CIRCUITOS AUXILIARES DEL VEHICULO TEMA: 1 INSTALACIÓN ELECTRICA EN EL VEHÍCULO

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1 CIRCUITOS AUXILIARES DEL VEHICULO TEMA: 1 INSTALACIÓN ELECTRICA EN EL VEHÍCULO INDICE CONDUCTORES, INTERRUPTORES Y RELÉS Conductores eléctricos Dimensionado de conductores eléctricos Elementos activos Interruptores, Conmutadores y pulsadores Relés Fusibles UNIDADES DE CONTROL Centrales de conexión Centralita de derivación Unidad de control eléctrica Unidad de control columna de dirección

2 CONDUCTORES, INTERRUPTORES Y RELÉS. La cronología de la instalación eléctrica parte del desarrollo de los sistemas eléctrico y electrónico del vehículo motorizado que se produjo a lo largo de un siglo XX empezando con el magneto de alta tensión en el año 1902 y llegando hasta la transmisión multiplexada CAN, un sistema de bus tipo serie, especialmente desarrollada para la aplicación en vehículos. Una solución eléctrica aplicada en la actualidad es evitar que se comuniquen elementos eléctricos con magnitudes eléctricas muy distintas. Por ejemplo, en primer lugar es fundamental distinguir los dos tipos de redes: - Red de potencia. - Red de señales. Naturalmente, como la red de potencia utiliza la parte metálica del vehículo como elemento de masa, la red de señales no podrá utilizarla de ningún modo. Por red de potencia de un vehículo se entiende toda la parte de la instalación relacionada con: - Iluminación interior y exterior. - Dispositivos de accionamiento eléctrico. - Sistemas de puesta en marcha, recarga y refrigeración del motor. Una de las características comunes de esta parte de la instalación es la utilización de la parte metálica del vehículo como punto común de masa. De hecho, para estos elementos la alimentación es casi siempre de 12 Voltios y no tienen problemas de interferencias causadas por el funcionamiento de otros elementos. La red de señales es la parte de la instalación que se ocupa del control. En la mayor parte de los casos este control está gestionado por unidades electrónicas. Las magnitudes eléctricas que utiliza esta parte de instalación son mucho más pequeñas que las que utilizan la parte de potencia, por lo que resulta impensable utilizar partes comunes de instalación

3 Los componentes principales de esta red (sensores) están controlados directamente por distintas unidades electrónicas, tanto a nivel de alimentación como a nivel de masa o señal de salida. De hecho, es bastante normal que haya un sensor con conector de tres bornes. Como se ha podido observar, las instalaciones eléctricas tradicionales de los automóviles necesitan una red de cableados muy compleja. Con la evolución de los vehículos y de los sistemas de a bordo esta red de cables ha alcanzado el límite desde múltiples puntos de vista: - Problemas de peso. - Problemas de espacio ocupado por el paso de grandes haces de cables. - Problemas de localización de averías. Todo esto estaba limitando el desarrollo de sistemas más avanzados y complejos, la solución actual ha sido la implantación de redes multiplexadas. Conductores de sección apropiada y buenos empalmes y conexiones, cuya resistencia eléctrica no empeore con el tiempo en funcionamiento, permitirán obtener fiabilidad de la instalación aprovechando al máximo la potencia eléctrica disponible. 1. Conductores eléctricos. Los aparatos y equipos eléctricos cada vez son más numerosos en el automóvil, y se encuentran distribuidos por todo el vehículo, precisando de conjuntos de cables agrupados, formando «mazos» que, aislados y canalizados, nos permiten conducirla corriente eléctrica, la alimentación de equipos, o la transmisión de señales entre aparatos y módulos electrónicos. Los mazos constituidos por un determinado número de cables se recubren con aislantes y se colorean para identificarlos. Están distribuidos en el vehículo, siguiendo criterios de ahorro de material y facilidad de acceso en caso de reparación. Hay que tener en cuenta que la resistencia eléctrica aumenta directamente con la longitud de los cables y, por tanto, a mayor longitud mayor perdida de energía y con ello mayor costo. La instalación eléctrica necesita un mantenimiento, así como la sustitución de sus componentes por agotamiento de su vida útil para realizar reparaciones en la sustitución de lámparas (faros, pilotos. etc.). Por tanto, son necesarias la facilidad de acceso y la posible sustitución del cableado, para lo cual es de gran utilidad utilizar cables con terminales desmontables tipo «Faston», o conectores con varias vías

4 Para apreciar mejor las diferencias entre los distintos tipos de cableados presentes en el vehículo a continuación se presenta una panorámica de los tipos de cables utilizados: - Cable unifilar trenzado con recubrimiento plastico, es el más común de los cables dentro del vehículo, están constituidos por un alma o cuerda compuesta por un número determinado de hilos, según su sección (de 10 en adelante). Fabricados en cobre electrolítico recocido y en algunos casos bañados en estaño, el aislante es generalmente plástico PVC o caucho.esta configuración les proporciona gran flexibilidad, permitiéndoles adaptarse a los contornos de la carrocería a la cual van sujetos por medio de abrazaderas o grapas - Cable bifilar, esta formado por dos cables unifilares unidos por el recubrimentos plástico, su uso en el vehiculo se utiliza princialmente para transmisión de sonido. - Cable bifilar trenzado, su uso se limita para conducción en redes multiplexadas. - Cable de cinta plana, se trata de un cable que se utiliza principalmente para la transmisión de la masa de la bateria al chasis y del chasis al motor. - Cable coaxial apantayado, se utiliza principlamente para cableado de señales que no han de sufrir interferencias. - Cable de fibra de vidrio, aunque no se trata de un conductor electrico, se utiliza para levar señales a traves de la rede MOST Dimensionado de conductores eléctricos. Al establecerse la sección del conductor se han de tener en cuenta la caída de tensión y el calentamiento. Pasos sucesivos para el cálculo 1. Averiguar la intensidad del consumidor, utilizando la potencia (W) y la tensión nominal de la instalación (U n ). 2. Calcular la sección del conductor A con los calores U v1 de la tabla 2 (para cobre p = 0,0185 Ωmm 2 /m): 3. Aumentar la sección del conductor A hasta el valor inmediato Superior de la tabla 1. No se recomienda utilizar conductores individuales con menos de 1 mm 2 de sección debido a la insuficiente resistencia mecánica que pueden ofrecer. 4. Calcular la caída de tensión U v1 verdadera: 5. Verificar la densidad de corriente S para prevenir el calentamiento no admisible (en caso de servicio de corta duración S< 30 A/mm 2, consultar latabla 1 con respecto a los valores de las secciones nominales de los conductores y de la corriente constante en caso de servicio constante)

5 2. Elementos activos 2.1 Interruptores, Conmutadores y pulsadores. Generalmente, por interruptor se entiende un dispositivo electromecánico que abre o cierra un circuito eléctrico, un ejemplo de interruptor es el de conexión de la luneta térmica

6 Por desviador o conmutador en general se entiende un dispositivo electromecánico que abre un circuito eléctrico y cierra otro, un ejemplo es el conmutador de luces, que enciende las de carretera y apaga las de cruce. Por pulsador, se entiende un dispositivo electromecánico que abre o cierra un circuito eléctrico mientras se está actuando sobre él, si esta actuación cesará el componente retornaría a su posición de reposo. Mandos combinados, se trata de mandos multifunción que se encargan de activar multitud de servicios, cambio de luces cruce carretera, ráfagas, intermitencias, limpiaparabrisas, bomba de agua lavaparabrisas, antiniebla, etc. La información es enviada directamente a los elementos finales o en algunos casos comunicada a una unidad de control que gestiona la conexión y desconexión de los elementos. Teniendo en cuenta la aplicación de estos dispositivos, es evidente que el parámetro eléctrico que los caracteriza es la máxima corriente continua que son capaces de soportar sin acusar ningún daño físico. Intensidad de interrupción: Intensidad nominal que son capaces de soportar los contactos eléctricos sin recalentarse o sufrir otros daños. Para los interruptores de utilización ocasional se ha previsto un período máximo continuado de 1 hora, para los de utilización frecuente 8 horas. Resistencia de aislamiento: Resistencia eléctrica medida entre los terminales no conectados eléctricamente entre sí (contactos abiertos) y entre los terminales y el cuerpo si es de plástico, con tensión de 500vcc para los interruptores de potencia y de 100vcc para los de señal. Tensión de descarga: Tensión aplicada entre los terminales no conectados (contactos abiertos) que provoca la descarga eléctrica entre los contactos. Caída de tensión: Tensión medida entre los terminales conectados (contactos cerrados) con una intensidad equivalente a la intensidad nominal de interrupción después de 1 hora de funcionamiento continuado. Resistencia óhmica: Resistencia eléctrica medida entre los terminales conectados (contactos cerrados). Comparando con los datos característicos se observa un sobredimensionado que debe imputarse al contacto entre los terminales y el instrumento de medida. Tiempo de reacción: Es el tiempo que transcurre entre el cierre del contacto (instante en que el circuito se alimenta con una tensión del 10% de la de prueba) y el instante en que el circuito está completamente alimentado (instante en que el circuito se alimenta con una tensión del 90% de la de prueba). La alimentación debe - 5 -

7 realizarse con una tensión de 9,5 13,5v sobre una carga óhmica. 3.1 Relés. Los relés son dispositivos electromecánicos diseñados para alimentar cargas o sistemas eléctricos de distinta naturaleza y entidad que funcionan correctamente si se da y se quita la tensión de alimentación en tiempos rápidos. El funcionamiento del relé seba sa en el efecto electroimán que tiene lugar cuando circula corriente por una bobina arrollada a un núcleo de hierro dulce.el relé se construye para facilitar que corrientes de elevado valor puedan circular de modo controlado, con una pequeña corriente de mando. Dispone de dos circuitos, uno de potencia por donde circulará la corriente de la batería hacia el elemento consumidor y otro circuito de mando, de bajo consumo que puede ser gobernado con corrientes débiles desde cualquier Unidad de Control. Para aplicaciones en la automoción existen dos grandes familias de componentes: - Relés con terminales para soldar de PCB. - Relés con terminales laminares (fast-on) para montaje plug-in en el cableado o en unidades interconectadas con circuito impreso flexible o circuito interrumpido. Al tratarse de un interruptor o conmutador comandado las características eléctricas son comunes con las que poseen estos, intensidad de interrupción, resistencia de aislamiento, resistencia del arrollamiento, tensión de descarga, tiempo de reacción. La composición interna de un relé puede resumirse en el siguiente ejemplo que representa el relé tipo mini. 4.1 Fusibles Son elementos de protección del circuito al que pertenecen. Están constituidos por un pequeño conductor, cuyo punto de fusión es menor que el del resto de los conductores del circuito, y su resistencia eléctrica es algo mayor. Tienen el cometido de limitar la intensidad de corriente que pasa por el circuito. Cuando la corriente en el circuito adquiere valores peligrosos, el fusible alcanza la temperatura de fusión, y al fundirse interrumpe el paso de la corriente protegiendo así los componentes del circuito. Los fusibles muestran diferentes configuraciones, redondos, planos, etc., pero los más empleados en la actualidad son los del tipo enchufables. El fusible debe estar protegido por medio de un encapsulado que evite la proyección del material fundente a la instalación en caso de cortocircuito. Para localización y facilidad de inspección, todos los fusibles están localizados en un cofre denominado caja de fusibles, ubicada normalmente en el vano motor o debajo del tablero de instrumentos

8 El principal objetivo del fusible de protección es proteger el cableado y los componentes que están delante de su posición. Al contrario de lo que podría parecer, en general un fusible no protege el cableado ni los dispositivos que están conectados detrás de él, ya que su intervención está dirigida precisamente por un mal funcionamiento de los mismos. Por otra parte, los fusibles han sido diseñados para intervenir sólo cuando el mal funcionamiento en el cableado que está detrás es lo bastante grave como para provocar daños en los cableados que están delante. UNIDADES DE CONTROL 3. Centrales de conexión 3.1 Centralita de derivación. Las centralitas de derivación son los componente a través del cual se distribuye la corriente y protegen las instalaciones y casi todas las funciones principales del vehículo. Generalmente en la centralita de derivación están - 7 -

9 contenidos la mayor parte de los fusibles de protección de las instalaciones. Ocasionalmente existen también elementos de mando y control como: - Relés, teleruptores. - Centralitas de mando Intermitentes. - Centralitas de control de bujías diesel. En la actualidad nos podemos encontrar con al menos tres centralitas de derivación, la principal en la parte superior de la batería, compuesta principalmente por fusibles de gran intensidad (Big fuse y fusibles de banda). Una segunda centralita de derivación localizada en el vano motor en la que nos encontramos fusibles y relés de control de elementos como los faros, alimentación de centralita motor, etc. Por último nos encontramos con la centralita de derivación localizada dentro del habitáculo, en la que se encuentran principalmente los fusibles y relés de circuitos auxiliares y de confort. 3.2 Unidad de control eléctrica. A medida que ha aumentado la equitación en los vehículos, ha resultado obligatoria la implantación de unidades de control eléctricas que poco a poco han ido asumiendo más funciones: - Recibe y transmite informaciones por la red CAN (ej.: diagnosis, testigos, mandos, datos). - Se conecta a las centralitas de derivación, para recibir las alimentaciones / señales y accionar los telerruptores. - Gestión de luces de carretera, antiniebla, luces de cruce. - Check-control o gestión del funcionamiento del alumbrado exterior con vigilancia de bombillas. La avería de una bombilla se visualiza por medio del testigo luminoso correspondiente o en forma de texto en el cuadro de instrumentos. - Gestión de los intermitentes der./izq. o luces de emergencia para feedback acústico. - Limpia y lava parabrisas, limpia y lava luneta trasero, activación y desactivación de los mismos según estado de interruptor de marcha atrás o apertura de capo. Gestión del funcionamiento en caso de emergencia. - Gestión de desactivación de consumidores. - Gestión de iluminación interior (la unidad de para red de a bordo gestiona la conexión del borne 30G, a través del cual se aplica tensión a las unidades de iluminación interior). - Iluminación de confort: Llegada a casa «coming home», salida de casa «leaving home», Iluminación con intensidad regulable para los instrumentos, iluminación de correderas, limpiaparabrisas. - Luneta trasera térmica - Gestión de bornes La unidad de control para red de a bordo gestiona el borne 75 a través del relé de alivio para contacto X. - La función del borne 15 se gestiona a través del relé para alimentación de tensión borne 15 en la caja eléctrica. - La función del borne 50 se gestiona a través del relé para alimentación de tensión borne 50 en la caja eléctrica

10 - Ciclo anticipado de la bomba de combustible (al ser abierta la puerta del conductor, la unidad de control para red de a bordo alimenta tensión eléctrica a la bomba de combustible). - Recepción de señales analógicas: nivel de combustible, tensión del alternador (D+), tensión de la batería. Estas centralitas, al igual que todas las demás poseen una memoria de fallos que puede ser leída mediante el adecuado equipo de diagnosis, además ofrecen la lectura de valores reales y la posibilidad de diagnosticar actuadores. En caso de sustitución dichas centralitas han de adaptarse mediante codificación a las características del vehículo. 3.3 Unidad de control columna de dirección. La unidad de control para la electrónica de la columna de dirección recibe señal de los siguientes elementos y es la encargada de comunicarlos a las centralitas de control eléctrico: - Mando del regulador de velocidad, - Palanca de luces de cruce y carretera, - Palanca de intermitentes, - Palanca de limpiaparabrisas, - Mandos del cuadro de instrumentos. - Teclas del volante (que en algunos casos tienen una unidad individual) - Pulsador de la bocina. También trasmite a la unidad de control del ABS la señal de transmisor goniométrico. Además controla de forma directa: - La señal de borne 15 y borne 50 hacia la unidad de control de la red de a bordo, - Señal de desconexión del regulador de velocidad hacia la unidad de control - del motor. - La señal de activación del airbag la recibe por cable directo desde la unidad de control del airbag y la transmite sin procesarla hacia el módulo del conducto. En algunos casos controla también el bloqueo de la llave de contacto

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