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I. ANTECE ENTES
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A pesar de los avances en la tecnología automotriz aún existe la necesidad de
promover el desarrollo de la reparación y mantenimiento de los motores de
combustión interna
Un motor de combustión interna, motor a explosión o motor a pistón, es un tipo
de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química
de un combustible que arde dentro de una cámara de combustión. Su nombre
se debe, a que dicha combustión se produce dentro de la máquina en si misma
Para que el mismo pueda tener un buen funcionamiento se le debe realizar el
mantenimiento adecuado con el fin de aprovechar toda la energía que produzca
este para nuestro beneficio
Por consiguiente el presente informe dará a conocer cómo se debe realizar la
instalación del sistema de encendido electrónico, de carga y arranque del motor
TOYOTA 5A – F.
Inspección visual externa del motor
Reconocimiento de piezas en desgaste
Verificación del buen funcionamiento del motor
Este proyecto cubre las necesidades actuales de mejora de sistemas motrices
realizando el diagnóstico y mantenimiento del motor.
La instalación del sistema eléctrico del motor, ha sido conforme a las
necesidades del óptimo funcionamiento del motor. Desde el renacimiento del
automóvil, en el sistema clásico el contacto tiene que manejar plenamente la
corriente del primario de la bobina de encendido. En el sistema de arranque da
como finalidad dar el primer movimiento al motor para que realice el encendido
del motor, y como otro sistema eléctrico es el alternador que realiza mediante
en funcionamiento del motor que genera corriente alterna transformándolo en
corriente continua para la carga de la batería y dando funcionamiento a los
2
sistemas eléctricos del automóvil, en caso grave, puede producir fallos y hasta
detener el motor.
En el primer capítulo se podrá observar el planteamiento del problema donde
se ve que la misma carrera como los conductores (choferes) cuenta hasta hoy
en día con motores de encendido con platino.
En el segundo capítulo se encuentra todo el marco teórico. En el motor de
combustión interna los sistemas de encendido tienen como objetivo generar un
arco eléctrico entre los electrodos de una bujía. Este arco es el encargado de
iniciar la combustión de una mezcla aspirada por los pistones dentro de los
cilindros del motor y comprimida dentro de una cámara de combustión. El
encendido es la fase que da inicio al fenómeno de la combustión siendo muy
importante el instante en que se establece la chispa detonante en la bujía. en
cuanto al sistema de carga que es generado del alternador hacia la batería para
que mantenga constante la carga de la batería. En cuanto al arranque es para
dar el primer giro al volante de inercia.
El tercer capítulo muestra el diseño del proyecto, los pasos que se seguirá para
realizar la adaptación de un distribuidor electrónico a un motor convencional,
como ser los elementos, partes componentes del sistema de encendido
convencional, tanto como del sistema de encendido electrónico.
En el cuarto y último capítulo es la metodología, en cómo y qué métodos,
técnicas de investigación se utilizara. Por lógica el proyecto es sintético porque
se buscara y juntara varios elementos para lograr la adaptación.
Estas innovaciones van desde la estructura básica hasta mejoras electrónicas
casi todas estas variaciones que buscaban mejorar todas y cada una de las
partes básicas, han sido logradas por la creatividad de ingenieros y técnicos
muy preocupados en obtener la mayor potencia posible con un menor consumo
de combustible; utilizando para ello modificaciones en la estructura, materiales,
3
formas mejor diseñadas, basándose en una tecnología cada vez más
sofisticada.
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.1 Identificación del problema
La realización de una buena reparación en el motor 5A – F viendo que en el
mismo existen falencias como ser ausencia de componentes importantes que
impiden el buen funcionamiento del mismo además del sistema eléctrico se
encuentra inoperativo, además de la carencia de conductos.
En la ciudad de El Alto y La Paz, la problemática de los propietarios de
vehículos, es el constante mantenimiento de sus motores en cuanto a su
sistema de encendido, arranque como el sistema de carga ya que estos
sistemas son importantes para el funcionamiento del motor, por lo mismo se ve
en la necesidad de realizar el correspondiente instalación de estos sistemas
como un sistema de distribuidor electrónico y su correspondiente sistema
eléctrico también los sistemas de arranque y carga. Es preciso indicar también
que la seguridad y la comodidad de quienes trabajan este recorrido se
considera una necesidad ya que les ocasiona baja potencia en las pruebas de
aceleración.
1.1.2 Descripción del problema
Si bien hoy en día, se hace el uso de la energía eléctrica, la misma se
constituye también en un elemento de alto riesgo, por la cual una instalación
deficiente y/o defectuosa del circuito eléctrico derivaría sin duda en accidentes
eléctricos que dañaría a los ocupantes y a la movilidad (en cuanto se produzca
un corto circuito o un incendio).
El circuito de los sistemas estándar como ser un distribuidor, arranque y carga
(referido a la utilización de una batería para el funcionamiento de estos
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sistemas) nos brinda la comodidad y la seguridad que la tecnología nos
propone.
1.1.3 Formulación del problema
Por falta de instalación adecuada en el sistema eléctrica del motor, el sistema
de encendido electrónico, carga y arranque, el motor durante el funcionamiento
demuestra fallas, durante el funcionamiento, de la misma manera llega chispa
pobre, oxidación en los contactos, carbones sucios, son síntomas de que el
motor necesita una instalación eléctrica adecuada.
1.2 JUSTIFICACIÓN
1.2.1 Justificación social
Con esta propuesta de instalación de un distribuidor electrónico, carga y
arranque de manera técnica se pretende cubrir la necesidad de contar con esta
reparación e instalación, así mismo es importante mencionar que debido a la
coyuntura actual que se manifiesta en nuestro país Bolivia de manera general y
en la ciudad de El Alto y La Paz de manera particular, el presente proyecto
pretende brindar un control y monitoreo gracias a la instalación de los sistemas
del vehículo, además de brindar comodidad y seguridad a los ocupantes y/o
conductor.
1.2.2 Justificación económica
Ya que el trabajo electrónico en cualquier motor de combustión interna es
costosa, esta será una forma más económica de potenciar el motor lo que
favorecerá a las personas dentro de este ámbito. Ya que permite al propietario
reducir el mantenimiento constante lo que implica entonces, recuperar dicha
inversión a mediano y a largo plazo, así mismo, cabe mencionar también que
esta inversión otorgara de manera inmediata seguridad (en cuanto se refiere al
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vehículo) y control de posibles incendios e incidentes que pudieran perjudicar
económicamente a los propietarios de los vehículos.
1.2.3 Justificación técnica
Ya que la instalación eléctrica de los sistemas del vehículo se podrá realizar en
cualquier motor prácticamente se lograra optimizar el funcionamiento correcto
del motor al cual se está aplicando este elemento, gracias a que existen
motores con esta característica, también existen los estudios debidos, lo que
facilitará el estudio y aplicación del mismo.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo General
Instalar los sistemas eléctricos del motor, Toyota 5A-F para aumentar la vida
útil, y un funcionamiento óptimo y mejor rendimiento.
1.3.2 Objetivos específicos
* Realizar el diagnóstico y eléctrico y electrónico del motor TOYOTA 5A – F
* Lograr que las piezas móviles funcionen adecuadamente aprovechando la
mayor parte de la energía mecánica posible que proporciona el motor
* Comprobar que la instalación y mantenimiento del motor sea eficiente para
que funcione de manera correcta
* Realizar la instalación eléctrica óptima en el motor: motor de arranque,
alternador y encendido para obtener un buen funcionamiento.
* Instalar los sistemas de encendido, arranque y carga para el funcionamiento
adecuado del sistema.
* Comprobar el funcionamiento del circuito y los equipos instalados.
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II. MARCO TEÓRICO
2.1 HISTORIA
Nikolaus August Otto
EN 1866 el especialista en maquinaria y empresario alemán nikolaus august
Otto (1832-1891) construyo, junto con su compatriota eugen lengen, un motor
de gas que poco después dio origen al motor de combustión interna de cuatro
tiempos. Otto desarrollo esta máquina, que después llevaría su nombre (motor
ciclo Otto), en versiones de cuatro y dos tiempos.
La Toyota motor corporation fue fundado en septiembre 23 de 1933 cuando
Toyota automátic loom creó una nueva división dedicada a la producción de
automóviles bajo la dirección del hijo de fundador; kiichiro toyoda. Poco
después, la división produjo su primer motor tipo A en 1934, que fue usado en
el primer modelo A1 en mayo de 1935 y el camión G1 en agosto de 1935, la
producción del modelo AA comenzó en 1936.
2.1.1 Sistema de encendido.
Desde que el motor Otto se inventó, se tuvo también que inventar un sistema
que repartiese la chispa de alta tensión entre los pistones y la culata (cámara de
combustión), pero tenía que ser un sistema que lo accionara en el momento
justo y como sabemos que el motor Otto tiene un movimiento sincronizado
(admisión, compresión, explosión y escape) con sus respectivos avances y
respectivos atrasos. Desde que se inventó el primer sistema de encendido,
hasta la actualidad se han mejorado mucho. Los primeros sistemas de
encendidos también llamados convencionales constaban de: chapa de
contacto, batería, bobina, distribuidor (delco), cables de bujías y bujías.
2.1.2 Sistema de encendido convencional.
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Este sistema es el más sencillo de los sistemas de encendido por bobina, en el,
se cumplen todas las funciones que se le piden a estos dispositivos. Está
compuesto por los siguientes elementos que se van a repetir parte de ellos en
los siguientes sistemas de encendido más evolucionados que estudiaremos
más adelante.
- Bobina de encendido (también llamado transformador): su función es acumular
la energía eléctrica de encendido que después se transmite en forma de
impulso de alta tensión a través del distribuidor a las bujías.
- Resistencia previa: se utiliza en algunos sistemas de encendido (no siempre).
Se pone en cortocircuito en el momento de arranque para aumentar la tensión
de arranque.
- Ruptor (también llamado platinos): cierra y abre el circuito primario de la
bobina de encendido, que acumula energía eléctrica con los contactos del
ruptor cerrados que se transforma en impulso de alta tensión cada vez que se
abren los contactos.
- Condensador: proporciona una interrupción exacta de la corriente primaria de
la bobina y además minimiza el salto de chispa entre los contactos del ruptor
que lo inutilizarían en poco tiempo.
- Distribuidor de encendido (también llamado delco): distribuye la alta tensión de
encendido a las bujías en un orden predeterminado.
- Variador de avance centrífugo: regula automáticamente el momento de
encendido en función de las revoluciones del motor.
- Variador de avance de vació: regula automáticamente el momento de
encendido en función de la carga del motor.
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- Bujías: contiene los electrodos que es donde salta la chispa cuando recibe la
alta tensión, además la bujía sirve para hermetizar la cámara de combustión
con el exterior.
2.1.3 Historia del encendido electrónico.
En el motor de combustión interna los sistemas clásicos de distribución para
motores poli cilíndricos usados hasta los años1960s,Con la aparición y
desarrollo de los dispositivos semiconductores se comenzó una carrera de
"electronificación" del sistema de encendido que lo han convertido en la
actualidad en uno de los sistemas con menor posibilidad de fallo y más larga
vida del automóvil, además de ser absolutamente libre de mantenimiento.
Todavía en algunos modelos de automóviles se conserva el distribuidor, pero
hay una marcada tendencia a su desaparición. Hagamos un breve recorrido por
este desarrollo.
En el sistema clásico el contacto tienen que manejar plenamente la corriente del
primario de la bobina de encendido. Esta corriente no es muy alta, pero como el
contacto la interrumpe miles de veces por minuto en el motor poli cilíndrico en
marcha normal, el pequeño chisporreteo que se produce al abrir el contacto
termina desgastándolo, por lo que es necesario de vez en vez, limarlo o
sustituirlo por uno nuevo así como reajustar la distancia de apertura al valor
adecuado. Cuando este contacto "se quema" un poco, la potencia de la chispa
se reduce y puede, en caso grave, producir fallos y hasta detener el motor.
Poco después de que el transistor era un dispositivo semiconductor terminado y
confiable, comenzó a utilizarse para alargar en mucho la vida de los contactos y
reducir la posibilidad de fallo.
Aunque la práctica demuestra que no es así, teóricamente los componentes
electrónicos no tiene por qué fallar, no hay desgaste, no hay movimiento no hay
factores externos mecánicos que lo perjudiquen si se mantienen a la
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temperatura y humedad debidas. También la práctica ha demostrado que en
cualquier caso tienen una vida muy larga.
La "transistorización" del encendido, en este caso el contacto que abre y cierra
para producir el alto voltaje en la bobina de encendido, solo maneja la
pequeñísima corriente de base del transistor, y es este último, el que se ocupa
de interrumpir la corriente del primario.
2.1.4 Sistema de arranque
Cuando se diseñó y construyó el primer motor de combustión interna a
gasolina, uno de los problemas que tuvo fue dar el primer impulso al cigüeñal
para conseguir el primer tiempo vivo. La solución se encontró al usar una
manivela, dando movimiento a mano hasta encontrar el punto preciso para
conseguir el primer impulso o chispazo que inicie el funcionamiento del motor.
Este primer problema se superó con la construcción y uso del motor de marcha
(arranque) accionado mecánicamente con un contacto en el piso, a manera de
botón que en sí, queda el puente para conectar el circuito eléctrico que moviera
el arrancador que a su vez movía el cigüeñal, haciendo posible encontrar con
facilidad el primer impulso inicial de funcionamiento del motor: de esta manera
se dejó de usar la manivela de arranque.
2.1.5 Sistema de carga
El equipo de carga consiste en el alternador, que genera electricidad, y el
regulador, que mantiene el voltaje constante de la electricidad generada. La
batería adicionalmente está siendo usada como un dispositivo de almacenaje
eléctrico que también es empleado como creador del suministro de energía.
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2.2 CONCEPTUAL
2.2.1 Sistema eléctrico
Consideraremos que dentro del sistema eléctrico de un motor, se encuentra el
sistema de carga y el sistema de arranque.
2.2.2 Sistema eléctrico de carga.
Su misión es la de recargar la batería, para así poder alimentar los diferentes
accesorios eléctricos de un automóvil, así como proveer la energía necesaria
para que se produzca la chispa en las bujías.
Básicamente está constituido por: un alternador, un regulador, y una batería. 1
2.2.3 Alternador.
Está compuesto por dos partes: una fija que lleva unas bobinas eléctricas en las
que se genera corriente cuando cerca de ellas se mueve un imán, y otra móvil
que actúa como un imán, su funcionamiento básico es el siguiente: el motor
transmite movimiento al alternador mediante una correa, por ende este
movimiento es el mismo que se transmite a la parte móvil (el imán), este
movimiento hace que se genere la corriente en las bobinas de la parte fija, y es
enviada a la salida del alternador.
2.2.3 Regulador
Es un limitador de la corriente que se produce cuando el motor (y el alterna-dor)
giran muy rápido, esto con la finalidad de proteger todos los circuitos
conectados al sistema eléctrico, así como también al alternador, evitando que 1 www.mecanica automotriz.com.bo
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se caliente en exceso cuan-do hay mucho consumo (demanda de corriente
eléctrica), el regulador protege también a la batería, impidiendo que la corriente
eléctrica circule en sentido contrario al de carga y la descargue cuando no
funciona el alternador.
2.2.4 Batería
Es la encargada de almacenar la corriente eléctrica y suminístrala cuando el
motor está parado, para el arranque, así como también suministra corriente,
para el sistema de encendido y los accesorios del automóvil.
2.2.5 Sistema eléctrico de arranque
Su función es la de poner en marcha el motor del auto-móvil, consta de la llave
de contacto, un relé o contacto, y un motor eléctrico.
2.2.6 Llave de contacto
Sirve como interruptor de accionamiento del circuito de arranque (también se
emplea para conectar otros sistemas).
2.2.7 Relé
Tiene dos funciones
* Poner en marcha el motor de arranque
* Desplazar el piñón de arranque para que este engrane con la corona del
volante de inercia del motor térmico.
2.2.8 Motor de arranque
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Su función es la de darle giro al volante de inercia del motor de combustión
interna, hasta que este se ponga en marcha por sus propios medios
(explosiones en las cámaras de combustión, en el interior de los cilindros).
2.2.9 Sistema de encendido
La misión de este sistema es producir una chispa eléctrica para cada una de las
bujías, en el instante oportuno, y con la suficiente intensidad, para lograr
inflamar la mezcla aire-combustible dentro del cilindro, está compuesto por:
batería, bobina/s, sistema de mando, distribuidor(según el tipo), y las bujías.
2.10 La bobina
Actúa como transformador de voltaje, convirtiendo la baja tensión de la batería,
en alta tensión, para que pueda producirse una chispa entre los electrodos de
las bujías.
2.2.11 El sistema de mando
Se encarga de hacer que la chispa salte en el momento adecuado, este sistema
puede ser de distintos clases, esto según el tipo de sistema de encendido.
2.2.12 El distribuidor
(Cuando el sistema lo incorpora), se encarga de enviar la chispa al cilindro que
corresponde, esto según el orden de encendido del motor.
2.2.13 Las bujías
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Son las encargadas de inflamar la mezcla cuando se produce un salto de
chispa entre sus electrodos.
En la actualidad existen varios tipos de sistemas de encendido para motores a
gasolina, pero todos basan su funcionamiento en el sistema convencional:
2.2.14 Cables de bujía
La corriente de alto voltaje que pasa por los cables sin blindaje genera ondas de
radio que puedan interferir en la recepción de las ondas de radio tv y radar.
2.2.15 Gama de calor
A las bujías frías tienen la punta del aislador corta y el recorrido del calor es
muy directo se usan para manejo de alta velocidad.
Las bujías calientes tienen la punta del aislador muy larga y el recorrido del
calor no es directo la punta quema los depósitos que se forman al manejar a
alta velocidad. 2
2.2.16 Encendido convencional
Ofrece un buen funcionamiento para exigencias normales capaz de generar
hasta 20.000 chispas por minuto, es decir puede satisfacer las exigencias de un
motor de 4 cilindros hasta 10.000 r.p.m. Para motores de 6 y 8 cilindros ya daría
más problemas. 40 la ejecución técnica del ruptor, sometido agrandes cargas
por la corriente eléctrica que pasa por el primario de la bobina, constituye un
compromiso entre el comportamiento de conmutación a baja velocidad de
2 Mecánica automotriz, nilcer gutierrez, palomino
15
rotación y el rebote de los contactos a alta velocidad. Derivaciones debidas a la
condensación de agua, suciedad, residuos de combustión, etc. Disminuye la
tensión disponible en medida muy considerable.
2.2.17 Encendido con ayuda electrónica
Existe una mayor tensión disponible en las bujías, especialmente en los altos
regímenes del motor. Utilizando un ruptor de reducido rebote de contactos,
puede conseguirse que este sistema trabaje sin perturbaciones hasta 24.000
chispas por minuto.
El ruptor no está sometido a grandes cargas de corriente eléctrica por lo que su
duración es mucho mayor lo que disminuye el mantenimiento y las averías de
este tipo de encendido. Se suprime el condensador.
2.2.18 Instalación eléctrica.
Instalación eléctrica: el conjunto de los materiales y equipos de un lugar de
trabajo mediante los que se genera, convierte, transforma, transporta, distribuye
o utiliza la energía eléctrica; se incluyen las baterías, los condensadores y
cualquier otro equipo que almacene energía eléctrica.
La definición de «instalación eléctrica», ya acuñada por los Reglamentos
Electrotécnicos, se adapta al entorno que nos ocupa, el entorno laboral, y se
mencionan equipos concretos en consideración a los riesgos que ellos
conllevan tales como baterías, condensadores y cualquier otro equipo que
almacene energía eléctrica.
Es importante significar que esta adaptación de la definición no sustituye, en
modo alguno, a las vigentes sino que las adecua, o amplía, al propósito de este
Real Decreto.
16
Real Decreto 614/2001, de 8 de junio, sobre disposiciones mínimas para la
protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico.
III.DISEÑO DEL PROYECTO
3.1 Diagnostico de los sistemas eléctricos y electrónicos del motor.
Para la realización del diagnostico de los sistemas del motor lo primero que se hizo fue
observar visualmente los sistemas de batería, arranque, alternador y encendido.
Seguidamente se le hizo una prueba a todos los sistemas dichos anteriormente
muestra de que cada uno estaba por debajo de lo permitido y que tenia algunos
desgastes en los componentes ya mencionados por lo tanto no solamente funcionaban
correctamente, también se diagnostico de uno de los sistemas estaba fuera de su
rango lo cual se hizo un reemplazo del componente. También se realizo una prueba en
el alternador que tenía una deficiencia técnica en cuanto a la carga.
Otra prueba que se realizó fue al motor de arranque que proporciona el primer giro al
volante de inercia verificamos que el motor de arranque calienta en el motor de
arranque por ese motivo fue que realizamos limpieza y calibración en el motor de
arranque que es muy importante en el encendido del motor.
En cuanto al sistema de encendido y/o distribuidor también se realizó un diagnóstico
que es el principal componente para el encendido y para mandar un arco eléctrico
hacia la bujía encendiendo la llama para una buena quema de combustible
seguidamente se lo hizo dentro de la tapa del distribuidor que se encontraba con
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escorias. Lo cual impedía que llegara la corriente de alto voltaje hacia la bujía lo cual la
chispa para que explosione y se queme la mezcla de aire y combustible y que produce
un golpeteo y eso hace que el motor pierda fuerza y potencia en pruebas de
aceleración
3.1.1 Corriente eléctrica
Se puede definir que es el movimiento de los electrones que han sido desplazados de
sus orbitas. Por producirse la aplicación de una forma eléctrica y la completaríamos
aun mas si añadimos que el movimiento de electrones se produce a través de un
conductor, cambiando estos de orbitas para ocupar de otros átomos. Los electrones al
moverse llevan consigo la electricidad de que están provistos, y sus velocidades de
desplazamiento es la misma que la luz es decir 300.000km por segundo.
3.1.2 Tensión
También la llamaremos voltaje y es la fuerza con que son empujados los electrones a
través de un conductor.
La unidad de medida es el voltio (V), y el aparato que utilizamos para medir ese voltaje
o fuerza se llama voltímetro y lo colocaremos en paralelo.
Esto quiere decir colocar los bornes del voltímetro unidos a los dos puntos entre los
que exista la d.d.p. a medir.
Los electrones circulan por el circuito por lo que hemos visto hasta ahora cuando existe
una d.d.p. entre los bornes del generador (batería), en el momento en el que no exista
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esa d.d.p. cesara la corriente eléctrica, o movimiento de electrones, batería descargada
o sin carga
V=I*R
3.1.3 Intensidad
Llamaremos intensidad a la cantidad de corriente eléctrica que circula por un conductor
en una unidad de tiempo. La unidad de medida es el amperio (A).
El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctrica lo llamaremos
amperímetro y se conectara en el circuito es serie, es decir de manera que la corriente
eléctrica pase en su totalidad por este aparato.
I=___V____
R
3.1.4 Resistencia
La resistencia es dificultar el paso de la corriente eléctrica a través de un circuito
electrónico, Dicho de otra manera la dificultad que encuentran los electrones para
desplazarse, su unidad de medida es el ohmio.
La resistencia de un cuerpo depende de tres factores: de su longitud, de su sección y
de su composición (resistividad), el aparato de medición de la resistencia se llama
óhmetro.
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R=____V______
I
3.1.5 Los cables
En las instalaciones de los automóviles se consumen fuertes intensidades a una
tensión de 12como también 24 voltios se requieren intensidades sumamente
reducidas.
La intensidad de la corriente I se calcula a partir del consumo de energía P del
consumidor eléctrico y la tensión nominal V de la batería.
V=I*R
R=____V___ I=____V____
I R
20
