Funcionamiento del motor de arranque

El motor de arranque, "burro de arranque" o simplemente el "arranque", es generalmente un motor eléctrico de corriente contínua (DC): FUNCIÓN La función principal del motor de arranque es poner en movimiento un motor a combustión, una vez energizado el motor de arranque, engrana con la corona o cremallera del motor a combustión, pone en movimiento a esta que a la vez mueve el cigueñal, este mueve a los pistones del motor a combustión, esto asociado al sistema de ignición que se activa a la misma vez que el motor de arranque se pone en marcha, inicia la combustión del combustible en los cilindros mediantes sus ciclos de combustión. El motor de arranque solo actúa en este momento, hasta que los ciclos de combustión se completan, la operación tarda entre 2 y 5 segundos (o más) dependiendo de las condiciones del motor a combustión. Una vez el motor a combustión se pone en marcha, el motor de arranque se detiene y ya no cumple ninguna otra función. link: https://www.youtube.com/watch?v=tr9eb4CXhdQ ENERGÍA Como ya se dijo, el motor de arranque es eléctrico de corriente contínua, generalmente la fuente de energía usada para este tipo de motor es una batería DC, el voltaje otorgado por la batería depende de la relación entre el motor de arranque y el motor a combustión a encender, por ejemplo un automovil generalmente usa una batería de 12 V; una motocicleta puede usar baterías de 6, 8 o 12 V, un camión puede usar 2 baterías en serie de 12 V para otorgar 24 V. Para motores más grandes se usa más voltaje, incluso el sistema de arranque puede cambiar sin necesidad de un motor de arranque, puede ser un sistema de arranque por aire comprimido u otro método. Partes del motor Hay muchas configuraciones de motores de arraque, pero en general sus partes principales no varían, en la primer figura puede observarse que exteriormente el cuerpo principal de un motor de arranque consta de un casco central, dos tapas en sus puntas, y un artilugio que sobresale sobre el casco llamado solenoide: En la figura el casco es la carcasa, y las tapas son el soporte del lado del colector (o conmutador), y soporte del lado del accionamiento. El solenoide aparece como "relé-contactor completo". La nomenclatura cambia de acuerdo a las regiones geográficas, por ejemplo el solenoíde, es también conocido como el automático de arranque. Internamente, consta de una armadura, que también se la conoce como bobina: Una cuestión en la que nadie se pone de acuerdo es ¿cual es la parte de adelante y la de atrás del motor de arranque? Instalado en su posición, es casi seguro que la tapa del lado del colector mire hacia adelante, hacia el radiador del coche si de un automovil hablamos, pero hay arranques que van montados al revés como el de algunos tractores agrícolas, para mi la parte de adelante es la del lado del accionamiento, veremos luego porqué. En su cara interior la carcasa o casco lleva montado dos piezas polares o cuatro, estas piezas son de metal: Aprisionado entre el casco y las piezas polares va el devanado inductor o "campos", en la imagen de arriba ambas partes están juntas, la pieza polar es la que tiene la rosca para un tornillo, este tornillo sujeta desde fuera del casco a la pieza, lo más oscuro son los campos. Si volvemos a la imagen de la armadura (dos antes), se puede observar el soporte (portaescobillas) de las escobillas o carbones que actúan sobre el colector de la bobina: Las escobillas se toman de dos en dos enfrentadas, con esto quiero decir que dos escobillas enfrentadas pertenecen al área positiva, o sea reciben el positivo de la fuente DC y las otras dos enfrentadas reciben el negativo de la fuente DC, el portaescobillas va montado sobre la tapa trasera, aunque muchas veces la propia tapa ya es portaescobillas. Al estar todo ensamblado las escobillas quedan montadas sobre el colector de la armadura o bobina. En la tapa delantera, o tapa del lado del accionamiento, tenemos una horquilla y el engranaje Bendix: En la imagen anterior puede observarse la horquilla montada sobre el Bendix, el Bendix montado sobre el eje de la bobina y sobre el eje despues del Bendix un seguro que impide que el Bendix salga de su carrera de accionamiento sobre el eje. El Bendix tiene un anima estriada, que calza exacto en las estrías que pose el eje de la bobina: A su vez la punta que resta de la horquilla se engancha en la punta del núcleo móvil del solenoide: Además la horquilla está sujeta a la tapa del lado del Bendix por un tornillo que en algunos casos es graduable permitiendo ajustar mejor la carrera del Bendix. Tanto la tapa trasera como la delantera poseen cada una un casquillo sinterizado, que se los conoce como casquillos o bujes de bronce: Estos casquillos son autolubricados. la distribución de los casquillos no necesariamente es como la presenté acá, hay casquillos que corresponderían a la tapa del Bendix que a veces no están en dicha tapa, de hecho, a veces ni la tapa existe, solo sobresale la punta del eje de la bobina con el Bendix montado, en estos casos, el casquillo correspondiente va montado en la carcasa del motor a combustión. Por último dos tornillos largos, que en algunos lugares les dicen tirafondos, van desde la tapa de atrás, pasando por la carcasa y se atornillan en la tapa de adelante, tres imágenes amteriores pueden observarse los tirafondos. FUNCIONAMIENTO Como se puede observar en la figura siguiente, la fuente de un motor de arranque es una batería: Generalmente la batería lleva el polo negativo conectado al chasis del vehículo o estructura general de metal donde esté instalado el motor de arranque (Ejemplo: una variante puede ser un motor a combustión de un generador estacionario), por otro lado el polo positivo se conecta al vástago roscado que queda libre en el solenoide, esta forma de conectar ambos polos es lo normal en casi el 100 % de las veces, que yo recuerde, solo algún vehículo Toyota venía con esta conexión al revés, o sea, positivo al chasis y negativo al solenoide, en lo que sigue tomaremos la referencia más clásica: negativo al chasis, positivo al solenoide. Por otro lado, de la llave de ignición o arranque sale una línea positiva que se conecta al terminal espada o de enchufe macho del solenoide. Una vez que se hace contacto con la llave de ignición, el positivo recibido por el terminal espada hace accionar al solenoide. El solenoide es un electroiman cuyo arrollamiento de alambre o bobinado va conectada una de sus puntas a la base del terminal espada, donde recibe el polo positivo, y la otra punta a la estructura de metal que cubre al arrollamiento de alambre, como esta estructura está en contacto con el chasis, recibe de esta manera el polo negativo de la batería, en general, esta última forma de conexión se le dice conexión a masa. Luego de estar energizado, el solenoide empuja hacia su interior al núcleo del mismo, el núcleo produce una doble acción, por un lado al introducirse dentro del solenoide empuja una barra de contacto , generalmente de cobre (este contacto puede ser también una placa de cobre circular), que hace contacto entre el vástago superior y el vástago inferior del solenoide. Este último vástago está conectado a los campos, como recordarán, al vástago superior llegaba un positivo,por lo tanto, ahora los campos reciben un positvo, generalmente, a la salida de los campos, esto quiere decir en su punta final,va conectada a las escobillas positivas que a su vez reposan sobre el colector de la armadura, por otro lado, las escobillas negativas están a masa y reposan también sobre el colector, de esta manera el colector de la armadura o bobina recibe los dos polos y por lo tanto la bobina queda energizada,a la vez las bobinas inductoras de los campos queda en circuito cerrado con la armadura, la inducción magnética de los campos sobre la armadura energizada produce la rotación de la armadura. Una vez que el motor comienza a moverse, entra en juego la segunda acción del solenoide, el núcleo del solenoide que de un lado tiene la barra de contacto que contacta a los dos vástagos, tiene en su otra punta el amarre o encastre de la horquilla, cuando el nucleo se mete en el solenoide empuja la horquilla hacia adelante, llevando con ella al bendix hacia adelante que está sobre el eje de la armadura, en esta acción el bendix engrana con la cremallera o corona del motor a combustión iniciando su arranque (ver el punto anterior llamado FUNCIÓN) MANTENIMIENTO Y DETECCIÓN DE FALLAS El mantenimiento del motor de arranque es necesario, pero también es algo relativo, con esto quiero decir que el mantenimiento depende de cuanto uso se le de al motor de arranque, de la vida útil de los materiales, del estado del motor de combustión, etc, lo mejor es consultar en fábrica cada cuanto es el mantenimiento y que tipo de mantenimiento cabe hacerle. En cuanto a la detección de fallas, lo que más desgaste tiene en general son las escobillas, si no se cambian a tiempo pueden "marcar" el colector de manera tal que será necesario un rectificado del mismo en tornería. Cuando el arranque se mueve lento y se corta a cada instante se hace una prueba rápida, esta prueba puede hacerse para saber si las escobillas están gastadas estando el arranque colocado en su posición, golpearlo no muy fuerte con un martillo en la carcasa, esto moverá unos milímetros a las escobillas en el colector y pueden hacer contacto de nuevo con él, así logra dar arranque de nuevo, de esa manera se sabe que las escobillas están gastadas. Los juegos de escobillas vienen completos de acuerdo al modelo de motor de arranque y no se requiere mucha destreza para cambiarlos. También los casquillos sufren desgaste, al desgastarse los casquillos, la armadura pierde alineamiento entre las tapas ocasionando que la misma se pegue a las piezas polares y no se mueva. Generalmente escobillas y casquillos se cambian a la misma vez, pero si se nota que el arranque mueve de manera lenta, que el arranque es lento, puede ser que la armadura se esté pegando a las piezas polares debido al desgaste de los casquillos. La extracción y cambio de casquillos puede requerir cierta destreza, puede ser que el casquillo nuevo quede apretado en el eje y halla que esacarearlo con escareador (calisuar), también es posible que el motor de arranque cuente con un casquillo en la carcasa del motor de combustión y que ese casquillo en cuestión este mal, la extracción y sustitución de ese casquillo no es sencilla. Otro problema es que el motor de arranque gire rápido estando colocado, pero que el bendix no engrane en la corona o cremallera, en este caso posiblemente halla que sustituir el bendix. Otro problema similar es que el bendix "golpee" la corona sin engranar en ella, en este caso puede ser el bendix o desgaste de la propia corona (dientes gastados), esto último en general es un trabajo de un mecánico que o puede cambiar la cremallera o darle la vuelta si cabe la posibilidad puesto que al darle la vuelta está usando la parte de los dientes de la corona que el bendix no alcanza. Cuando el motor de arranque no se mueve, pero se escucha que el solenoide si lo hace, y ya se hizo la prueba del martillo, es posible que esté fallando el solenoide, el contacto interno y movil que une a los dos vástagos roscados puede tener desgaste, una prueba que se puede hacer para saber esto es colocar un voltímetro en DC entre el vástago de abajo o contra la carcasa, el vástago que alimenta a los campos y la otra punta del voltímetro a masa, si se verificó que vástago superior tiene la alimentación de DC necesaria y que el solenoide pega al dar arranque, se verifica luego si hay corriente en el vástago inferior, si no lo hay es que el contacto interno del solenoide está mal o que las cabezas de los vástagos están muy gastadas. En algunos casos el solenoide permite sustituir el contacto móvil de cobre y la tapa del solenoide con cabeza de los vástagos, de otra forma hay que sustituir todo el solenoide. Cuando se presenta una falla en la que el arranque comienza a fallar por ejemplo en las mañanas pero luego en el día arranca sin problemas, es posible que sea la batería. La batería, si está mal, decae durante la noche, pero en las mañanas, luego de un costoso arranque, comienza a abastecerse de la carga del alternador y es por eso que arranca a lo largo del día y no en las mañanas. Para detectar esta falla, y acá estoy hablando estrictamente de una batería de 12 V, se procede a primera hora de la mañana a intercalarle un voltímetro DC en paralelo a la batería, una batería cargada y estando bien macará unos 14 V en vacío, la misma batería en perfecto estado al dar arranque no decae por debajo de los 9 V en ese momento, si la batería en cuestión baja hasta los 8 V en el arranque es porque está dañada. Hay otras series de fallas, pero en general estas son las más comunes y su detección y reparación pueden ser sencillas para el mecánico de "fin de semana" Otros de mis post Avión carguero IL 76 Mis Herramientas