Fundamentos de Electricidad del Automóvil: Baterías, Componentes, Motor de Arranque y Consumos

1. Baterías y Acumuladores

Acumulador: Es todo dispositivo capaz de transformar energía eléctrica en energía química (durante la carga) y viceversa (durante la descarga).

• Rendimiento de una batería: Aproximadamente del 80%.
• Composición del electrolito: 60% de agua destilada y 40% de ácido sulfúrico.
• Tensión nominal por celda: Cada vaso tiene un voltaje aproximado de 2,2 V.
• Capacidad: La capacidad de carga y descarga se mide en amperios-hora (Ah).
• Identificación de polaridad: El borne positivo (+) se identifica con el color rojo.
• Densímetro (tensímetro): El rango de densidad óptimo oscila entre 1,270 y 1,290 g/cm³.
• Proceso de electrólisis y sentido de la corriente: El sentido real de la corriente de electrones fluye de polo negativo a positivo (- a +).

Procesos Químicos y Estados de la Batería

1. Variación de la densidad: La concentración y la densidad del electrolito varían con el estado de carga; al descargarse la batería, la densidad disminuye.
2. Descarga prolongada: Cuando el proceso de descarga se prolonga excesivamente, el sulfato depositado en las placas puede llegar a hacerse irreversible o irrecuperable (sulfatación).
3. Sobrecarga: Si el proceso de carga se prolonga en exceso, el electrolito pierde agua por evaporación y gasificación, lo que se traduce en tres consecuencias principales:
   • La densidad del ácido sulfúrico aumenta de forma perjudicial.
   • Las placas quedan descubiertas y no están totalmente sumergidas en el electrolito.
   • El calor excesivo provoca que las placas se dilaten, deformen y degraden.

Mantenimiento y Precauciones

• Nivel de electrolito: Mantener siempre el electrolito de 1 a 2 cm por encima del borde superior de las placas.
• Reposición de líquidos: Nunca añadir ácido sulfúrico puro; una densidad excesiva carboniza y desintegra las placas. Solo se debe añadir agua destilada, dado que el agua corriente contiene impurezas y sales minerales que aumentan la sulfatación.
• Ventilación: Los respiraderos situados en los tapones deben mantenerse limpios y despejados para permitir la evacuación de gases.
• Fijación: La batería debe estar firmemente asegurada a su alojamiento mediante el talón o la pletina de fijación; de lo contrario, las vibraciones desprenderán el material activo de las placas.
• Herramientas y limpieza: No colocar nunca herramientas metálicas sobre la batería. Mantener la carcasa limpia y seca, ya que la grasa, el polvo y la humedad son conductores y originan corrientes de fuga y autodescarga.
• Tratamiento de corrosión: Aplicar una solución neutralizadora de bicarbonato sódico sobre partes corroídas por el ácido y para emergencias de salpicaduras.
• Almacenamiento: Si se almacena una batería, debe estar completamente cargada y mantenerse a una temperatura de aproximadamente 30 °C. Si un vaso consume o evapora agua de forma anómala con respecto a los demás, denota un cortocircuito interno.

Protocolo de Carga de Baterías

1. Lavar exteriormente la carcasa de la batería antes de conectarla al cargador.
2. Evitar que los productos de limpieza o impurezas penetren al interior de los vasos.
3. Comprobar y nivelar previamente el electrolito.
4. Ajustar la corriente de carga: si se dispone de cargadores ajustables, la intensidad de carga recomendada debe ser de aproximadamente el 10% de su capacidad nominal en amperios-hora.
5. Conexión en serie: Al conectar dos baterías de 12 V en serie se obtienen 24 V, y la corriente de carga debe ajustarse al 10% de la capacidad de la batería de menor amperaje.

2. Principios Físicos y Componentes Electrónicos

Ley de Joule

El calor desprendido por un conductor al circular una corriente eléctrica es directamente proporcional a la resistencia del conductor, al cuadrado de la intensidad de la corriente y al tiempo transcurrido en segundos: Q = I² · R · t.

Elementos y Simbología de Circuitos Eléctricos

• Dispositivos de señalización y maniobra: Lámpara portátil, timbre, zumbador, bocina, sirena, interruptor unipolar, interruptor tripolar (en esquemas multifiliares y unifiliares).
• Dispositivos de protección y pasivos: Fusible o cortocircuito, resistencia eléctrica, condensador.
• Fuentes y acumuladores: Elemento de pila o acumulador, batería compuesta de 3 elementos, elemento acumulador variable.
• Máquinas eléctricas: Transformador, motor de corriente continua (CC), motor de corriente alterna (CA), generador de corriente continua (dinamo), alternador / generador de corriente alterna.
• Instrumentación y medida: Voltímetro, amperímetro, óhmetro, osciloscopio u oscilógrafo, contador de energía eléctrica.
• Semiconductores y válvulas termoiónicas: Diodo simple, diodo de doble efecto, triodo, pentodo, tubo de rayos catódicos, diodo rectificador, diodo Zener, transistor bipolar PNP y NPN, tiristor (SCR).
• Transductores y telecomunicaciones: Altavoz, micrófono, antena unipolar, antena bipolar.

3. Motor de Arranque

Componentes Principales

• Tornillo, casquillo y tope de piñón.
• Mecanismo de piñón con rueda libre (tipo Bendix) y estría helicoidal.
• Inducido completo (rotor) y tambor inductor fijado a las masas polares.
• Soporte lado colector provisto de casquillos sinterizados de bronce.
• Soporte lado accionamiento, bulón, taco de cierre y horquilla de mando.
• Contactor, relé de arranque o solenoide.
• Conjunto inductor, muelles de escobillas, escobillas positivas y escobillas negativas.
• Abrazadera y elementos de sujeción exterior.

4. Potencias y Consumos Eléctricos del Automóvil

5. Alternador

Componentes Fundamentales

• Polea de arrastre y ventilador de refrigeración.
• Carcasa del lado de accionamiento.
• Rotor inductor con devanados y garras polares.
• Estator inducido con bobinados trifásicos.
• Borne positivo de salida (B+).
• Placa portadiodos (puente rectificador).
• Carcasa del lado de anillos rozantes.
• Portaescobillas y regulador electrónico de tensión.

6. Registro de Respuestas de Autoevaluación

Clave de respuestas de cuestionario técnico:

1. C
2. D
3. B
4. B
5. C
6. A
7. B
8. C
9. C
10. B
11. B
12. B
13. B
14. A
15. C
16. B
17. B
18. A
19. B
20. B
21. C
22. B
23. A
24. C
25. B
26. B