formación técnica Revisión previa de los elementos que intervienen en la acción de arranque
Diagnosis del motor de arranque Ante un problema de arranque hay que tener presente que la causa no ha de residir por fuerza en el motor de arranque mismo, así como tampoco sólo en la batería. Los interruptores, conductores, conexiones de los mismos y falsos contactos en la instalación de arranque pueden producir problemas en esta maniobra. El estado de conservación y funcionamiento correcto del motor térmico a arrancar es fundamental también para su buena puesta en marcha. 1
Figura 1. Prueba del motor en vacío.
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na primera impresión de la anomalía que pudiera existir se obtiene al accionar el motor de arranque y comprobar, aproximadamente, si el motor térmico gira, al menos, a la velocidad mínima de arranque. El diagnóstico preciso requiere el empleo de un tacómetro para medir las citadas revoluciones del motor. En ausencia de éste, se consigue mediante el ruido emitido, que es síntoma de la velocidad de giro. Si notamos que la velocidad es suficiente, habrá que buscar la causa en el motor térmico. Si el giro del motor es muy lento, hay que revisar el sistema de arranque.
bien, hemos de someterla a la prueba en descarga, ya que puede ocurrir que sea una batería vieja y responda bien a estos controles, pero tenga una caída de tensión muy alta cuando el motor de arranque le exige la máxima intensidad. Para someterla a la prueba en descarga ha de tener, como mínimo, 12’35 voltios. Si no es así, hay que proceder a recargarla hasta conseguir, cuando menos, 12’50 voltios, que representa un 75% de carga. Si la batería supera la prueba en descarga y el motor no arranca, la causa no está en ella y hemos de seguir buscando.
Batería
Revisaremos las conexiones de toda la instalación del circuito de arranque, que han de estar limpias de suciedad, óxido, etc. y perfectamente apretadas. Terminada esta operación, conviene medir la caída de tensión de todo el circuito o al menos la del cable principal de alimentación. La caída de tensión del circuito viene representada por la diferencia de tensión que hay entre la lectura obtenida en los bornes de la batería y entre positivo y negativo del motor de arranque. La caída de tensión debe estar entre 2’5 y 4%. Si consideramos un valor del 4% y en los bornes de la batería hemos obtenido, por ejemplo,
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Una primera medida es comprobar el estado y apriete de los bornes de la batería con el conductor principal de alimentación y el de masa. Una vez limpios y bien apretados, se puede probar a arrancar. Si la situación no ha mejorado, controlaremos el estado de carga de la batería. Conviene medir la tensión en vacío de la misma para tener una primera impresión. A continuación, se mide la densidad de todos los acumuladores que forman la batería. Con estas mediciones sabemos el estado de carga y posibles fallos de la batería. Si todo está
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Instalación de arranque
10’0 voltios, la tensión en el motor de arranque no debe ser inferior a 9’6 voltios, ya que el 4% de 10’0 es 0’4 y 10’0 menos 0’4 es 9’6. En algunos casos, aunque no es lo normal, se tolera hasta el 8% de caída de tensión total del circuito de arranque. Para medir la caída de tensión del cable principal, utilizamos un voltímetro muy sensible y una escala hasta 5 voltios, poniendo el positivo del mismo en el positivo de batería y el negativo en el borne 30 del motor de arranque. Si la caída de tensión de este cable o de la instalación es excesiva hay que revisar secciones de cable y falsos contactos en todo el circuito. En el caso que la tensión entre bornes de la batería fuese muy baja, podría ser debida a un mal rendimiento del motor de arranque que le exige a la batería una descarga excesiva provocando en ésta una caída de tensión fuera de lo normal. Si la batería se encuentra en buen estado y su tensión en vacío es 12’50 voltios o más, alimentando al motor de arranque, baja a menos de 9 voltios, sin caída de tensión excesiva en la instalación de arranque, lo más probable es que el motor de arranque funcione con muy bajo rendimiento, por lo que hay que revisarlo y repararlo. Todas las caídas de tensión se miden funcionando el motor de
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Figura 2. Verificación del aislamiento de las bobinas inductoras a masa.
3 Figura 4. Comprobación del consumo de las bobinas. Prueba A: entre el borne de entrada de corriente y salida a motor. Prueba B: entre el borne de entrada de corriente y masa.
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Figura 3. Comprobación de la continuidad de las bobinas, por medio de una lámpara y batería.
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formación técnica Foto 8
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arranque porque sin intensidad o consumo de corriente no hay caída de tensión.
Prueba del motor en vacío
trabajo recoge un instante de esta prueba en vacío en la que hemos obtenido, a los 5 segundos de su inicio, una tensión de 11’16 voltios, una intensidad de 125 amperios y una velocidad de giro del piñón de 6.327 rev/min. Estas revoluciones multiplicadas por la desmultiplicación de 3’3/1 delreductor arrojan una velocidad del inducido de 20.879’1 rev/min. Estos valores se corresponden con los previstos por el fabricante para este motor y esta prueba en vacío. Si desconectamos el cable principal de alimentación al motor, al cerrar el interruptor (4) comprobamos el funcionamiento del relé y el desplazamiento del piñón. Si hubiera algún problema en el mecanismo de rueda libre, horquilla de mando y piñón (Foto 3), se habría manifestado.
Una vez comprobado que el problema está en el motor de arranque, se desmonta del vehículo. Es conveniente someterlo a una prueba en vacío, que, aunque no es definitiva para detectar el fallo, resulta indicativa de su funcionamiento. Para ello se coloca el motor en el banco de pruebas y se realiza el conexionado del mismo (Foto 1 y Figura 1), en las mismas condiciones de funcionamiento que en el vehículo, intercalando en el circuito principal de alimentación un amperímetro (1) con escala adecuada al consumo de corriente del motor, un voltímetro (2) conectado al borne de entrada de coComprobación del inductor rriente y un tacómetro, (Foto 2), para medir la velocidad de giro Para comprobar y reparar los del motor en el piñón de mando. órganos del motor, una vez desAl cerrar el interruptor (4), Fimontado el mismo (Foto 4), degura 1, se excita el relé del moben limpiarse todos sus compotor (5) cerrando sus contactos (6), nentes, eliminando la suciedad haciendo funcionar el motor en que pudiera existir. Para comprovacío durante un tiempo breve y bar el inductor, y al objeto de anotando las lecturas de tensión, mantener las cuatro escobillas intensidad y revoluciones consebien colocadas, es conveniente guidas en el motor. Hay que tehacer uso de un casquillo o falner en cuenta que la velocidad de so colector (Foto 5), montado un motor eléctrico funcionando en vacío teóricamente es Foto 12 ilimitada. Aunque en la realidad está limitada por los rozamientos mecánicos internos y la reacción magnética del inducido, dicha velocidad sigue siendo muy elevada con peligro de dañar al inducido, por lo que las pruebas no deben durar más de 10 segundos y las lecturas hay que tomarlas a los 5 segundos de haber comenzado a alimentar el motor. En nuestro caso se trata de un motor de arranque Bosch tipo EV 12 V 2’3 kW, con reductor epicicloidal y desmultiplicación de 3’3/1 para motores diésel de 1’5 a 3 litros de cilindrada. La foto que abre este
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como se observa en la Foto 6. La verificación del aislamiento de las bobinas inductoras a masa se realiza con corriente alterna a 220 voltios, Figura 2, o bien con un aparato específico (Fotos 7 y 8). Si el aislamiento es correcto, en el procedimiento de la Figura 2 la lámpara no debe encenderse y, en el caso de la Foto 8, el indicador de intensidad debe marcar prácticamente cero.
Verificación del relé
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El control de la continuidad y resistencia de los arrollamientos de accionamiento y retención lo vemos en las Fotos 9 y 10, respectivamente. El valor de resistencia obtenido en el primero, Foto 9, fue de 0’3 ohmios y en el segundo, Foto 10, 1’7 ohmios. La continuidad de los arrollamientos también se puede contemplar mediante una batería y una lámpara (Figura 3), y el consumo de corriente o intensidad absorbida, por cada arrollamiento, con una batería y un amperímetro (Figura 4).
Figura 6. Valores de las curvas características.
Prueba del motor en carga Una vez que el motor está reparado, conviene someterlo a la prueba de carga, que demuestra el estado real del motor. Podemos considerar tres métodos para realizar dicha prueba. Una forma puede ser realizar el control con el motor montado en el vehículo. En este caso, vemos los valores de tensión y consumo con el motor de arranque bloqueado, ya que se coloca la marcha más larga, se acciona el freno de pie y de mano y se pone el motor de arranque en funcionamiento durante 3 segundos. Como valores indicativos tenemos, por ejemplo, en un arranque de un turismo medio, 4 a 6 voltios de tensión y 500 a 800 amperios de intensidad. Esta prueba de bloqueo se realiza en mejores condiciones cuando el taller dispone de banco de pruebas y
Figura 5. Curvas características de un motor de arranque.
además algunos bancos permiten medir también el valor del par de bloqueo. Para conocer las curvas características de tensión, velocidad de giro, par y potencia de un motor de arranque, como es el caso de los fabricantes, se dispone de un banco más completo (Fotos 11 y 12), que en función de la intensidad de consumo del motor traza las citadas curvas. En la Figura 5 apreciamos las curvas características del motorBosch tipo EV 12 V 2’3 kW. La curva de tensión comienza en 11’29 voltios y termina en 6’02 V, porque a mayor intensidad consumida por el motor mayor es la caída de tensión interna de la batería y de la instalación. La curva de velocidad en RPM termina en cero, que corresponde a motor blocado. La curva de par, que aumenta con la intensidad, comienza a 2’15 Nm y termina en 45’82 Nm, valor que se corres-
ponde con el bloqueo del motor. La curva de potencia, con forma de campana, alcanza el máximo en 3’19 kW y tenemos, a lo largo de esta curva, el mismo valor de potencia para dos valores diferentes de velocidad de giro y par, ya que la potencia viene determinada por el producto de ambos parámetros; con menor intensidad, el par es menor, pero la velocidad, mayor; con mayor intensidad, el par es mayor, pero la velocidad de giro es menor. Un valor característico de los motores de arranque es que la potencia máxima del motor se consigue, prácticamente, a la mitad de la intensidad que corresponde a la intensidad de bloqueo. En la Figura 6 se reflejan los valores medidos que corresponden a las curvas de la Figura 5. Se observa que la potencia máxima de 3’19 kW se consiguió con 746 amperios y la intensidad de bloqueo fue de 1.474 amperios.
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