorForma parte del sistema de carga y su

    funcin es producir corriente elctrica

    Elementos acumuladoresde energa

    Son elementos encargados de almace-

    nar la energa elctrica generada por el

    alternador y convertirla en energa qu-mica. El dispositivo encargado de rea-

    lizar esta funcin es la batera.

    Comentariodel especialista

    Las caractersticas prin-

    cipales que debemos conside-

    rar en una batera son:

    Su capacidad en ampe-

    rios-hora (Ah). Especificala cantidad de corriente

    que es capaz de suminis-

    trar con cierta regulari-

    dad durante determina-

    do periodo de tiempo.

    Puede variar desde 31 Ah

    hasta 80-100 Ah.

    La tensin mxima que

    puede suministrar.

    Dimensiones fsicas.

    Peso.

    Rectificador de

    puente trifsico

    (6 diodos)

    Esquema de un circuitorectificadorEste circuito es utilizado en la

    mayora de los alternadores y aqu

    podemos apreciar de manera ms

    clara el conjunto de diodos internos

    que rectifican la corriente alterna.

    Vo

    Vo

    +

    -

    VM

    Vo

    VM

    VM

    =2,34 Vo

    alterna con una variacin constante de

    polaridad, necesaria para el funciona-

    miento de todo el vehculo. Dicha co-

    rriente debe ser rectificada y trasforma-

    da en corriente continua, por medio deun conjunto de diodos internos, para

    despus ser almacenada por los acumu-

    ladores (figura 4.1).

    Figura 4.1

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    35/523

    Elementos bsicos del sistema elctrico

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    BateraLa batera es el elemento encargado de

    suministrar corriente para los sistemasde arranque y encendido durante la

    puesta en marcha del vehculo. Cuando

    el alternador no est funcionando, tam-

    bin suministra corriente para las luces,

    la radio y otros accesorios elctricos.

    La cantidad de corriente que pue-

    de suministrar la batera est limitadapor su capacidad. A su vez, su capaci-

    dad depende de la cantidad de produc-

    to qumico que contenga y por su ta-

    mao fsico.

    Otra funcin importante de las ba-

    teras es estabilizar la tensin en el sis-

    tema elctrico y prevenir los cambiosde tensin excesiva.

    Elementos conductoresy conectores

    Para poder se til, la energa elctrica

    una vez generada y transformada, debede ser transportada y distribuida entre

    los diferentes elementos consumidores

    del sistema. Esta distribucin se realizaa travs de los elementos conductores

    y est complementada por los conecto-

    res y arneses.

    Polaridad del sistema elctricoAntes de continuar, recordemos que exis-

    ten dos teoras de flujo de corriente:

    La teora convencional, que dice que

    la corriente en un circuito fluye des-

    Comentario del especialista

    Todo el equipo de prueba debe

    conectarse teniendo en cuenta

    la polaridad del sistema del ve-

    hculo. El extremo positivo de

    un instrumento de prueba debe

    conectarse al lado positivo del

    sistema, y el extremo negativo,

    al lado negativo del sistema.

    de su polo positivo (+) hacia su polo

    negativo (-).

    La teora del electrn, que dice que lacorriente fluye como los electrones,

    de negativo (-) a positivo (+).

    Para los sistemas elctricos de un veh-

    culo, se aplica la teora del electrn, de-

    terminando as lo que se conoce como

    polaridad del circuito.Partiendo de este principio, es im-

    portante tener en cuenta que debido a

    esta polaridad elctrica, todas las co-

    nexiones del vehculo empezarn desde

    la terminal negativa de la batera hacia

    su terminal positiva.

    Es importante tener en cuenta quela polaridad del sistema afectar el fun-

    cionamiento de los componentes elc-

    tricos, por esta razn se instala un al-

    ternador conectado desde su terminal

    de salida hacia la terminal negativa (-)

    de la batera. Si se llegara a invertir la

    polaridad del sistema, el primer dispo-sitivo en daarse sera justamente el al-

    ternador.

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    36/52Electrnica y electricidad automotriz34

    Captulo 4

    Conductores

    A excepcin del circuito secundario de

    encendido (de la bobina a las bujas),

    todos los circuitos del automvil son

    circuitos que manejan un bajo voltaje

    (la batera y el alternador proporcionan

    de 12 a 15 V).Los conductores en los circuitos son

    de alambre de cobre cubierto con pls-

    tico aislante. El conductor puede ser un

    simple hilo de cobre o de varios hilos

    trenzados. Los hilos sencillos se utilizan

    para circuitos de bajo voltaje, corriente

    dbil y circuitos que no requieren fle-xibilidad. Por otro lado, los conducto-

    res de varios hilos se usan en circuitosde alto voltaje, corriente intensa o bien,

    en circuitos que requieren de flexibili-

    dad (figura 4.2).

    Conductores especialesOtro tipo de conductores especiales

    son los cables de la batera, los cables

    de las bujas y las tarjetas de circuito

    impreso.

    Los cables de la batera son los pun-tos donde empiezan y terminan casi

    todos los circuitos elctricos. Como enotros tipos de alambrados, un cable de

    repuesto para la batera debe tener siem-

    pre el mismo calibre o ser de mayor ca-

    libre que el cable original.

    Por su parte, las tarjetas de circuito

    impreso se usan como conductores en

    la mayor parte de los tableros de ins-

    trumentos. Y se utilizan para circuitosde corriente dbil en lugares de espa-

    cio limitado.

    Finalmente, los cables de encendi-

    do de las bujas, son los nicos conduc-

    tores de alto voltaje que se usan en un

    vehculo. Estos conductores puedensoportar voltajes que van de 10,000 a

    40,000 volt.

    Comentario del especialista

    Conexiones a tierra

    El chasis del vehculo y

    el motor tambin son

    conductores elctricos.

    Los sistemas elctricos

    usan el chasis y el

    motor como conexiones

    a tierra de todos los

    circuitos. De estamanera se completa el

    lado de retorno de bajo

    voltaje de cada circuito

    a la batera.

    M M

    Voltaje de batera al

    interruptor de encendido

    y otros circuitosVoltaje de

    batera al

    arrancador

    Revelador del

    arrancador

    Conexin

    a masa delchasis

    Conexin

    a masa del

    chasis

    Conexin

    a masa del

    motor

    Otras cargas del circuito

    Voltaje de

    batera

    Los cables de la batera, las tarjetas de circuito

    impreso y los cables de las buja son considerados

    como conectores especiales.

    +-

    Figura 4.2

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    37/523

    Elementos bsicos del sistema elctrico

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Arneses

    Un automvil moderno puede tener

    ms de 800 metros de alambre conduc-

    tor y 500 o ms conexiones separadas

    del circuito (dependiendo de la marca

    y modelo). Para facilitar, tanto la insta-

    lacin de los circuitos, como el servi-cio de los mismos, los alambres con-

    ductores son agrupados en arneses o

    momias (figura 4.3). Las momias tienen

    una variedad de conectores para unirlas

    a otras momias o bien a componentes

    especficos de un circuito. Es impor-

    tante mencionar que las momias y losconectores son las partes de un circuito

    con las que el tcnico automotriz tra-baja ms frecuentemente. Las momias

    tpicas se clasifican como:

    Momia delantera

    Momia del motor Momia del compartimiento

    del motor

    Momia trasera

    Momia principal

    Conectores

    La mayor parte de las momias terminan

    en grandes conectores de mltiples cla-

    vijas; un conector de mltiples clavijas

    puede tener 40, 60 o ms terminales in-

    Conectores de unalambre sencillo

    Conectan un

    alambre a otro, o

    bien un alambre

    a un componente

    determinado. Su

    terminal tiene forma

    de gancho, horquilla

    o anillo.

    Conectores hembra ymachoConectan dos alambres delmismo calibre.

    Conectores de variosalambresLa importancia de este tipo de

    conectores es que permiten

    verificar, por su parte trasera,

    las conexiones individuales de los

    circuitos, sin necesidad de separar

    el conector.

    Conectoresmoldeados

    Conectan alambres

    sencillos y del

    mismo calibre. Sus

    terminales pueden

    separarse para

    hacer reparaciones

    menores.

    dividuales. Las conexiones del circuito

    son puntos de prueba y reparacin im-

    portantes para el servicio elctrico y enmuchas ocasiones, las conexiones po-bres son la principal causa de falla en

    el sistema elctrico, vale la pena poner

    especial atencin en su revisin.

    Los tipos ms comunes de conecto-

    res se muestran en la figura 4.4.

    Figura 4.4

    Figura 4.3

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    38/52

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    39/523

    Elementos bsicos del sistema elctrico

    Gua rpida: Los conceptos bsicos de la electrn ica

    Comentario del especialistaElementos consumidores

    Son todos aquellos dispositivos que uti-

    lizan y aprovechan la energa elctrica

    transportada a travs de los conducto-

    res. Cada uno de estos elementos traba-

    jaba en conjunto con otros elementos

    integrados en los mismos o diferentescircuitos.

    A continuacin, estudiaremos de

    manera individual los elementos co-

    munes en la mayora de los circuitos y

    sistemas de un vehculo. Cabe destacar,

    que existen muchos otros dispositivos

    especficos de cada sistema (por ejem-plo, las lmparas del sistema elctrico,

    ventiladores del sistema de enfriamien-to y del sistema de aire acondicionado,

    etc.), cuya operacin est determinado

    por el funcionamiento del circuito al

    que pertenece. Por esta razn, hemos

    decidido enfocarnos nicamente enaquellos elementos comunes.

    Resistencias

    Recordemos que todos los circuitos de-ben contar con cierta resistencia que se

    oponga al flujo de la corriente con el finde producir como resultado un trabajo.

    De esta manera, la energa elctrica se

    transforma en otro tipo de energa. B-

    sicamente podemos encontrar dos tipos

    de resistencias, las resistencias fijas o las

    resistencias variables (figura 4.6). Sin

    importar su forma o funcin, toda resis-

    tencia debe cubrir ciertos principios deoperacin para su funcionamiento:

    1. El voltaje debe caer cuando la co-

    rriente fluye de un lado a otro del

    resistor.

    2. El flujo de corriente se mantieneconstante.

    3. Todos los resistores liberan energa

    en forma de calor.

    Cdigo de colores

    Debido a que los resistores fijos que se

    utilizan en los circuitos electrnicos son

    generalmente pequeos, se les graba una

    serie de bandas de colores en vez de su

    valor con nmero o letra, para que pue-

    dan ser identificados fcilmente.

    A estas bandas (que son tres o cuatro),

    se les denomina cdigo de colores; la com-

    binacin de colores que presente cada re-

    sistencia, determinar su valor exacto.

    1. Identifique el valor de las dos primeras

    bandas.A estos valores se les llaman

    cifras significativas, porque correspon-

    den al valor numricodel resistor. La

    primera banda siempre se localiza del

    lado contrario al color metalizado (do-

    rado o plateado).

    2. Identifique el valor de la tercera ban-

    da, que corresponde al valor multipli-

    cador(o sea, la cantidad de ceros que

    se colocar despus de los dos prime-

    ros dgitos).

    3. Por ltimo se identifica el color de la

    cuarta banda, que corresponde a un

    valor de tolerancia; ste indica qu

    tan preciso puede ser el valor del re-

    sistor.

    Primera

    banda

    Segunda

    banda

    Banda

    multiplicadoraTolerancia

    Ejemplo: Marrn Verde Rojo Dorado

    1 5 00 5%

    = 1.500 5%

    +-

    +-

    Negro 0 0 x1

    Marrn 1 1 x10 1%

    Rojo 2 2 x100 2%

    Naranja 3 3 x1.000

    Amarillo 4 4 x10.000

    Verde 5 5 x100.000

    Azul 6 6 x1.000.000

    Violeta 7 7

    Gris 8 8

    Blanco 9 9

    Dorado x0,1 5%

    Plata x0,01 10%

    +-

    +-

  • 8/13/2019 E y E Automotriz-1 (Internacional)

    40/52Electrnica y electricidad automotriz38

    Captulo 4

    Interruptores

    Son dispositivos que controlan el fun-cionamiento de los circuitos, abriendo

    o cerrando el paso de la corriente. Al

    igual que los conectores, el interruptores una extensin de los conductores;

    por lo tanto, deben tener poca resisten-

    cia y una cada de voltaje mnima.

    Los interruptores se clasifican por

    su nmero de polos y tiros y por sus po-

    siciones de contacto (figura 4.7); existen

    tambin interruptores del tipo mecni-co o trmico.

    Polos = Nmero de conexiones de entrada

    Tiros = Nmero de conexiones de s