G0201_U3_INTRODUCTORIO1

UNIDAD 3 - FUNCIONAMIENTO Y ARQUITECTURA DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO EN MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA

G0201: Fundamentos y características de los circuitos eléctricos empleados en maquinaria pesada y agrícola.

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UNIDAD 3 - FUNCIONAMIENTO Y ARQUITECTURA DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO EN MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA

Unidad 3, parte 1: Funcionamiento y arquitectura de un circuito eléctrico en maquinaria pesada y agrícola.

Material Introductorio: Funcionamiento y arquitectura de un circuito eléctrico en maquinaria pesada y agrícola.

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ÍNDICE DE CONTENIDO

Contenido INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................... 4 TEMA 1: CIRCUITO ELÉCTRICO EN MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA ............................................................ 5 1.1.

DIAGRAMAS .............................................................................................................................................. 5

1.2.

COMPONENTES ........................................................................................................................................ 15

1.3.

SISTEMAS ................................................................................................................................................ 26

CONCLUSIONES ...............................................................................................................................................39 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................40

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INTRODUCCIÓN En las unidades anteriores habíamos estudiado distintos tipos de circuitos eléctricos, desde el punto de vista de su tipología, mencionado sus componentes más importantes y calculado algunas variables eléctricas por medio de las leyes de Ohm y Kirchhoff. Sin embargo, no habíamos definido su simbología ni sus componentes y sistemas en detalle. En esta unidad se describe y se explica la información disponible para ayudar al técnico en el diagnóstico, localización y solución de problemas en los sistemas eléctricos.

Comenzaremos con la definición y los usos de los diagramas eléctricos, la interpretación de los símbolos de los componentes de los distintos sistemas, para poder relacionar todo lo anterior y determinar el funcionamiento del circuito. Luego estudiaremos más en profundidad, los componentes principales de los sistemas eléctricos de las maquinarias, haciendo hincapié en sus características técnicas y de funcionamiento. Luego analizaremos los sistemas eléctricos más importantes, considerando: función, funcionamiento, componentes, conexiones y flujo de corriente.

Finalmente, estudiaremos las fallas, su tipología, las mediciones que se deben realizar en cada sistema, tanto de voltaje como de amperaje, información que deberá ser interpretada, para la obtención de un diagnóstico o identificación de averías, considerando las posibles causas que generan estas fallas.

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Tema 1: Circuito eléctrico en maquinaria pesada y agrícola 1.1.

Diagramas

Es

fundamental

interpretar

para

los

poder

diagramas

eléctricos y su simbología, tener un total conocimiento respecto al funcionamiento del sistema y las funciones que cumplen cada uno de sus componentes. De esta manera se podrá, mediante experiencia y práctica, localizar averías en el sistema eléctrico y dar

una

apoyado

pronta en

el

solución,

manual

de

servicio de la maquinaria.

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Simbología Hay distintas normas para representar los componentes de los sistemas eléctricos (mediante simbología), entre ellas y que se encuentran vigentes son la DIN (Alemana), BS British Standard (Inglesa), ANSI American National Standards Institute (Americana) y la IEC/CEI Comisión Electrotecnia Internacional (Comunidad Europea).

Es así como cada uno de los componentes involucrado en un circuito y sistema eléctrico, está representado por medio de simbología mediante las normas antes descritas, con lo cual podremos conocer no solo los componentes que intervienen sino también el funcionamiento del circuito en su conjunto.

A continuación se presenta la simbología más común, utilizada principalmente en los diagramas eléctricos de los sistemas de maquinaria CASE, DEUTZ FAHR y Mahindra.

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¿Qué características tienen los diagramas eléctricos?

Los diagramas eléctricos, como ya se expuso, contienen los símbolos de los componentes de un sistema para una maquinaria en particular y podemos encontrar tablas con leyendas explicatorias, simbología utilizada, notas, identificación de cables y una lista de los componentes con su ubicación en el diagrama. Gracias a esto se facilita mucho más la lectura, interpretación de los diagramas y detección de averías y soluciones. Aun así, es básico tener un conocimiento del funcionamiento del sistema.

A continuación se muestran, a modo de ejemplo, algunas de estas características para diagramas eléctricos de los sistemas para maquinaria CASE.

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Leyendas de diagramas de circuitos

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Identificación de cables

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Componentes

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Simbología

Recuerde siempre consultar el manual de servicio de la maquinaria que usted debe intervenir.

Además de la simbología utilizada en un plano, también se pueden designar los componentes mediante norma DIN, para indicar el tipo de aparato mediante una

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letra mayúscula, según tabla, seguido por un número para indicar si hay más de uno y finalmente se puede también indicar su función. Ejemplo: se presenta un motor del sistema eléctrico de una retroexcavadora CASE CX 210B. Podemos ver que la figura de la derecha está dentro del listado M14, donde M representa a un motor y el número que está a continuación lo identifica del resto de los motores. En este caso la función queda explícita en la descripción del plano, motor bomba de llenado carburante.

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1.2.

Componentes

Como ya vimos en la unidad 1, los componentes básicos de un circuito eléctrico básicamente

se

dividen

conductores,

receptores

en y

componentes elementos

de

generadores maniobra.

En

o

acumuladores, este

apartado

profundizaremos respecto a algunos de sus componentes y sus características más relevantes.

Fuentes de voltaje Las funciones de una fuente de voltaje en un sistema eléctrico, básicamente, son: suministrar energía y transmitir información. 

Fuentes que suministran energía • • • •

Almacenan energía eléctrica.

En la mayoría de los casos el suministro es por medio de 2 baterías de 12 V conectadas en serie.

Las baterías reciben carga del alternador.

Si el alternador falla, la batería puede suministrar voltaje a todo el sistema eléctrico por un tiempo limitado antes de descargarse.

Batería

• • •

•

Generan energía eléctrica.

Convierte la energía mecánica del motor en energía eléctrica, por lo tanto solo genera voltaje cuando el motor está en marcha.

Su función principal es recagar las baterías y suministrar corriente a los sistemas eléctricos, durante su funcionamiento normal, cuando se trabaja el máximo, alternador y batería trabajan juntos.

La corriente producida por el alternador es alterna, los diodos en su interior la convierten a continua fluctuante y la batería la convierte a continua estable.

Alternador Material Introductorio Unidad 3 | 15

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Conductores Son una serie de cables diseñados para transportar la corriente de un componente a otro del circuito, los cuales están rodeados de un material no conductivo llamado aislador, para evitar el contacto accidental entre los conductores contiguos.

Cable El cable en un conductor puede ser una sola pieza sólida de cobre, o hebras de pequeños cables unidos entre sí, el cable trenzado es más flexible y puede manipularse con más facilidad durante el ensamblaje del circuito.

Calibre El calibre define el tamaño de la sección transversal del conductor. El calibre puede estar expresado en mm² o bajo la normalización americana en AWG (American Wire Gauge).

Se

debe

seleccionar

adecuado

para

el calibre

un

cable,

dependiendo de su aplicación y considerando

el

amperaje,

la

temperatura y el tipo de aislante.

Recordar siempre que a mayor medida del calibre menor es el diámetro, por lo tanto representa una mayor resistencia al flujo de la corriente y viceversa.

Cable

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El largo de un conductor afecta también la selección del calibre adecuado. Esto se debe a que la resistencia de un conductor se incrementa en proporción a su longitud. Por lo tanto, un cable más largo posee más resistencia que un cable más corto del mismo calibre.

Otro aspecto a tener en cuenta al seleccionar los conductores, es el tipo de material conductor, donde el cobre es el más común, por lo tanto cuando se reemplacen conductores dañados, se debe considerar el material y calibre del cable.

El aislante es otro factor a considerar al momento de escoger un cable, el cual ayuda a evitar el contacto accidental entre los conductores contiguos. El cableado interno puede que tenga una cubierta delgada esmaltada al homo de

material aislante. El cableado externo está cubierto con un material aislante de plástico altamente resistente al calor, a la vibración y la humedad.

Cable

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Mazos de cables Los grupos de cables juntos, son llamados mazos de cables. Un mazo puede contener cables de diferentes circuitos y sistemas. Un ejemplo podría ser el mazo que enchufa en el conjunto del interruptor de las luces frontales, el cual contiene los cables de las luces de estacionamiento, las luces traseras y las luces frontales altas y bajas, entre otros.

Algunos cables del mazo se encuentran en tubos plásticos. Estos tienen cortes longitudinales para permitir un acceso fácil a los cables del mazo. Otros cables del mazo se forran en cinta aislante. Los mazos se fijan a la máquina con abrazaderas de plástico y sujetadores metálicos.

Para encontrar fácilmente un mazo específico en la máquina, los diagramas eléctricos proporcionan la ubicación de los mazos de cables.

Cable

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Conectores El propósito de un conector es pasar la corriente de un cable a otro. Para hacer esto, el conector debe tener dos mitades que se acoplen (enchufe y receptáculo).

Cada una de las partes presentan una pequeña resistencia al paso de la corriente, además aproximadamente el uno por ciento de sus superficies no hace contacto, lo que finalmente puede crear un funcionamiento defectuoso del circuito.

Para

lograr

una

mínima

resistencia y reducir al máximo las asperezas, los contactos de cobre de baja resistencia son a

Los conectores son causa de muchos

menudo

con

problemas de diagnóstico. Por ello es

estaño, de modo que al unirse

necesario medir la resistencia entre las

tienden

mitades

galvanizados a

"limpiarse"

conectoras,

se

mutuamente para suavizar los

diagnostica

picos y las ondulaciones creados

defectuoso en el control electrónico.

por las condiciones de aspereza.

También los técnicos deben saber que desconectar

un

cuando

y

funcionamiento

reconectar

los

conectores durante los procesos de localización y solución de problemas, pueden proporcionar una información de diagnóstico equivocada.

Conectores

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Conectores mecánicos Bornes El cable debe asegurarse al borne enrollándolo tres cuartos de vuelta o una vuelta completa. Enrollar el cable más de una vuelta alrededor del borne es un desperdicio y causará problemas si la conexión necesita desoldarse.

Regleta Doble el extremo del cable en forma de gancho e insértelo en la ranura de la regleta de terminales.

Si se empalman dos cables, el procedimiento recomendado es doblar el extremo de cada cable en forma de gancho. Combine los dos ganchos y aplique la soldadura en la unión. No es

necesario torcer los cables enganchados antes de soldar una conexión de empalme de gancho.

Cuando conecte cables a componentes sensibles al calor, a un borne o a una regleta terminal, se recomienda usar un disipador térmico. Este actúa como una carga de calor y por esta razón reduce el calor que pueda transferirse al diodo.

Conectores mecánicos

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Dispositivos de protección Estos dispositivos cumplen la función de proteger al circuito y a sus componentes de la corriente excesiva. Entre ellos podemos encontrar los fusibles, disyuntores y resistores.

Fusibles Un fusible es un cable pequeño o banda metálica, encerrada en cristal o cualquier otro material resistente al calor. El cable

o la banda metálica están fijados a contactos de metal en su exterior. Estos contactos forman una conexión eléctrica con los contactos del receptáculo del fusible, cuando este se Fusible de vidrio

instala. Este diseño le permite derretirse cuando la corriente alcanza un determinado nivel.

Cuando el fusible se quema, interrumpe el circuito y detiene el flujo de corriente, esto protege otras unidades de daño debido a la sobrecarga de corriente. Una vez que esto ocurre debe ser reemplazado,

pero

solo

cuando

se

haya

corregido la causa de la sobrecarga.

Fusibles cerámicos Los fusibles se clasifican de acuerdo con el amperaje que pueden transportar antes de abrirse. Los cuerpos de los fusibles de plástico se moldean en diferentes colores para mostrar su clasificación y esta se Fusibles de clavija

encuentra estampada también en la parte superior del fusible.

Fusibles

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Resistores Fijos: el uso más frecuente de los resistores fijos es el de limitar la corriente a un nivel seguro para los otros componentes.

Variable: combina un resistor fijo con un contacto movible que puede eliminar parte del resistor por medio de un cortocircuito. Su función principal, es la de permitir que la corriente pueda variarse sobre una gama de valores.

Existen muchas clases de resistores variables, algunos son los reóstatos, los potenciómetros o los termistores.

El modo más fácil de reducir el voltaje o la corriente suministrada a una carga, es aumentando la resistencia y se logra adicionando resistores. Sus usos se encuentran en los sistemas de sonido y en los circuitos

de

control

del

aire

acondicionado, que varían el

voltaje

al

conectar

varios

resistores.

Los resistores se clasifican tanto en ohmios (por la cantidad de resistencia que

proporcionan

al

circuito), como en vatios (por la cantidad de calor

que disipan).

Resistores

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La última banda de color del resistor indica su tolerancia, que se refiere a la cantidad que puede variar el valor actual del resistor respecto a la clasificación especificada, dada como porcentaje de clasificación total. Algunos resistores no tienen banda en esta última posición. Estos resistores tienen una tolerancia de 20% del valor de la resistencia.

Debido a que un resistor soporta un flujo de corriente, dentro de este se produce

una fricción eléctrica. Esto crea un calor que el resistor debe poder disipar.

La clasificación de potencia es la forma en que medimos la cantidad de energía consumida por un resistor. Mientras mayor sea la clasificación de potencia, mayor será la cantidad de calor que puede soportar el resistor. La figura

muestra ejemplos de la clasificación de potencia de los resistores.

Resistores

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Dispositivos electromagnéticos

Relé Un

relé

es

un

tipo

de

interruptor

que

funciona

automáticamente, utilizando un magneto de bobina de alambre para abrir y cerrar contactos de interruptor, por lo tanto abren y cierran un circuito.

Solenoide Un solenoide utiliza un campo electromagnético para producir movimiento mecánico. Cuando la bobina es activada, el vástago se introduce dentro de la bobina a través de la atracción magnética. Un resorte mantiene el vástago afuera, cuando la bobina no está activada.

Motor de arranque

Un conjunto del motor de arranque contiene dos dispositivos electromagnéticos: un motor eléctrico de gran potencia, para arrancar un motor diésel y un solenoide que se activa cuando el motor de arranque se pone en funcionamiento. Un piñón conecta entonces al motor de arranque con el volante del motor.

Dispositivos electromagnéticos

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Interruptores Independientemente de su tipo, todos los interruptores poseen la misma función básica: permitir o evitar el flujo de corriente en un circuito eléctrico, permite que la corriente fluya cuando está cerrado y evita el flujo de corriente cuando está abierto.

Algunos son de funcionamiento manual, por ejemplo, el interruptor de llave de encendido, el interruptor de botón pulsador

y

el

interruptor

de

palanca.

Otros

son

de

funcionamiento automático, por ejemplo, el interruptor de presión, el de temperatura, el de flujo, el de nivel y el limitador.

Un interruptor abierto normalmente permanece abierto evitando el flujo de corriente, hasta que sea cerrado por alguna fuerza exterior. Un interruptor cerrado normalmente, permanece abierto solamente durante el tiempo que permanezca la fuerza que activa sobre él, una vez que desaparece la fuerza, el interruptor se vuelve cerrar.

Hay diferentes tipos de interruptores, como el unipolar de una vía (SPST), el bipolar de dos vías (SPDT), bipolar de una vía (DPST) y el unipolar de dos vías (DPDT).

Interruptores

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1.3.

Sistemas

El sistema de iluminación para maquinaria pesada y agrícola, comprende básicamente luces: intermitentes, frontales, traseras, de alarma, del capó, de remolque, de freno e indicadoras, dependiendo del tipo de máquina.

Funcionamiento El motor de arranque recibe la energía de dos baterías de 12 voltios y establecen el voltaje normal del sistema. Se debe considerar que en algunas maquinarias la energía que recibe el motor de arranque es de una sola batería de 12 voltios.

Un dispositivo de protección limita la cantidad de corriente que puede fluir a través del circuito. El relé principal actúa como un interruptor abierto, normalmente accionado por la corriente procedente de la llave de contacto.

Un fusible protege cada circuito de iluminación. Se proporcionan uno o más interruptores para encender y apagar las luces. Los mazos de cables dirigen la energía hacia las lámparas.

Un conector que funciona para las dos lámparas, facilita fabricar y dar mantenimiento al circuito. Dos lámparas, conectadas en paralelo, utilizan la energía del circuito para producir luz.

En la figura se muestra un circuito

simplificado

general de un sistema de luces,

la

cual

puede

variar con los distintos tipos de maquinarias, ya sea pesada o agrícola.

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Conexiones de los sistemas de iluminación Como sucede con muchos sistemas de iluminación, algunos componentes de este sistema están conectados en serie y otros en paralelo. En este caso podemos identificar 1 circuito en serie y 3 circuitos en paralelo.

Conexión en serie Los componentes que están conectados en serie, se encuentran encerrados en la línea roja.

La corriente que fluye a través de ellos es una sumatoria de las corrientes que fluyen en las ramas en paralelo del circuito: interruptor de desconexión de la

batería

(1), baterías

(2),

dispositivo de protección (3).

Conexión en paralelo Los componentes que están encerrados en una línea roja, se encuentran

en

paralelo

y

ofrecen tres recorridos, o ramas, individuales a tierra para el flujo de la corriente. Cada rama conduce

una

parte de

la

corriente total que fluye por el circuito.

La

suma

de

las

corrientes de las ramas individuales, es igual a la corriente que fluye por la parte del circuito que está conectada en serie. Los elementos en paralelo son: relé principal (4), fusible (5), mazo de cables (6), interruptor de las luces (7), conector (8), reflectores (9) y llave de contacto (10).

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Flujo de electricidad La corriente en este circuito de iluminación fluye desde el borne positivo de la batería a través de los componentes del circuito y tierra (bastidor de la máquina), hasta el borne negativo de la batería.

Interruptores Para que cualquier corriente fluya por este circuito, los tres interruptores deben estar cerrados: el interruptor de desconexión de la batería, la llave de contacto y el interruptor de las luces. Si alguno de ellos está abierto, la corriente no fluirá. El interruptor de desconexión de la batería controla la energía a todos los circuitos eléctricos en la máquina. Cuando está abierto, la corriente no puede fluir por el circuito de iluminación. El relé principal controla la energía a todos los circuitos de las luces. Las máquinas que tienen varios circuitos de luces (reflectores, luces del techo, luces traseras/de parada) con frecuencia tienen interruptores individuales para controlar cada circuito. Sin embargo, a menos que el relé principal esté cerrado, la corriente no fluirá por ninguno de estos circuitos y ninguna de las luces se encenderá.

Resistencia En condiciones normales, la cantidad de corriente que fluye por este circuito está limitada por la resistencia de los reflectores. La resistencia variará de acuerdo con la temperatura de los filamentos. En este sistema de 24 voltios y en otros 12 voltios, la resistencia de estas luces mantiene la corriente total bien por debajo de los 10 amperios para los cuales está ajustado el fusible. Los demás componentes del circuito ofrecen poca o ninguna resistencia en condiciones normales de operación.

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Sistema de arranque El sistema de arranque, básicamente, convierte la energía eléctrica de la batería en energía mecánica en el motor de arranque.

Funcionamiento El interruptor de desconexión de la batería le permite desconectar manualmente las baterías de todos los circuitos de la máquina cuando no es necesaria ninguna energía. En la posición de desconexión (off), todos los circuitos están abiertos y no pueden tomar corriente de la batería.

Dos baterías de 12 voltios, conectadas en serie, establecen un voltaje nominal del sistema de 24 voltios y suministran corriente a los circuitos. Se proporcionan vías eléctricas paralelas a la llave de contacto, al relé de arranque y al motor de arranque. El circuito de arranque sitúa una alta demanda en las baterías cuando hace girar el motor.

Un interruptor de circuito limita la cantidad de corriente que fluye a través de los circuitos de control del motor de arranque. Esto protege al mazo de cables y a otros componentes en caso de un cortocircuito.

La llave de contacto es un interruptor manual capaz de activar dos circuitos a la vez. Cuando se gira hacia el centro o la posición de conectado (ON), el interruptor activa el circuito principal de potencia. Cuando se gira hacia el final o posición de arranque (START), el interruptor también permitirá que la corriente fluya a través de la bobina del relé de arranque.

El solenoide de arranque está montado en el motor de arranque, su función permite que la corriente fluya a través del motor de arranque para hacer girar el motor.

El motor de arranque, que es un potente motor eléctrico, tiene la función de hacer girar el motor diésel. Requiere de alta corriente para poder desarrollar la potencia necesaria que lleve al motor a la velocidad de encendido. El motor comparte una conexión a tierra con el solenoide de arranque.

Un conector cierra el circuito entre la llave de contacto en la cabina del operador y el relé de arranque junto con el disyuntor en el compartimiento del motor. Los conectores se usan normalmente entre la cabina y el motor para facilitar su ensamblaje en la fábrica, así como su mantenimiento en el terreno.

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En la siguiente figura, se muestra un

circuito

de

arranque

simplificado general para una maquinaria, la cual puede variar con

algunos

componentes

dependiendo si es maquinaria pesada o agrícola, así como del modelo.

Conexiones del sistema de arranque En este caso, el circuito de arranque es en realidad un circuito en serie-paralelo con cuatro vías de corriente. Cada vía de corriente, o circuito, comienza en el positivo de la batería, punto 1 y regresa al negativo punto 14. A continuación se muestran las figuras para los 4 circuitos presentes en el sistema de arranque.

Circuito N°1: los puntos 1, 2, 3,4, 5, G, 12, 13 y 14 constituyen uno de los circuitos.

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Circuito N°2: los puntos 1, 6, 7, 8, 11, 9, G, 12, 13 y 14.

Circuito N°3: los puntos 1, 6, 7, 8, 9, G, 12, 13 y 14.

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Circuito N°4: los puntos 1, 10, 11, 9, G, 12, 13 y 14.

Interruptor de desconexión de la batería El interruptor de desconexión de la batería facilita la localización de averías en el sistema eléctrico, así como su mantenimiento al proporcionar un punto de desconexión adecuado. Además realiza las siguientes funciones: impide que la máquina y todo el sistema eléctrico se operen sin autorización, elimina la descarga lenta de la batería provocada por un equipo eléctrico. Cuando la máquina se va a guardar por más de un mes, el interruptor de desconexión debe estar abierto, es un método rápido y adecuado de desactivar el sistema eléctrico de la máquina, en caso de algún tipo de fallas en el sistema.

Dispositivo de protección - disyuntor Entre las principales funciones que cumple el disyuntor en el circuito de arranque, podemos nombrar: protege a los cables de daños debido a corriente excesiva, con lo cual minimiza el tiempo improductivo y los costos de mantenimiento, tolera altas corrientes transitorias asociadas con el encendido del motor eléctrico, elimina la necesidad de reemplazar fusibles y posibles errores, aumenta la confiabilidad en el

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sistema de energía y disminuye su complejidad, restablece el funcionamiento productivo de la máquina con más rapidez que los fusibles, mediante la función de reposición, disminuye la posibilidad de tener que cambiar el valor de la protección contra la sobre corriente, como sucede cuando se reemplaza un fusible por otro que tiene una capacidad incorrecta.

Interruptor - llave de contacto Las principales funciones de la llave de contacto en un circuito de arranque para maquinaria, ya sea pesada o agrícola, son: controlar el relé de arranque para un arranque adecuado e impide que la máquina se opere sin autorización.

Relé de arranque Su principal función es la de enviar corriente eléctrica moderada, que requiere el solenoide del motor de arranque.

Motor de arranque La función del motor y el solenoide de arranque, es la de proporcionar suficiente velocidad al motor diésel, para arrancarlo aun en temperaturas extremas. Están diseñados para el servicio pesado y son capaces de soportar las rigurosas condiciones de trabajo características de los equipos pesados, su conexión típica es a tierra con un borne y un cable separados, en lugar de una caja a tierra, lo cual asegura una buena conexión a tierra.

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Flujo de electricidad El flujo de la electricidad comienza en el momento en que se cierra el relé de arranque, ambas bobinas reciben voltaje en el punto 8. En ese instante fluyen cerca de 46 amperios a través de las bobinas del solenoide de arranque. Unos 6 amperios fluyen a través de la bobina de retención de corriente directamente a tierra. Cerca de 40 amperios fluyen a tierra a través de la bobina tomacorriente, mediante el enrollado del motor de arranque.

Estas corrientes producen un campo magnético alrededor del solenoide de arranque, el que mueve al piñón de arranque para engancharse al volante del motor y al mismo tiempo cierra los contactos del solenoide de arranque. Esto conecta directamente el motor de arranque a las baterías y al voltaje en ambos extremos de la bobina tomacorriente. La corriente continua fluye a través de la bobina de retención de corriente, para conservar el campo magnético y mantener los contactos cerrados durante el giro.

A partir de este momento la corriente puede fluir a través del motor de arranque desde las baterías y comienza el giro del motor. El giro continuará hasta que se corta la energía al conjunto del motor de arranque, al colocar el interruptor de arranque en la posición de conexión (ON).

A través de esta secuencia de acción, este circuito de arranque permite que fluya a través de la llave de contacto, una corriente de cerca de 1 amperio para controlar una corriente de giro de 400 a 1200 amperios a través del motor de arranque. Este es el flujo normal de corriente en el circuito de arranque durante el giro del motor.

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Sistema de carga

El sistema de carga de cualquier maquinaria, ya sea pesada o agrícola, tiene dos funciones: recargar las baterías que se usan para hacer girar el motor y suministrar corriente a todos los sistemas eléctricos durante el funcionamiento de la máquina.

Funcionamiento: El alternador proporciona suficiente corriente para todas las cargas continuas durante el funcionamiento de la máquina y proporciona corriente de carga a la batería. El alternador auto limita la corriente. El regulador de voltaje integral establece el nivel de voltaje de carga del sistema eléctrico.

El interruptor del alternador protege a las baterías de la extracción excesiva de corriente, en caso de un cortocircuito a tierra dentro del alternador o entre el interruptor del alternador y el alternador. También protege a los cables de la máquina de una posible sobrecarga, en el caso de que alguien instalara un alternador de sobre medida para proveer energía a accesorios no autorizados.

Las dos baterías de 12 voltios proporcionan energía para hacer girar al motor de la máquina.

El interruptor de desconexión de la batería desconecta del terminal negativo de la batería a todos los circuitos eléctricos, incluyendo el circuito de carga. Cuando el interruptor está en la posición de desconexión (0FF), el alternador no puede cargar las baterías y estas no pueden ser descargadas por una carga eléctrica involuntaria o una falla en el circuito de la máquina.

El bloque del motor sirve de tierra para el alternador y a veces para otros circuitos del motor. El bloque del motor está normalmente conectado al borne a tierra del motor de arranque a través del cable a tierra del motor, lo cual completa la vía a tierra de retorno del alternador hacia la tierra del bastidor de la máquina y el borne negativo de la batería.

El cable a tierra del motor de arranque es una parte esencial del circuito de carga. Si se quita, el alternador puede aún funcionar, pero la vía a tierra de carga se produciría entonces a través de los cojinetes principales del motor y a través de la transmisión y otros engranajes al bastidor de la máquina. El cable a tierra del motor de arranque conecta el borne a tierra del motor de arranque (y el bloque del motor) con la tierra del bastidor de la máquina.

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UNIDAD 3 - FUNCIONAMIENTO Y ARQUITECTURA DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO EN MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA

En la figura se muestra un circuito de carga, simplificado para maquinaria en general, el cual puede ser para servicio pesado o agrícola, indistintamente.

Conexiones de los sistemas de carga En este caso los componentes del circuito de carga están conectados en serie.

Aunque no sea evidente, existe una vía adicional de retorno a tierra en paralelo para la corriente de carga, a través de los cojinetes principales del motor (flecha).

Es importante conocer esta vía para poder localizar algunas fallas, como verá más adelante. Cuando el motor no está funcionando no fluye ninguna corriente por el

circuito

Cuando

se

de

carga.

arranca

la

máquina,

las

baterías

suministran

la

corriente

para poner en marcha el motor.

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UNIDAD 3 - FUNCIONAMIENTO Y ARQUITECTURA DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO EN MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA

Una vez que arranca el motor y comienza a funcionar el alternador, la corriente de carga fluye a través de las baterías en dirección opuesta a la corriente suministrada por estas, durante la puesta en marcha del motor.

Ahora es el alternador, y no las baterías, el que suministra la corriente que necesita el sistema. La corriente fluye del alternador para cargar las baterías y para suministrar la corriente a todos los demás sistemas eléctricos de la máquina que la necesitan. El alternador produce corriente continua (CC) en tres etapas.

Etapa 1: Generación de corriente alterna (CA) trifásica.

La rotación del eje del alternador genera corriente alterna (CA). En el alternador hay tres fuentes de CA, cada una de las cuales produce una “fase de corriente”, cada fase es de 120 grados, o de un tercio del ciclo completo de alternación, con respecto a las otras.

Etapa 2: Rectificación de la corriente alterna (CA) trifásica a corriente continua (CC) pulsatoria.

La CA trifásica pasa a través del conjunto del diodo que se encuentra dentro del alternador, para convertir la CA trifásica en CC “pulsatoria” (corriente continua con una variación rítmica en el voltaje máximo). Esto tiene lugar mediante los diodos del alternador, que reorientan los impulsos negativos de la CA y los convierten en impulsos positivos.

Etapa 3: Regulación del voltaje de salida para limitarlo a un valor preestablecido.

Un regulador de voltaje situado dentro del alternador, limita la salida del alternador a un voltaje preestablecido. La energía proveniente de las baterías reduce la variación rítmica del voltaje, variación que queda en menos de 0,2 voltios en un sistema de 24 voltios.

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Alternador: El alternador es el componente clave del sistema, ya que convierte la energía mecánica rotatoria del motor en energía eléctrica, para cargar las baterías y operar los dispositivos eléctricos. Un regulador de voltaje interno dentro del alternador controla la salida del alternador. El interruptor del alternador protege al circuito del alternador y a las baterías de un flujo de corriente excesivo en caso de un mal funcionamiento.

Mazo de cables: El mazo de cables conduce la energía eléctrica del alternador hacia las baterías y hacia todas las otras cargas eléctricas en la máquina.

Motor de arranque: El conjunto del motor de arranque no es un componente activo del sistema de carga.

Sin embargo, proporciona típicamente importantes conexiones del positivo y del negativo a tierra de la batería, que son necesarias para que el alternador funcione.

Dos baterías de 12 voltios conectadas en serie para 24 voltios, almacenan la energía eléctrica que produce el alternador.

Interruptor: El interruptor de desconexión de la batería permite desconectar manualmente las baterías del circuito cuando no se requiere ninguna energía. Cuanto este interruptor está en la posición de desconexión (0FF), el sistema de carga no puede cargar las baterías y estas quedan protegidas contra cualquier descarga involuntaria.

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CONCLUSIONES En la presente unidad hemos definido qué son los diagramas eléctricos y cuál es su utilidad en los distintos sistemas eléctricos de las maquinarias, entre las que podemos comentar que sirven para explicar su funcionamiento y como apoyo para las intervenciones y mantenciones. Otro aspecto muy importante y relacionado directamente con los diagramas, es la simbología que se utiliza, aquí pudimos identificar los principales símbolos con los componentes más comunes a los distintos sistemas eléctricos para maquinaria pesada.

Revisamos finalmente en el tema de los diagramas, cuáles eran sus principales características, tomando como ejemplo las utilizadas en los planos de la maquinaria CASE, entre las que podemos destacar: las leyendas de diagramas de circuitos, simbología, identificación de cables y componentes.

Respecto a los componentes, estudiamos de manera más detallada las principales características técnicas y en algunos casos de selección (cables), así como su función en los sistemas eléctricos de las maquinarias.

A continuación y ya teniendo claro tanto el uso de los diagramas y de la simbología utilizada, así como también los principales componentes de los sistemas eléctricos, estudiamos los tres principales sistemas de las maquinarias: luces, arranque y carga, desde el punto de vista de su función, funcionamiento, circuito simplificado, los tipos de conexiones presentes y los componentes que la conforman y el flujo de corriente.

Por último, estudiamos respecto a la detección de fallas, mediante un análisis de los sistemas eléctricos de maquinaria pesada, comenzando por definir qué es una falla eléctrica, los tipos, características principales, causas, las etapas de cómo podíamos detectar una falla eléctrica: detección de falla, medición con instrumento y la comparación de mediciones con las especificaciones. Finalmente, analizamos las mediciones para los sistemas de luces, arranque y carga, tanto de voltaje como de intensidad de corriente, la interpretación de los datos obtenidos en las mediciones y las tablas de falla, causas probables y efectos para todos los sistemas.

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UNIDAD 3 - FUNCIONAMIENTO Y ARQUITECTURA DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO EN MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA

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