Estructura Atómica Los átomos están formados por protones y neutrones en el núcleo y electrones que se mueven describiendo órbitas elípticas formando la corteza.
Un protón tiene carga eléctrica positiva (+), y un electrón eléctrica negativa (-).
Los metales tienen la propiedad de que los átomos que los forman tienden a perder uno o varios electrones de su última capa, llamándoseles electrones libres, los cuales crean huecos pudiendo ser estos ocupados por otros electrones libres. La materia está constituida por partículas infinitamente pequeñas llamadas moléculas, estas a su vez están divididas en átomos. (Gp:) + (Gp:) n (Gp:) n (Gp:) n (Gp:) n (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) n (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) –
Estructura Atómica (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) –
(Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) –
(Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) –
Como los electrones que giran en la órbita más apartada del núcleo son los menos ligados al átomo, ocurre a veces, que algunos de ellos escapan, acaso por el choque de un electrón libre que se acerca a ellos a gran velocidad. Entonces prepondera la carga positiva existente en el núcleo; el átomo se ha convertido en un ión positivo. A la inversa, la envoltura de electrones puede captar adicionalmente electrones libres. Entonces prepondera la carga negativa de la envoltura de electrones; el átomo se ha convertido en un ión negativo. nº e- = nº p+ nº e- ? nº p+ nº e- > nº p+ CUERPO ELECTRICAMENTE NEUTRO CUERPO CON CARGA POSITIVA CUERPO CON CARGA NEGATIVA
TENSION, VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL (Gp:) P (Gp:) 0
Es la fuerza eléctrica con que son empujados los electrones a través de un conductor. La tensión aparece en los circuitos eléctrico bajo dos formas distintas: Fuerza electromotriz inducida (f.e.m.): Es la tensión que genera una fuente de energía eléctrica, tal como puede ser una batería, un generador, etc… Caída de tensión: Es la tensión que se pierde en los receptores. Comparando el término con un circuito hidráulico, la tensión correspondería a la presión que se aplica a un fluido para que éste se desplace por un conducto. (Gp:) V
TENSION, VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL Su unidad de medida es el Voltio. El voltio (V) tiene como múltiplo el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y como submúltiplos el milivoltio (mV) y el microvoltio ( µV).
1 MV = 1.000.000 V 1 V = 1.000 mV 1 KV = 1.000 V 1 µV = 0,000001 V El aparato capaz de medir la tensión se llama voltímetro y se conecta en derivación o en paralelo con el circuito cuya tensión se quiera conocer. Dicho de otra forma, los bornes del voltímetro deben unirse a los dos puntos entre los que existe d.d.p o tensión que se quiere medir.
INTENSIDAD DE CORRIENTE Se denomina INTENSIDAD, a la cantidad de electrones que circulan por un consumidor, cuando se le aplica a este una tensión, en la unidad de tiempo (segundo). La intensidad de la corriente eléctrica corresponde en el circuito hidráulico a la cantidad de agua que pasa por la turbina (produciendo un trabajo) en un tiempo unidad, es decir, el caudal. La cantidad de fluido que circula por el conducto, será el equivalente a la cantidad de corriente que circulará por una resistencia o consumidor cuando le apliquemos una tensión en bornes del mismo. (Gp:) I
INTENSIDAD DE CORRIENTE Su unidad de medida es el Amperio. El amperio (A) tiene como submúltiplos el miliamperio (mA) y el microamperio ( µA).
1 A = 1.000 mA 1 mA = 0,001 A 1 A = 1.000.000 µA 1 µA = 0,000001 V El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctrica se llama amperímetro y se conecta en el circuito en serie, es decir, de manera que la corriente eléctrica pase en su totalidad por él. El circuito debe estar funcionando.
RESISTENCIA ELECTRICA Se llama resistencia a la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica, es decir, la dificultad que encuentran los electrones para desplazarse. Su unidad de medida es el Ohmio (?). El aparato utilizado para medir resistencias es el Ohmímetro. Conexión: en paralelo cuando se vaya a efectuar la medida de una resistencia, se deberá aislar y dejar sin corriente el circuito. Como múltiplo del Ohmio se emplea el kilohmio (K?) y el megaohmio (M?), como submúltiplo se emplea el miliohmio (m?) y el microhmio (µ?). 1 M? = 1.000.000 Ohmios 1 ? = 1.000 m? 1 K? = 1.000 Ohmios 1 ? = 0,000001 µ?
ASOCIACION DE RESISTENCIAS (I) ASOCIACION EN SERIE (Gp:) R1 (Gp:) R2 (Gp:) R3
Un circuito serie es el formado por diferentes componentes montados en cascada, es decir la salida de un componente conectada a la entrada de otro, así para todos los componentes. La intensidad de corriente que circula por un componente, es del mismo valor que la de los otros, ya que no hay ninguna derivación hacia otra parte del circuito. La resistencia total de un circuito en serie, es igual a la suma de las resistencias parciales de sus componentes. Rt = R1 + R2 + R3
ASOCIACION DE RESISTENCIAS (II) ASOCIACION EN PARALELO Un circuito en paralelo es cuando se conectan dos o más componentes, haciendo dos puntos comunes, es decir, en uno irá un terminal y en el otro irá el otro terminal de cada componente. El voltaje de este tipo de montaje tiene el mismo valor en todas las ramas. La corriente suministrada por el generador, se repartirá en cada una de las ramas del montaje. La resistencia total que dicho montaje ofrezca siempre será menor que la resistencia más pequeña que esté en el circuito. 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 (Gp:) R1 (Gp:) R2 (Gp:) R3
(Gp:) Rt = (Gp:) R1 x R2 (Gp:) R1 + R2
LEY DE OHM “La intensidad de corriente eléctrica obtenida en un circuito, es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del mismo” I = V / R Es decir: De esta expresión se deduce. V = I x R R = V / I y Como aplicación inmediata de esta ley puede calcularse la resistencia eléctrica de un circuito, conociéndose la tensión aplicada y la intensidad de corriente obtenida. (Gp:) V
(Gp:) A
(Gp:) 2A
12V R = V / I = 12 V / 2 A = 6 Ohmios
MAGNETISMO Se llama magnetismo a la propiedad que tienen algunos cuerpos de atraer al hierro y sus derivados. Un imán es un trozo de acero que debido a un tratamiento especial, ha adquirido las propiedades de: atraer al hierro, ser orientado por la tierra y atraer o rechazar a otros imanes; se le asignan dos polos, uno NORTE y otro SUR que se sitúan cerca de los extremos del imán. Se supone la existencia de una líneas de fuerza denominadas líneas de inducción, que establecen un circuito, partiendo desde el polo sur del imán, le recorren por su interior y salen al exterior por el polo norte, de donde regresan otra vez al polo sur.
MAGNETISMO La zona donde estas líneas de inducción manifiestan sus efectos, se denomina Campo magnético. Evidentemente, estos efectos se manifiestan con mayor intensidad en las proximidades del imán, por lo que se dice que el “campo” es más intenso en esa zona. Los efectos que más visiblemente manifiestan los imanes, son los de atracción y repulsión. Efectivamente, si se aproximan dos imanes por sus polos del mismo signo, tratan de repelerse. Si se aproximan por sus polos diferentes se atraen. REPULSION ATRACCION
MAGNETISMO No todos los cuerpos se comportan de la misma forma al introducirlos dentro de un campo magnético. Algunos de ellos, como el hierro, producen una deformación del campo magnético concentrando las líneas de fuerza que pasan a su través. A estos cuerpos se les llama permeables. La mayoría de los cuerpos que existen en la naturaleza, como la madera, el plástico, el cobre, aluminio, etc., son indiferentes al magnetismo y aunque se introduzcan en un campo magnético, no producen en él alteración alguna. A estos cuerpos se les llama paramagnéticos. Otros cuerpos como el bismuto, tienen la propiedad de rechazar las líneas de fuerza, es decir, que éstas encuentran mayor facilidad de paso por el aire que a través del cuerpo, produciendo una deformación del campo. A estos cuerpos se les llama diamagnéticos.
ELECTROMAGNETISMO Cuando un conductor rectilíneo por el que circula una corriente eléctrica se sitúa cerca de una brújula, ésta se desvía de su posición, “buscando” la perpendicularidad al conductor. Si se aumenta la intensidad de la corriente, la brújula toma cada vez posiciones más perpendiculares. Este efecto es debido a que la corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético análogo al que forman los imanes y cuya intensidad, es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el circuito eléctrico.
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA Faraday demostró que, cuando un conductor corta a las líneas de fuerza producidas por un campo magnético, se genera en él una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.i.), que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo.
Es decir: (Gp:) fem = (Gp:) do (Gp:) dt
Los mismos efectos se observan si en lugar de aproximar o alejar el imán a la bobina, es esta la que se mueve acercándose o alejándose del imán. Cambiando la polaridad del imán, el sentido de la corriente en la bobina es contrario al obtenido anteriormente. (Diferencia de flujo) (Diferencia de tiempo)
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA Supongamos un circuito formado por dos solenoides, el primero, al que denominamos bobina primaria, alimentado por una batería y el segundo, al que denominamos bobina secundaria y cuyo circuito está cerrado por un amperímetro, tal como se indica en la figura. Al cerrarse el interruptor, la corriente circula por la bobina primaria y el flujo en expansión corta el devanado secundario e induce en él una f.e.m. provocando una corriente eléctrica. Una vez que el flujo está completamente expandido, es decir, en su valor máximo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente inducida en este es cero.
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA Al abrirse el interruptor el campo magnético desaparece, dando lugar a la aparición de una nueva f.e.m., y provocando una corriente eléctrica de sentido contrario a la anterior. Una vez que el flujo ha desaparecido por completo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente es cero. Siempre que haya una variación de flujo que corta las espiras de una bobina, se induce en esta una f.e.m. inducida, dando lugar a una corriente eléctrica siempre y cuando el circuito se encuentre cerrado. Recuerda
FUERZA ELECTROMOTRIZ AUTOINDUCIDA La autoinducción es producida en cualquier bobina que tenga un corte brusco en la circulación de su corriente. Este efecto es en ocasiones producto de interferencias y alteraciones en circuitos electrónicos.
Generador de Impulsos Inductivo Está constituido por una corona dentada con ausencia de dos dientes, denominada rueda fónica, acoplada en la periferia del volante o polea, y un captador magnético colocado frente a ella, formado por una bobina enrollada en un imán permanente.
Generador de Impulsos Inductivo (Gp:)
Generador de Impulsos Hall Un semiconductor es recorrido por una corriente entre sus puntos A y B, si se le aplica un campo magnético N-S, perpendicular al semiconductor, se genera una pequeña tensión (tensión Hall) entre los puntos E y F debido a la desviación de las líneas de corriente por el campo magnético, cuando estas dos condiciones se producen de forma simultánea. El funcionamiento de este generador, se basa en el fenómeno físico conocido como efecto Hall.
Integrado Hall El circuito integrado Hall, actúa como un interruptor, transfiriéndole masa al terminal neutro (o) con la frecuencia que le indique el semiconductor Hall. Por el terminal (o) el módulo de mando envía una tensión de referencia, que según el estado de conducción de la etapa de potencia del integrado Hall, caerá prácticamente a cero o no. (Gp:) (+) (Gp:) Etapa de potencia (Gp:) Compensación de temperatura (Gp:) Amplificador
(Gp:) Estabilizador De tensión (Gp:) Convertidor de señal (Gp:) (-) (Gp:) (O) (Gp:) Semiconductor Hall
Aplicación Sensor Hall (Gp:) Carcasa Arbol de Levas (Gp:) Sensor de Fase (Gp:) Corona Generatriz
SENSOR PIEZOELECTRICO Se trata de un material (Pyrex, cuarzo,…) que es sensible a las variaciones de presión. Sin presión, las cargas del sensor, tienen un reparto uniforme (1). Al actuar una presión, las cargas se desplazan espacialmente (2), produciéndose una tensión eléctrica. Cuanto mayor es la presión, tanto más intensamente se separan las cargas. La tensión aumenta. En el circuito electrónico incorporado se intensifica la tensión y se transmite como señal hacia la unidad de control. La magnitud de la tensión constituye de esa forma una medida directa de la presión reinante en el sistema a controlar.
SENSOR PIEZORESISTIVO El elemento sensible está formado por un puente de Wheatstone hecho con resistencias de semiconductor serigrafiado sobre un diafragma muy fino de aluminio. En un lado del diafragma actúa una presión de referencia, mientras que en el otro lado, actúa la presión a medir. La unidad de mando mantiene a 5 voltios la alimentación del captador. Una variacion de presión, provoca que el diafragma cerámico del sensor se arquée variando el valor de las resistencias del puente, y haciendo variar también el valor de la tensión de salida. (Gp:) Puente de resistencias (Gp:) Diafragma (Gp:) Tensión de alimentación (Gp:) Tensión salida (Gp:) Soporte
Relé Electromagnético Una gran cantidad de las instalaciones eléctricas existentes en un automóvil son mandadas por componentes electromagnéticos llamados relés o telerruptores. El relé permite mandar, por medio de un circuito de baja corriente (circuito de excitación) otro circuito que funciona con corrientes más elevadas (circuito de potencia). La bobina electromagnética está insertada en el circuito de excitación, con un consumo muy débil del orden de miliamperios: al pasar la corriente por ella crea un campo magnético tal que produce el desplazamiento de la armadura desde la posición de reposo a la posición de trabajo. La armadura de mando actúa sobre la apertura y cierre de los contactos, permitiendo el paso de corriente hacia los consumidores correspondientes. Un muelle de retorno devuelve a la armadura a la posición de reposo cuando la corriente de excitación desaparece. Consumidor 30 Bobina de excitación
Necesidad de los Relés Si en una instalación con gran consumo la gobernamos con la única ayuda de un simple interruptor, debido a que sus contacto internos no suelen estar dimensionados para soportar una intensidad de corriente elevada, estos se deteriorarían rápidamente con consecuencia graves por el calentamiento al que estarían sometidos y dando lugar a notables caídas de tensión en la instalación. Para evitar esto se utilizan los relés, de forma que la corriente se dirige por la vía más corta desde la batería a través del relé hasta los faros. Desde el interruptor en el tablero hasta el relé es suficiente un conductor de mando de sólo 0,75 mm2, ya que el consumo es de unos 150 mA.
Tipos de Relés Relé simple de trabajo: En estos tipos de relés, el relé se encarga de unir la fuente de alimentación con el consumidor, accionándose a través de un interruptor o cualquier otro aparato de mando. 85 ó 2 87 ó 5 86 ó 1 30 ó 3 30 ó 3 87 ó 5 86 ó 1 85 ó 2 Tipo B: Tipo A: 85 ó 2 87 ó 5 86 ó 1 30 ó 3 30 ó 3: Entrada de potencia. 87 ó 5: Salida de potencia. 85 ó 2: Negativo excitación. 86 ó 1: Positivo excitación.
En este tipo de relé la salida de corriente se produce por dos terminales a la vez al ser excitado el relé. 85 ó 2 87 ó 5 86 ó 1 30 ó 3 30 ó 3 87 ó 5 86 ó 1 85 ó 2 Tipo B: Tipo A: 85 ó 2 87 ó 5 86 ó 1 30 ó 3 30 ó 3: Entrada de potencia. 87 ó 5: Salida de potencia. 87b ó 5: Salida de potencia. 85 ó 2: Negativo excitación. 86 ó 1: Positivo excitación. 87b ó 5 87b ó 5 87b ó 5 Relé doble de trabajo
Actúa alternativamente sobre dos circuitos de mando o potencia. Uno es controlado cuando los elementos de contacto se encuentran en la posición de trabajo, mientras que el otro lo es cuando los elementos de contacto se encuentran en la posición de reposo. 85 ó 2 87 ó 5 86 ó 1 30 ó 3 30 ó 3 87 ó 5 86 ó 1 85 ó 2 Tipo B: Tipo A: 85 ó 2 87 ó 5 86 ó 1 30 ó 3 30 ó 3: Entrada de potencia. 87a ó 4: Salida de potencia en reposo. 87 ó 5: Salida de potencia activado. 85 ó 2: Negativo excitación. 86 ó 1: Positivo excitación. 87a ó 4 87a ó 4 87a ó 4 Relé de conmutación
Existen una serie de relés especiales, para usos muy concretos, o con disposición de los terminales específica. En este pequeño estudio presentamos los relés con resistencia o diodo de extinción y diodo de bloqueo. (Gp:) Relé con resistencia
(Gp:) Relé con diodo de extinción y de bloqueo
(Gp:) Relé con diodo de extinción
El objeto de la resistencia y del diodo es proteger al elemento de mando del relé de posibles corrientes autoinducidas, generadas en la propia bobina de excitación, que podrían dar lugar al deterioro de este. Relés especiales
Diversas Aplicaciones de los Relés Relé taquimétrico:
(Gp:) 87 (Gp:) 87b (Gp:) 30 (Gp:) 31 (Gp:) 15 (Gp:) 50 (Gp:) 1 TD
Doble relé de inyección (Gp:) 15 (Gp:) 8 (Gp:) 12 (Gp:) 14 (Gp:) 7 (Gp:) 4 (Gp:) 5 (Gp:) 3 (Gp:) 13 (Gp:) 6 (Gp:) 2 (Gp:) 11 (Gp:) 1 (Gp:) 9 (Gp:) 10
(Gp:) Masa
(Gp:) Positivo directo
(Gp:) – bobina
(Gp:) Salidas
(Gp:) Contacto
(Gp:) Arranque
EL POLIMETRO
DESCRIPCION Se denomina Polímetro, al aparato capaz de realizar varias (poli) mediciones (metro), también se le conoce con el nombre de Multímetro o Téster. Dentro del instrumento podemos distinguir tres mediciones diferentes con las que realizaremos las lecturas más comunes: (Gp:) OHMETRO (Gp:) Resistencias (?)
(Gp:) VOLTIMETRO (Gp:) Tensión (V) en CC y AC
(Gp:) AMPERIMETRO (Gp:) Intensidad (A) en CC y AC
TIPOS DE POLIMETROS Clasificación de polimetros en función de su tecnologia. POLIMETROS Convencionales Especificos Automoción ANALOGICOS DIGITALES
POLIMETROS ANALOGICOS Los polímetros analógicos, hoy en día, están en desuso, debido a su menor resolución y lectura más complicada. Son sensibles a la inversión de polaridad, y su lectura se ve afectada por las vibraciones. Por el contrario, son más fiables a la hora de realizar mediciones que varían rápidamente en el tiempo.
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