FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO ELÉCTRICO
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El funcionamiento de un circuito eléctrico es siempre el mismo ya sea éste simple o complejo. El voltaje, tensión o diferencia de potencial (V) que suministra la fuente de fuerza electromotriz (FEM) a un circuito se caracteriza por tener normalmente un valor fijo. En dependencia de la mayor o menor resistencia en ohm () que encuentre el flujo de corriente de electrones al recorrer el circuito, así será su intensidad en ampere (A).
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Una vez que la corriente de electrones logra vencer la resistencia (R) que ofrece a su paso el consumidor o carga conectada al circuito, retorna a la fuente de fuerza electromotriz por su polo positivo. El flujo de corriente eléctrica o de electrones se mantendrá circulando por el circuito hasta tanto no se accione el interruptor que permite detenerlo.
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Tensión de trabajo de un dispositivo o equipo:
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La tensión o voltaje de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), depende de las características que tenga cada una de ellas en particular. Existen equipos o dispositivos cuyos circuitos se diseñan para trabajar con voltajes muy bajos, como los que emplean baterías, mientras otros se diseñan para que funcionen conectados en un enchufe de la red eléctrica industrial o simplemente doméstica .
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Por tanto, podemos encontrar equipos o dispositivos electrodomésticos y herramientas de mano, que funcionan con baterías de 1,5; 3, 6, 9, 12, 18, 24 volt, etc. Un ejemplo lo tenemos en el taladro de la foto derecha que funciona con corriente eléctrica directa suministrada por batería, sin que tenga que estar conectado a una red de corriente eléctrica externa. Existen también otros dispositivos y equipos para vehículos automotores, que funcionan con baterías de 12 ó 24 volt.
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En la industria se utilizan otros equipos y dispositivos, cuyos circuitos eléctricos funcionan con 220, 380 ó 440 volt de corriente alterna (según el país de que se trate). En los hogares empleamos aparatos electrodomésticos que funcionan con 110-120 ó 220 volt de corriente alterna (también en dependencia del país de que se trate).
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Carga o consumidor de energía eléctrica:
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Cualquier circuito de alumbrado, motor, equipo electrodoméstico, aparato electrónico, etc., ofrece siempre una mayor o menor resistencia al paso de la corriente, por lo que al conectarse a una fuente de fuerza electromotriz se considera como una carga o consumidor de energía eléctrica.
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La resistencia que ofrece un consumidor al flujo de la corriente de electrones se puede comparar con lo que ocurre cuando los tubos de una instalación hidráulica sufren la reducción de su diámetro interior debido a la acumulación de sedimentos. Al quedar reducido su diámetro, el fluido hidráulico encuentra más resistencia para pasar, disminuyendo el caudal que fluye por su interior.
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De la misma forma, mientras más alto sea el valor en ohm de una resistencia o carga conectada en el circuito eléctrico, la circulación de electrones o amperaje de la corriente eléctrica disminuye, siempre y cuando la tensión o voltaje aplicado se mantenga constante.
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Sentido de la circulación de la corriente de electrones en el circuito eléctrico:
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En un circuito eléctrico de corriente directa o continua, como el que proporciona una pila, batería, dinamo, generador, etc., el flujo de corriente de electrones circulará siempre del polo negativo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) al polo positivo de la propia fuente.
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En los circuitos de corriente alterna que proporcionan los generadores de las centrales eléctricas, por ejemplo, la polaridad y el flujo de la corriente cambia constantemente de sentido tantas veces en un segundo como frecuencia posea.
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En América la frecuencia de la corriente alterna es de 60 ciclos o hertz (Hz) por segundo, mientras que en Europa es de 50 Hz. No obstante, tanto para la corriente directa como para la alterna, el sentido del flujo de la corriente de electrones será siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de FEM.
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Componentes adicionales de un circuito:
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Para que un circuito eléctrico se considere completo, además de incluir la imprescindible tensión o voltaje que proporciona la fuente de FEM y tener conectada una carga o resistencia, generalmente se le incorpora también otros elementos adicionales como, por ejemplo, un interruptor que permita que al cerrarlo circule la corriente o al abrirlo deje de circular, así como un fusible que lo proteja de cortocircuitos.
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1. Fuente de fuerza electromotriz (batería).
2. Carga o resistencia ( lámpara).
3. Flujo de la corriente<>
4 Interruptor.
5. Fusible.
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SISTEMAS ELECTRÓNICOS
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Todos los sistemas electrónicos aplicados en el automóvil responden a una misma estructura de componentes que podemos definir de la siguiente manera.
- UCE (Unidad de Control Electrónico): Circuito central que a través de un complejo programa interno gestiona los actuadores en función de las entradas de información que proporcionan los sensores.
- Sensores: Elementos que captan información y transforman los parámetros de entrada en señales eléctricas que la UCE puede entender.
-Actuadores: Dispositivos de salida que convierten las señales eléctricas que llegan de la UCE en acciones y respuestas de tipo robótico.
- Alimentaciones: El circuito de batería, relés y demás componentes que reparten la corriente eléctrica al sistema.
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INYECCIÓN ELECTRÓNICA
A continuación podemos analizar un sistema electrónico básico, en este caso una inyección electrónica.
El funcionamiento del sistema se basa en la activación que hace la UCE de los actuadores en función de la señal que recibe de los sensores. Así, por ejemplo, en caso de más o menos temperatura de agua en el sistema de refrigeración del motor, la UCE dosificará en mayor o menor cantidad el combustible que llega a los inyectores. Igualmente tratará de mantener un ralentí estable con la acción de la válvula de regulación correspondiente.
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EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS
Estas aplicaciones de la electrónica han ido experimentando cambios en su incorporación en el paso de los años, de tal manera que podemos hablar de cuatro generaciones, desde el punto de vista de su diagnóstico. El futuro vendrá dado por una quinta generación.
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Pimera Generación: En un principio, los sistemas que incorporaban los automóviles eran principalmente analógicos y no disponían de microprocesador. Debido a esto el programa de funcionamiento era muy sencillo y el sistema en general se reducía a algunos sensores y actuadores.
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Sgunda Generación: Estos sistemas ya contaban con un microprocesador en la UCE que les permitía gestionar un amplio programa de funcionamiento. El número de sensores y actuadores era mayor. Se incorpora la autodiagnosis, que en un principio solamente transmite una serie de códigos de avería, dados en muchos casos a través de un testigo de avería instalado en el cuadro de mandos del propio vehículo.
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Trcera Generación: El número de sensores y actuadores crece notablemente y se incorpora una autodiagnosis más evolucionada. Además de los códigos de avería se obtienen datos de funcionamiento del sistema.
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Carta Generación: Sistemas con más de un microprocesador que permite además de la autodiagnosis una programación externo. De esta manera es posible una re-programación de la UCE en caso de que el fabricante aconseje unos nuevos ajustes para un funcionamiento más correcto del sistema. Antiguamente, en algunos casos de fallos en la programación en fábrica de la UCE (Unidad de Control Electrónico) se procedía a la sustitución de la misma durante el período de garantía del automóvil. Hoy en día con la teleprogramación, nombre con el que se conoce esta solución, se evita este trastorno.
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Qinta Generación: El futuro basado en los avances de la electrónica nos llevan a las mismas técnicas de microprocesador pero con espacios más reducidos, menos componentes y la utilización de alternativas como la multiplexación y la fibra de vidrio (soluciones más económicas y precisas). Permitiendo unas instalaciones más simples y duraderas.
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Motor eléctrico
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Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. La mayoría de los motores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía electrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y de particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Una batería de varios kilogramos equivale a la que contienen 80 g de gasolina.
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Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
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Principio de funcionamiento
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Los motores de corriente alterna y los motores de corriente directa se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cuál establece que si un conductor por el cual circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
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Econductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho que cuando pasa corriente eléctrica por un conductor se produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha.
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Ventajas
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-En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión:
-A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
-Se pueden construir de cualquier tamaño.
-Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.
-Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 80%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).
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Motores de corriente continua
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Los motores de corriente continua se clasifican según la forma como estén conectados, en:
Motor serie
Motor compound
Motor shunt
Motor eléctrico sin escobillas
Además de los anteriores, existen otros tipos que son utilizados en electrónica:
Motor paso a paso
Servomotor
motor sin núcleo
Verificación de baterías:
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Una vez efectuada la verificación de cuatro baterías para automóviles, se determinaron los siguientes resultados:
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- La batería 1 se encuentra en perfecto estado puesto que no tiene mas de un mes de uso, se le ha dado un adecuado tratamiento, presenta bornes libres de aboyaduras y peladuras, por lo cual se puede afirmar que estan en buen estado. La carga de esta batería es de 12.3 voltios, determinados después de realizar la respectiva prueba con el multímetro. Físicamente la batería no presenta raspones, señales de golpes, aboyaduras, sulfatación y no se habia destapado en ningún momento. Se realizó prueba de temperatura al líquido contenido en cada celda y la lectura fue óptima. Así se concluye que no es necesario cambiarla.
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-La batería 2 presenta bornes supremamente desgastados, su carga es de 10.34v, presenta una aboyadura de posible golpe en la cara frontal, su temperatura de líquido es normal, presenta algunos rayones leves en la caja, y finalmente presenta leves desgastes aparentemente normales de 3 o 4 años de uso. Esta batería debe reemplazada por una nueva.
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- La batería 3 posee una carga de 12.2v, tiene leves rayones en su caja, sus bornes se encuentran en buen estado aunque algo pelados, no presenta síntomas de golpes ni aboyaduras, la temperatura del líquido en las celdas es normal. No es necesario reemplazar esta batería, funciona correctamente.
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-La batería número 4 esta supremamente desgastada, rayada, golpeada, incluso presenta un pequeño orificio en la cubierta superior, tiene una carga de 8.1v, está bastante golpeada, aboyada, sus bornes están muy desgastados, presentan señales de golpes fuertes con elementos pesados y puntudos a tal punto que el borne de carga positiva esta quebrado. Carece de un tapón, la cubierta superior está partida, la temperatura del líquido es superior a la normal, presenta un penetrante mal olor, una de sus celdas carece de líquido y otra presenta más de lo normal. Ésta batería es inutilizable, es altamente peligrosa y por lo tanto debe ser cambiada por una nueva.
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ELEMENTOS DE ELECTRONICA
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El relé o relevador (del francés relais, relevo) es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de un electroiman, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Josep henry en 1835 Ya que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada
De este elemento se encuentra una gran variedady se definen por la cantidad de contactos que poseeny la utilizacion que se les puede dar a cada uno:
