SISTEMAS DE CARGA Y ARRANQUE

  

i.                SISTEMA DE CARGA

ii.                ALTERNADOR

El objetivo del circuito de carga es proporcionar una tensión regulada para cargar la batería y reponer la corriente consumida por los circuitos eléctricos del vehículo. El alternador es un agregado relativamente reciente a los automóviles, que reemplaza a la dínamo, que se usaba hasta la década de 1970.

La salida de la dínamo estaba determinada por la velocidad del motor y, a diferencia del alternador, tenía una salida muy baja cuando el motor funcionaba al ralentí. Con el motor en este estado, era común que la luz de advertencia de carga parpadeara y era necesario cambiar periódicamente las escobillas de la dínamo. Estas escobillas eran considerablemente más grandes que las del alternador, puesto que transportaban la corriente de salida total, a diferencia de estas últimas, que transportan la corriente de campo, es decir, la corriente que energiza el electroimán para producir la salida.

La corriente de campo es de seis a ocho amperios aproximadamente.

Las especificaciones del alternador tienden a ser específicas del vehículo, puesto que un modelo básico tiene menor demanda eléctrica que un vehículo con accesorios típicos de primera línea, tales como parabrisas, lunetas traseras y espejos térmicos, luces adicionales, asientos calefactados y con regulación eléctrica, etc.

La salida del alternador, como su nombre implica, es una corriente alterna (CA), que se rectifica para transformarla en corriente continua (CC), a fin de proporcionar el tipo de tensión correcto para reabastecer la batería, manteniéndola a plena carga.

El alternador tiene tres devanados internos bobinados a 120 grados entre fases y requiere nueve diodos en configuración de "puente" para rectificar la salida. La tensión la controla un regulador de estado sólido que la mantiene a un valor predeterminado de 13,5 a 15 voltios aproximadamente. La corriente de salida la determina la demanda del momento: por ejemplo, una batería que acaba de alimentar el motor de arranque durante un período prolongado necesita una salida mayor del alternador que si estuviera totalmente cargada.

La tensión regulada se puede medir con un multímetro, pero esta lectura puede parecer correcta incluso si el alternador tiene un diodo defectuoso que reduce la salida en un 33%. La única manera segura de monitorizar la salida del alternador es observar la forma de onda resultante en un osciloscopio.

Fig. 1.3

La figura 1.3 ilustra el diagrama de cableado de un alternador con sistema de nueve diodos.

Fig. 1.4

La figura 1.4 ilustra un alternador típico.

Alternador "inteligente" del Ford Focus:

El sistema de carga empleado en el Ford Focus es diferente a todos los sistemas de carga que se producen actualmente.

Ford utiliza lo que se denomina sistema de "carga inteligente" Con un sistema de carga convencional, la batería se carga a una tensión determinada por el regulador de tensión, mientras que toda la carga eléctrica se toma de la batería alimentada por el alternador. 

El sistema de carga inteligente permite que la alimentación de tensión proveniente del alternador varíe en función de la temperatura del electrolito de la batería. Se ha comprobado que una batería fría responde mejor a una tensión más alta comparada con una batería caliente, que responde mejor a una tensión ligeramente más baja. La temperatura del electrolito se calcula midiendo la temperatura del aire de admisión cuando el motor se detuvo por última vez y la temperatura actual. A partir de estos dos datos, puede calcularse la temperatura de la batería y enviarle la carga apropiada.

El alternador tiene dos conexiones con el módulo de administración del motor (ECM), que sirven para monitorizar y controlar la salida. Esta monitorización permite también operar la válvula de control de velocidad de ralentí (ISCV) cuando se detectan altas demandas eléctricas y el motor está funcionando al ralentí. El módulo ECM controla también el relé de funcionamiento del motor, que sólo permite que se activen los circuitos con altas demandas de corriente cuando el alternador está cargando, momento hasta el cual dichos componentes permanecen inactivos.

EL ECM es ahora responsable de apagar la "luz de carga" instalada en el tablero de instrumentos. Cuando se pone en marcha el motor con un alternador convencional, la unidad se activa tan pronto se conecta el encendido. Un sistema de "carga inteligente", en cambio, inicia el alternador sólo una vez que arrancó el motor. Esta acción evita un consumo innecesario de tensión en un vehículo con la batería descargada, como también el esfuerzo adicional que implica hacer girar el motor con un alternador en funcionamiento.

Fig. 1.5

La figura 1.5 ilustra el diagrama de bloques de cableado del circuito de carga del Ford Focus.

b.            SISTEMA DE CARGA

Tensión y corriente del alternador - Usando una pinza amperométrica de 0 a 600 A.

Cómo conectar el osciloscopio para medir: tensión y corriente del alternador

Primero enchufar la pinza amperométrica de 600 A en el canal A usando los zócalos correspondientes del cable de prueba, como se ilustra en la figura 1.0.

Fig. 1.0

Es necesario encender la pinza amperométrica y orientarla de forma correcta. Hay una flecha que señala al polo positivo (+) de la batería de un lado y otra que señala al negativo (-) del otro. Una conexión incorrecta causará que la polaridad de la lectura sea errónea: en este caso, el alternador está generando corriente y es de esperar ver una lectura positiva.

Es necesario colocar la pinza alrededor de los cables de la parte posterior del alternador como se ilustra en la figura 1.1. Si no es posible, la pinza se puede colocar en los cables positivos de la batería: si es factible, identifique el cable que conecta el alternador a la batería. Al abrazar todos los cables positivos de la batería, la pinza indicará el balance entre las cargas y la corriente de carga.

Fig. 1.1

Ejemplo con el motor en marcha y los faros delanteros y la luneta térmica trasera encendidos —se tendrá:

2 x faro delantero de 60 vatios	120 vatios
Luneta térmica trasera	120 vatios
Total	240 vatios

La ley de la potencia indica que se debe dividir 240 por 12 lo que equivale a 20. Por lo tanto, debe salir del alternador un mínimo de 20 A.

En el canal B, use uno de los cables BNC para pruebas generales con una pinza cocodrilo roja grande en el cable positivo y una pinza cocodrilo negra grande en el cable egro. Si está trabajando en un vehículo de 24 V, debe conectar primero el atenuador 20:1 al osciloscopio. Conecte la pinza roja al positivo (+) de la batería y la negra al negativo (-) como se ilustra en la figura 1.2.

Fig. 1.2

Con la forma de onda de ejemplo que aparece en la pantalla, puede pulsar la barra espaciadora para comenzar a observar lecturas en vivo.

i.       CORRIENTE / TENSIÓN AL RALENTÍ (12V)

ii.                CORRIENTE / TENSIÓN AL RALENTÍ (24V)

Es importante que el alternador sea capaz de entregar la salida de tensión y corriente correcta. La tensión regulada recomendada varía ligeramente según el fabricante del motor, pero debe estar invariablemente entre 13,5 y 15 voltios. Es igualmente importante que el sistema no se cargue insuficientemente ni se sobrecargue.

La corriente disponible en el alternador también varía en función del tipo de alternador instalado. La corriente que se ve depende del estado de carga de la batería y de las cargas (consumidores) activadas.

Si el alternador tiene un problema específico que reduce la corriente, tal como un diodo defectuoso, dicho problema no se vería usando el mínimo de 20 A o por la caída de la tensión regulada. En cambio, se detectaría cuando se monitoriza la forma de onda del alternador.