CIRCUITO DE ARRANQUE

Hace algunos aos, los motores de los automviles eran puestos en marcha por medio de

una manivela que manejaba el conductor. Actualmente se dispone de un motor elctrico

que es puesto en marcha desde el interior del vehculo por medio de un pulsador o llave de

contacto. Este motor elctrico realiza el trabajo de mover el motor del vehculo, hasta que

ste se pone en marcha por sus propios medios, sustituyendo as al antiguo sistema de

manivela.

La misin del circuito de arranque es, pues, hacer que el motor del automvil d los

primeros giros hasta conseguir que funcione por s mismo. Para conseguirlo dispone este

circuito de los siguientes elementos: batera de acumuladores, motor de arranque y

mecanismo de accionamiento o interruptor.

La Figura siguiente muestra el conexionado de los componentes de un circuito de

arranque, en el cual, la batera aporta la energa elctrica necesaria y el motor de

arranque la transforma en energa mecnica de rotacin, que impulsa al motor del

vehculo hacindole girar hasta que funcione por s mismo. El interruptor da paso a la

energa desde la batera hasta el motor de arranque a voluntad del conductor.

FUNCION DEL MOTOR DE ARRANQUE

Los motores de combustin interna tienen que ser puestos en marcha (arrancados) con

energa exterior. En el arranque hay que vencer la inercia de las masas y las resistencias

de rozamiento y de compresin del motor. Las resistencias debidas al rozamiento son

extraordinariamente grandes en el caso de motor fro. El arranque tiene que ser realizado

con un nmero mnimo de revoluciones. nicamente alcanzado ese nmero mnimo de

revoluciones puede reunirse en el cilindro del motor Qtto una mezcla capaz de inflamarse

y en el motor Diesel conseguirse el calor de compresin necesario para el autoencendido.

El esfuerzo que realiza el motor de arranque para poner en marcha al motor de

combustin, es particularmente elevado al iniciarse el movimiento, ya que al encontrarse

fro, su resistencia es considerable. Por esta causa, el par a desarrollar por el motor de

arranque ha de ser suficiente y depender del tipo de motor de combustin que haya de

mover, lo cual determina la potencia del motor de arranque empleado y la capacidad del

acumulador que ha de suministrar la energa necesaria.

El arranque empieza a un nmero de revoluciones relativamente bajo. Durante el giro

inicial del motor de combustin va disminuyendo la resistencia que opone a ser movido y

se producen las primeras explosiones, dbiles e irregulares; pero el calentamiento que

stas producen, reduce an ms la resistencia debida al rozamiento de los rganos

mviles. El motor sigue siendo arrastrado cada vez a mayor velocidad y las explosiones

van siendo ms fuertes y se producen con mayor regularidad, hasta que el motor se pone

definitivamente en marcha. Seran deseables un alto par del motor de arranque y un

elevado nmero de revoluciones en el arranque, pero ello requerira un motor de arranque

demasiado caro y pesado. Los fabricantes buscan el equilibrio peso/potencia para

conseguir motores de arranque que desarrollen un par suficiente, sin que por su tamao

resulten excesivamente caros, cuidando al mismo tiempo que el consumo de corriente sea

bajo para no necesitar una batera de gran capacidad.

En resumen el sistema de arranque pone en funcionamiento el motor. Este sistema

generalmente usa un motor DC que funciona con energa elctrica de un acumulador. El

motor rota cuando el interruptor de encendido es accionado (posicin ST). La fuerza de

rotacin del motor se transmite del engranaje del pin al volante de inercia que est

unido al cigeal. Al encender el motor, se requiere una gran cantidad de momento de

torsin para comprimir la mezcla de aire-combustible en los cilindros del motor y superar

la resistencia viscosa del aceite y otras cargas.

La fuerza de rotacin del motor se transmite del engranaje del pin al volante de inercia

que est unido al cigeal. Al encender el motor, se requiere una gran cantidad de

momento de torsin, por lo tanto, una gran corriente (150A a 200A) debe fluir a travs del

motor de arranque y consecuentemente la batera debe estar completamente cargada.

CONCEPTOS PREVIOS

MAGNETISMO: El magnetismo se define como una propiedad peculiar poseda por ciertos

materiales mediante el cual se pueden repeler o atraer mutuamente con naturalidad de

acuerdo con determinadas leyes.

Adems podemos decir, que el magnetismo es una forma elemental de fuerza generada por

el movimiento orbital de los electrones alrededor del ncleo, que luego produce el efecto

del magnetismo. Cada electrn crea un campo magntico dbil, los que al juntarse con

otros crean un campo magntico intenso (es el caso de los imanes).

El magnetismo es en realidad una fuerza que no se puede ver aunque se pueden observar

sus efectos en otros materiales.

El campo magntico tiene unidades de Ns/Cm, esta unidad recibe el nombre de Tesla.

Normalmente los campos magnticos tienen una intensidad bastante menor que 1 Tesla.

Por ello es conveniente usar otra unidad, el Gauss. Tenemos 104 Gauss = 1 Tesla.

CARACTERISTICAS DE LOS DE LOS CAMPOS MAGNETICOS:

1.-) Un imn atrae limaduras de hierro situadas a cierta distancia. Esta fuerza de atraccin es

mayor en los extremos o polos del imn y disminuye hacia el centro de una forma parecida a lo

que muestra la (FGI.1). Prcticamente, se puede considerar que las limaduras de hierro se

concentran en los extremos, y como puede observarse en la (FGI.2) en el centro del imn no

existe atraccin alguna.

2.-) Si un imn en forma de aguja se suspende por su centro un soporte debidamente

equilibrado y en el que puede girar libremente (FGI.3), uno de sus extremos se orienta hacia el

polo norte geogrfico de la tierra y el otro extremo queda encarado hacia el polo sur. Si

obligamos al imn a desviarse de su posicin, en cuanto se suelta vuelve a la misma posicin

por si mismo. El extremo que se origina hacia el norte es el llamado el polo norte del imn y el

extremo contrario, es el polo sur del imn.

3.-) Las lneas de imantacin o lneas de fuerza que seguirn las limaduras de hierro situadas

en la proximidad del imn, se dirigen del polo norte al polo sur por el exterior del imn y del

polo sur al polo norte por su interior (FGI.4).

4.-) Si se acercan dos imanes por sus polos del mismo nombre, estos imanes tienden a

repelerse y separarse.

5.-) Si se acercan dos imanes por sus polos de distinto nombre, estos imanes tienden a atraerse

y a acercarse entre s. De esta forma podemos decir que polos diferentes se atraen ( FGI.5) En

este caso, las lneas de fuerza tienen el mismo sentido.

6.-) Si un imn se parte, cada uno de los trozos constituye un nuevo imn segn (FGI.6).

7.-) Las propiedad magnticas de los imanes se transmiten a los cuerpos situados en su campo

de accin. A este fenmeno se le denomina induccin magntica,. As, si se coloca un trozo de

hierro dulce (FGI.7 ) en las proximidades de un imn, se convierte a su vez en un imn lo que

se demuestra porque atrae las limaduras de hierro.

8.-) Las propiedades magnticas de los imanes disminuyen se reciben fuertes golpes o se

someten a una elevada temperatura, y llegan a desaparecer espontneamente, con ms o

menos rapidez, por el paso del tiempo.

9.-) Todos los cuerpos se dejan atravesar por las lneas de fuerza del campo magntico. Es

decir, para el magnetismo no existen cuerpos aislantes.

ELECTROIMN:

Los artificiales que estn fabricados especialmente para reproducir sobre un soporte de hierro

puro, de acero o de aleaciones como nquel-hierro, hierro cobalto, etc., las caractersticas

propias de los imanes naturales. El procedimiento consiste en someter la barra de hierro que

sea de imantar dentro de un campo magntico potente, generalmente creado por una bobina

por la que circula una corriente elctrica. La barra de hierro se imanta en este caso por

induccin electromagntica.

Los imanes artificiales tienen una gran importancia en el automvil y en todos sus

elementos en los que intervienen la electricidad. Sin la aplicacin de las leyes del

electromagnetismo no existiera el alternador ni el motor de arranque, ni todos los tipos de

motores que rigen el funcionamiento de los limpiaparabrisas, elevalunas elctricas,

calefaccin o refrigeracin, etc., sin olvidar otros elementos fundamentales de la

instalacin del automvil, como son los reles, por ejemplo, piezas bsicas para obtener el

mximo rendimiento de la instalacin. A continuacin vamos a estudiar el magnetismo

desde el punto vista de la creacin de imanes por medios elctricos.

CAMPO MAGNETICO CREADO POR LA CORRIENTE ELECTRICA.

La corriente elctrica posee una propiedad fundamental de la que los tcnicos han sabido

sacar un gran provecho. Esta propiedad fundamental podramos enunciarla de la siguiente

forma:

CUANDO CIRCULA UNA CORRIENTE ELECTRICA POR UN CONDUCTOR,

ALREDEDOR DE DICHO CONDUCTOR SE FORMA UN CAMPO MAGNETICO.

Este campo magntico se produce de una manera natural por lo que resulta un fenmeno

que forma parte de la misma naturaleza de la electricidad. Ocurre realmente en todos los

conductores por los que circula una corriente elctrica . Nuestros ojos no lo pueden ver

pero si podemos evidenciarlo mediante toda una serie de experimentos de realizacin

sencilla.

Por ejemplo, si colocamos un cartn perpendicular a un conductor y esparcimos sobre el

cartn un puado de finas limaduras de hierro, al pasar la corriente continua por el

conductor podremos observar que las limaduras se distribuirn siguiendo unas lneas de

fuerza concntricas al conductor (FGI.11).

Esto demuestra que el campo magntico que se crea alrededor de un conductor por el que

pasa corriente desaparece cuando esta deja de pasar ; que la polaridad de este campo se

invierte al invertir el sentido del paso de la corriente, y que la intensidad del campo

magntico aumenta o disminuye, respectivamente, la intensidad de la corriente que circula

por el conductor.

Para representar de una forma mas compresible la existencia de dicho campo magntico,

se dibuja unas lneas de fuerza alrededor del conductor por el que supone circula

corriente, de igual forma se representa el campo magntico de un imn natural. Estas

lneas son concntricas al conductor e, igual que ocurre con el imn, sern ms densas

cerca del conductor ya que la intensidad del campo magntico disminuye al aumentar la

distancia al eje del conductor (FG1.12).

Figura 12

El sentido de las lneas de fuerza es el de las agujas de reloj si se mira en la direccin de la

corriente elctrica. Pero tambin se puede determinar mediante la llamada primera regla de la

mano derecha (FGI.13) que dice:

Si se sujeta el conductor con la mano derecha y el dedo pulgar apuntando en la direccin

de paso de la corriente, las puntas de los otros dedos de la mano indican la direccin de

las lneas de fuerza.

Estas lneas de fuerza se hallan siempre en un plano perpendicular al conductor

ATRACCION Y REPULSIN ENTRE CONDUCTORES

Entre dos conductores por los que circula corriente elctrica, se produce los efectos

magnticos de atraccin o repulsin de una forma anloga a lo que ocurre y describimos

con dos imanes.

Cuando por dos conductores paralelos circulan corrientes en sentido contrario, en uno de

los conductores se forma un campo magntico en el sentido de las agujas del reloj, y en

sentido contrario a las agujas en el otro( FGI.14), las lneas de fuerza de ambos campos

tienen la misma direccin entre los dos conductores. Por lo que en esa zona ambos campos

se suman y forman un campo ms fuerte. De este modo, las lneas de fuerza estn ms

concentradas entre los conductores que por fuera de los mismos y ambos conductores

tienden a separarse, de ello se saca la siguiente conclusin.

Todo conductor atravesado por una corriente elctrica tiende a salirse de un campo magntico

intenso, hacindolo hacia el campo dbil.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE ARRANQUE

El motor de arranque basa su funcionamiento en principios electromagnticos que hacen

referencia a magnitudes de campos magnticos. Se denomina campo magntico a la regin

del espacio alrededor de un imn donde se manifiesta la accin magntica de ste. Dentro

de esta regin, cualquier partcula de hierro es atrada por el imn y fuera de ella no sufre

atraccin alguna. El campo magntico de un imn se representa por lneas de fuerza que

van del polo norte al sur del mismo por el exterior del imn, cerrando el circuito

magntico por el interior desde el polo sur al norte.

La Fig. 3.2 muestra la forma del campo magntico de dos imanes, de barra y herradura

respectivamente, donde puede verse que el campo magntico se concentra en la

proximidad de los polos.

Los imanes tienen la propiedad de atraer y ser atrados y cuando se coloca un imn dentro

del campo magntico de otro, se ve sometido a fuerzas de atraccin o repulsin, de manera

que se cumple que polos del mismo nombre se repelen y polos de nombre contrario se

atraen.

En la Fig. 3.3 se ha representado el imn N' -S' dentro del campo magntico uniforme del

imn N-S.

En esta situacin, las fuerzas de atraccin F y F' que se generan forman un par que hace

girar al imn N' -S' alrededor de su punto de giro 0, en el sentido de las agujas del reloj

hasta que queda en posicin horizontal, en cuyo instante el par es nulo y las fuerzas F y F'

iguales y de sentido opuesto, por lo que el imn se encuentra en equilibrio.

No todos los cuerpos se comportan de la misma forma al introducirlos dentro de un campo

magntico. Algunos de ellos, como el hierro, producen una deformacin del campo en el

que se introducen, concentrando las lneas de fuerza que pasan a su travs. A estos

cuerpos, se les llama permeables. Sin embargo, la mayora de los cuerpos son

paramagnticos, es decir, indiferentes al magnetismo, como la madera, el plstico, el

cobre, etc. Estos cuerpos no producen alteracin alguna del campo magntico en el que se

introducen.

Los campos magnticos pueden ser creados por imanes naturales o artificiales o tambin

por electroimanes, es decir, imanes formados por la corriente elctrica. La experiencia de

Oersted pone de manifiesto que una corriente elctrica crea en el espacio que la envuelve

un campo magntico. Consiste esta experiencia en colocar una aguja imantada paralela a

un conductor recorrido por la corriente elctrica. En estas condiciones, la aguja se desva

hasta colocarse perpendicular al conductor y si se invierte la corriente en el mismo, la

aguja se desva en sentido contrario al anterior. Cuando se interrumpe la corriente, la

aguja vuelve a su posicin de reposo.

Los movimientos de la aguja imantada indican la existencia de un campo magntico

creado por la corriente elctrica. La intensidad de este campo magntico resulta

proporcional al valor de la corriente.

Un conductor recorrido por la corriente elctrica y sumergido en un campo magntico

(Fig. 3.4), est sometido a una fuerza que tiende a expulsarlo de l. Si el conductor puede

moverse, ser desplazado como consecuencia de esa fuerza. La energa elctrica de la

corriente se transforma de esta manera en energa mecnica de movimiento.

Se puede conocer el sentido de esta fuerza por la regla de la mano izquierda. Colocando

los dedos pulgar, ndice y medio de esta mano de manera que formen entre s ngulos de

noventa grados, el dedo ndice, da la direccin del campo magntico, el medio, la de la

corriente y, el pulgar, el sentido de la fuerza.

El motivo por el cual todo conductor que est dentro de un campo magntico tiende a salir

de l cuando es recorrido por la corriente elctrica, es sencillo:

El paso de corriente por un conductor, crea alrededor de l un campo magntico. En el

caso de la Fig. 3.4, como la corriente va hacia adentro, las lneas de fuerza de este campo

magntico circulan en el sentido de las agujas del reloj, alrededor del conductor. Este

campo magntico creado se suma al de los polos del imn por la parte superior del

conductor, ya que las lneas de fuerza de los dos campos llevan la misma direccin; pero

en la parte inferior se restan, pues las lneas de fuerza del conductor se oponen a las del

campo magntico creado por los polos N-S.

Como consecuencia, el campo magntico creado por los imanes N-S se deforma, tendiendo

en todo momento a volver a su posicin primitiva. Esto que podamos llamar elasticidad de

las lneas de fuerza, es lo que empuja al conductor y tiende a sacarlo del campo magntico.

Si cesa la corriente en el conductor, desaparece el campo magntico a su alrededor,

creado por esa corriente, por lo que ya no hay deformacin del campo N-S y el conductor

no sufre empuje alguno.

Si el conductor de la Fig. 3.4, sometido a la accin del campo magntico creado por los

imanes N-S, es atravesado por una corriente elctrica en el sentido que marca la flecha, es

decir, de fuera a adentro, sufrir un empuje que tiende a sacarlo del campo magntico en

el sentido marcado (regla de la mano izquierda). Este empuje ser mayor cuanto ms lo

sea el campo magntico creado por los imanes N-S, ms largo el conductor y mayor la

intensidad de la corriente que lo atraviesa.

Para que se produzca desplazamiento, es necesario que el conductor est situado

perpendicularmente a las lneas de fuerza del campo magntico N-S. Si se coloca dentro

del campo magntico, de manera que la corriente que lo recorre lleve el mismo sentido que

las lneas de fuerza de este campo, no hay desplazamiento.

Si en lugar de un conductor recto se coloca uno en forma de espira (como muestra la

Fig. 3.5), dentro del campo magntico N-S y se hace pasar por esta espira una corriente

elctrica del sentido que se indica en la figura, el lado A de la espira ser empujado hacia

abajo (regla de la mano izquierda) y el lado B hacia arriba. Las fuerzas que empujan a

estos dos lados de la espira estn, pues, dirigidas en opuestos sentidos y forman un par de

fuerzas que hacen girar a la espira a izquierdas.

Cuando la espira ha girado y se encuentra perpendicular a la posicin anterior, las fuerzas

que tienden a sacarla del campo magntico estn en oposicin y, por tanto, se

contrarrestan, quedando la espira en posicin de equilibrio.

El hilo que une los conductores A y B por su parte posterior, queda fuera del campo

magntico N-S y, por ello, no sufre empuje alguno.

En la Fig. 3.6 puede verse que los extremos de la espira, se unen a dos semi-anillos, sobre

los cuales rozan sendas escobillas, que se mantienen fijas en la posicin representada y a

travs de las cuales pasa la corriente por la espira, como se indica en la figura, ya que los

semi-anillos estn aislados entre s. El paso de corriente por la espira produce el giro de

sta hasta que ocupa una posicin horizontal, donde se detiene.