Sin importar marca, modelo o año de fabricación de un automóvil existe un sistema eléctrico automotriz común a todos ellos.
A partir de esta base de sistema eléctrico automotriz cada fabricante de automóviles va agregando refinaciones, variantes más o menos eficientes, accesorios de lujo y ayuda al comfort, facilidades y opciones de entretenimiento.
La base del sistema eléctrico en algunos automóviles puede ser modificada también en forma de los componentes y partes aunqye terminan cumpliendo la misma función.
En otras ocasiones LAS MISMAS PARTES Y PIEZAS son empleadas para construir diferentes modelos de automóviles de una marca e incluso de otras marcas y modelos.
El sistema eléctrico automotriz se encarga del encendido del motor, de su control y monitoreo para un funcionamiento óptimo, carga de la batería del automóvil durante el funcionamiento del motor, luces frontales y posteriores, luces de maniobras, generación de alto voltaje para producir chispas en las bujías, control de inyección del combustible al motor.
Las funciones de monitoreo y control del motor las realiza una computadora a bordo, a la que se le conoce también como ECM: Electronic Control Module- Módulo de Control Electrónico ó ECU: Electronic Control Unit- Unidad de Control Electrónico.
Como todo circuito electrónico puede fallar se deben incluir fusibles, los mismos que casi siempre se distribuyen en dos cajas de fusibles claramente localizadas: La primera dentro de la cabina de pasajeros bajo o al costado del tablero de instrumentos y la segunda caja dentro del compartimiento del motor a un costado del mismo.
Con este conocimiento básico del sistema eléctrico automotriz es fácil entender y resolver problemas eléctricos en cualquier automóvil.
Cuando el motor del automóvil se enciende parte de la energía mecánica del motor se transfiere al generador o alternador mediante una correa trapezoidal para generar electricidad.
La electricidad generada en el generador es usada para cargar la batería y para el funcionamiento del sistema eléctrico automotriz.
El voltaje generado es alterno trifásico, luego se rectifica y se entrega a un regulador de voltaje que estabiliza el voltaje en unos 13.8 V para cargar la batería.
Cuando la correa se rompe entonces la batería proporciona por un par de horas máximo toda la energía eléctrica que hace funcionar el automóvil, luego de eso la carga se agota y el motor termina deteniéndose.
Un generador eléctrico típico entrega 13.8V con una corriente máxima de unos 70A hasta 100A dependiendo de los requerimientos del automóvil.
La computadora del automóvil se conoce también como ECM: Electronic Control Module ó Módulo de Control Electrónico, ECU: Electronic Control Unit ó Unidad de Control Electrónico.
La computadora/ECM/ECU se encuentra dentro de una caja metálica de aluminio que se ubica muchas veces bajo el tablero de instrumentos del conductor, en el compartimiento del motor o en la pared que queda entre el compartimiento del motor y la cabina de pasajeros.
Normalmente está sujeta mecánicamente con pernos y abrazaderas al chasis del vehículo, posee uno o varios conectores de gran tamaño de donde salen mazos de cables hacia las diferentes partes del automóvil.
Posee varios puntos de conexión de tierra a más de la conexión directa al chais con los pernos y abrazaderas de sujeción, el voltaje de alimentación de 12V se hace por medio de uno o dos fusibles externos que están alojados en la caja de fusibles del motor.
No está demás decir que la computadora/ECM/ECU controla todas las funciones de encendido y funcionamiento del motor y que cuando la computadora falla no se encenderá el motor de ninguna manera, aunque las fallas de la computadora se pueden deber más bien a fallas de conectores y cableado pues la computadora se construye de manera muy robusta.
La computadora/ECM/ECU tiene básicamente dos programas de funcionamiento, el principal que monitorea y controla el motor y demás periféricos en circunstancias normales de operación, mientras que el programa secundario entra en ejecución cuando algún sensor o actuador del motor falla, la función del programa secundario es mantener encendido el motor dentro de lo posible y no dejar en medio camino a sus pasajeros.
El motor del automóvil tiene una serie de sensores del motor y la información de éstos es enviada a la computadora/ECM/ECU que toma decisiones para cambiar otros parámetros de operación del motor en función de los requerimientos de carga, velocidad y potencia.
Los circuitos eléctricos del automóvil deben estar protegidos para cortocircuitos y sobrecorrientes por medio de fusibles los que se hallan distribuidos en dos cajas, una de ellas está dentro de la cabina de pasajeros bajo el panel de instrumentos o en un costado, mientras que la segunda caja está localizada en el compartimiento del motor.
Cada caja de fusibles tiene una tapa en la que se hallan etiquetados el nombre del circuito que protegen, su valor de corriente y su ubicación dentro de la caja.
La caja de fusibles del motor también aloja una serie de relés o relays, cuya función es controlar una serie de elementos del vehículo como: encendido general, luces delanteras y posteriores, bomba de gasolina, circuito de ignición, ventilador del sistema de aire acondicionado-calefacción, aire acondicionado, motor de arranque entre los principales.
Unos relés son controlados por la computadora del automóvil- bomba de gasolina por ejemplo, mientras que otros son controlados indirectamente por el usuario: motor de arranque y luces por ejemplo.
Toda caja de fusibles tiene un par de fusibles de repuesto y una pequeña pinza plástica que es usada para el reemplazo de los fusibles dañados.
Cuando un fusible se daña debe reemplazarse por uno de iguales características que el original para evitar daño en los equipos y evitar posibles corticircuitos que ocasionen incendio eléctrico.
La bomba de gasolina es un elemento vital para el funcionamiento de un vehículo aunque muchas de las veces no tenemos ni idea de dónde se encuentra y cómo funciona.
La bomba de gasolina se encarga de entregar gasolina hacia los inyectores de combustible a una determinada presión, de modo que se inyecta la cantidad adecuada en los cilindros del motor.
Un motor de corriente directa de 12V impulsa la bomba de gasolina, el mismo que es controlado por la computadora del automóvil, al poner en contacto el interruptor de encendido del automóvil la computadora activa la bomba de gasolina por un par de segundos para crear la presión inicial de combustible, luego de encendido el motor la computadora controla la bomba de gasolina para mantener la presión de combustible en todo momento.
La ubicación de la bomba de gasolina es generalmente bajo el asiento de pasajeros en la parte posterior, dentro del tanque de gasolina y es por eso que casi nunca nos enteramos en dónde se encuentra al inspeccionar el motor.
Al estar dentro del tanque de gasolina, la bomba transfiere el calor generado por su funcionamiento al combustible, de modo que el combustible sirve como elemento de enfriamiento de la bomba de gasolina.
La bomba de gasolina está controlada por un relé de 12V comandado por la computadora del automóvil, y debido a que la bomba de gasolina tiene un consumo mediano de corriente está protegido por un fusible de unos 10A ó 15A, este fusible está etiquetado con las palabras FUEL PUMP en la caja de fusibles del motor.
La iluminación del automóvil comprende luces internas y externas, todas las luces se alimentan del circuito eléctrico de 12V compuesto de batería/generador eléctrico.
Las luces están controladas por relés que se accionan por interruptores junto al volante del conductor en las palancas, además estas luces están protegidas por fusibles de 10A y 15A dependiendo de la potencia de las mismas.
Por lo general cada luz está delantera y/o posterior está protegida por un fusible independiente y tiene mucho sentido, supongamos que vamos conduciendo por un camino oscuro y se daña el fusible de una luz delantera pero las otras siguen encendidas, no sucedería lo mismo si todas las luces tuvieran un solo fusible ya que nos quedaríamos a obscuras en caso de una falla del fusible.
La caja de fusibles tiene fusibles de repuesto en caso de fallas en el camino, en este caso se puede reponer rápidamente el fusible dañado y continuar, sin olvidar reponer los fusibles dañados al llegar a destino para tener repuestos para una próxima ocasión.
Las luces del vehículo son de diversos tamaños y diferentes potencias dependiendo si son frontales, de alta o media potencia, si son posteriores, si son de señalización, etc.
Los sensores del sistema eléctrico automotriz se encargan de monitorear diversos parámetros de funcionamiento del motor ya sea al encendido del motor, durante su operación e inclusive posteriormente al apagado del motor.
Por ejemplo, al momento de encendido del motor la computadora recibe información de varios sensores de temperatura: temperatura de aire que ingresa al motor, temperatura del motor, y en función de estos valores modifica la inyección de combustible hacia el motor.
Los sensores del sistema eléctrico del automóvil están dispuestos en varios sitios del motor y entre los principales sensores tenemos:
Los sensores del sistema eléctrico automotriz son elementos y circuitos electrónicos que miden los diferentes parámetros y los envían a la computadora del vehículo en forma de señales eléctricas en donde la computadora toma decisión en base a ellos.
El inyector de combustible es el corazón del sistema electrónico de inyección de cualquier motor de combustión.
Un inyector de combustible es una válvula electromecánica que permite el paso de combustible de manera muy controlada y exacta, se controla desde la computadora del vehículo mediante impulsos eléctricos cuya duración varía en función de las RPM del motor y de la carga del mismo.
Por ejemplo, el inyector recibe impulsos de corta duración a baja frecuencia en ralentí- es decir cuando el motor está encendido y sin aceleración. Estos impulsos tienen mayor duración y una mayor frecuencia si el motor se encuentra en aceleración.
En muchas circunstancias el motor no requiere de inyección de combustible- como en las desaceleraciones, y la computadora CORTA POR COMPLETO LA INYECCIÓN- en otras palabras gasto de combustible CERO, obteniendo una economía mayor del sistema de inyección.
El inyector es una válvula mecánica que se cierra por completo cuando la bobina del inyector no está energizada y permite un flujo por el tiempo en que duran los impulsos que se le aplican.
El sistema más eficiente para los inyectores es usar un inyector por cada cilindro que tiene el motor, es decir un motor de 4 cilindros tendrá cuatro inyectores y así, por supuesto que cada inyector opera en determinado momento y no simultáneamente todos.
Los inyectores de combustible van alojados en un riel o flauta de inyectores, los mismos que se montan junto al múltiple de admisión del motor- ingreso de mezcla aire/combustible.
En la fotografía se aprecia el conector eléctrico de dos terminales en donde se aplican los impulsos que controlan el tiempo de apertura y cierre del inyector, además para evitar fugas de combustible el inyector tiene un anillo de caucho- O ring, tanto en la entrada como en la salida.
Los diagramas eléctricos del sistema automotriz son circuitos muy sencillos de entender pues constan de muy pocas partes: batería, fusible, computadora, sensores.
Casi todos los fabricantes dividen en pequeños diagramas eléctricos toda la circuitería de sus automóviles con lo que se simplica mucho cualquier prueba y/o diagnóstico, de manera que en pocos minutos se puede encontrar una falla cuando ésta se ha presentado.
El siguiente diagrama es muy simple de entender y usar, en el cual se incluyen todos los fusibles de la caja de fusibles del motor, y sin importar marca o modelo de vehículo, la configuración es muy parecida de un auto a otro.
En vehículos modernos los circuitos del sistema eléctrico automotriz son un poc más elaborados pero en síntesis son lo mismo que los antiguos sino con algunos aditamentos más como sistemas de audio/vídeo, sistemas de control electrónico para frenado, control electrónico antideslizamiento del vehículo, cámaras de retroceso para facilitar el estacionamiento en reversa, sensores de presión de aire en neumáticos, etc.
La batería proporciona la energía eléctrica inicial para poner en marcha todo el sistema eléctrico, computadora, motor de arranque y motor de combustión.
Una vez que el motor se ha encendido entonces el generador ó alternador genera voltaje y corriente para cargar la batería y mantenerla cargada.
Generalmente las baterías para automóviles son de 12 Voltios (V), una capacidad de corriente- expresada en Amperios-hora (Ah), que varía dependiendo de los requerimientos del motor y accesorios, y una corriente de arranque de corta duración, usada principalmente para el encendido del motor de arranque.
Capacidades típicas de corriente de una batería van desde unos 30Ah para automóviles pequeños y sin más que un pequeno radio como accesorios hasta capacidades de unos 100Ah para automóvules más grandes con varios accesorios como aire acondicionado, luces antiniebla, amplificadores de audio de alta potencia y otros accesorios.
La corriente de arranque de una batería también es muy importante a la hora de encender el automóvil, pues un motor de arranque requiere picos de corriente de corta duración de cientos de amperios, por lo que una batería típica debe tener los siguientes parámetros para un automóvil mediano equipado con aire acondicionado:
Un último parámetro muy importante es si la batería es de libre mantenimiento o no, esto significa si debe completarse periódicamente el agua destilada del electrolito que se evapora. Cuando la batería es libre de mantenimiento NO DEBE COMPENSARSE la pérdida de agua, pues el diseño de la batería hace que no se pierda agua ni electrolito, evidentemente debe hacerse un mantenimiento mínimo como la limpieza de los terminales del sulfato que se pueda formar en los terminales y además aplicar vaselina protectora.
Una batería tiene un terminal positivo marcado con un signo "+" y un terminal negativo marcado con un signo "-", generalmente el terminal positivo es de mayor diámetro que el terminal negativo.
El terminal negativo se conecta directamente al chasis del automóvil en una parte metálica, de manera que cualquier parte metálica del automóvil se usa como el terminal negativo del sistema eléctrico automotriz.
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