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Electricidad básica en el automóvil. Parte 1: Las bases2018-08-10T10:07:41+01:00

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Electricidad básica en el automóvil. Parte 1: Las bases

La electricidad, uno de los temas que más miedo da cuando estás empezando a tocar tu cacharro autopropulsado. Es coger un polímetro y sudar frío, no tienes idea ni siquiera de cómo se enciende. Incluso a gente con mucha experiencia en mecánica la electricidad le da mucho “yuyu”. ¿Por qué? Porque es algo que (generalmente) no ves, y que en el peor de los casos sólo vas a notar cuando ya sea tarde (calambrazos de los guapos).

¿Qué puedes hacer para solucionarlo, para quitarte ese miedo? Aprender, aprender y practicar lo aprendido. Para eso estamos hoy aquí.

Ninguno hemos nacido aprendidos, y nosotros hemos sido los primeros que hemos tenido “miedo” a tocar temas eléctricos. Pero hemos aprendido, y por lo tanto queremos aportar nuestro granito de arena a que tú también lo hagas.

Mini, Montaje del cableado y sus problemas PetrolheadGarage

No hay muchos sitios en español que tengan buena información (gratis) sobre electricidad básica, y mucho menos con toda la información en un mismo lugar, para empezar desde cero, sin tener ni idea, hasta un nivel avanzado. Pues eso es justo lo que queremos solucionar.

Nuestro objetivo es que, si no tienes la base de la electricidad básica aplicada al automóvil, puedas tener, en una misma web, un curso dividido en varias partes, desde lo más simple hasta los temas más complejos, todo ello con ejemplos y prácticas. Por supuesto, gratis, “por la patilla”.

En esta primera parte de la electricidad aplicada al automóvil vamos a ver lo siguiente:

NOTA: Si quieres ir a alguna parte del índice en concreto pincha sobre su texto

Antes de correr tenemos que aprender a caminar. Y no es coña, es algo fundamental. Por ello empezaremos por lo básico basiquísimo. Si consideras que ya tienes estos conocimientos básicos sobre electricidad (y que te estoy aburriendo de la osti*) pasa al siguiente punto, aunque te recomiendo ir paso a paso. ¡Al lío!

1. ¿Qué es la electricidad?

No me voy a extender en esto, pero necesitamos conocer lo básico. Para saber que es la electricidad tenemos que ir un paso atrás, a lo más profundo de los materiales, literalmente.

Como sabes todo (tú incluido, tu coche, hasta esa llave 10-11 que tanto te mola) está compuesto por átomos, independientemente de que algo sea sólido, líquido o gas. Éstos, en su interior, están formados por otras cositas: Protones, neutrones y electrones (si quieres más detalles los líbros de física del colegio están fetén, pero aquí hemos venido a hablar de la electricidad en el coche). Éstos últimos son los amiguetes importantes para nosotros ahora.

Átomo, neutrones, electrones y protones - Electricidad PetrolheadGarage

Con que esto te suene es suficiente. Teniendo esto en mente ya podemos decir que la electricidad se define comoel flujo de electrones a través de un conductor cuando actúa una fuerza”. Ahora dirás, mierda, este ya se va a poner como el profesor que tanto me aburría en el colegio. Espera.

¿Te suena el término ión? Fijo que has visto alguna vez un “ionizador para coche”, algo que sirve para “limpiar” el interior. Pues sin entrar en el “coñazo absoluto” diré que los átomos que tienen más electrones que protones, o más protones que electrones, se denominan “iones”.

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El término “ión” procede del griego y significa “el que va” (¿se empieza a ver por dónde voy?). Los átomos cargados positiva o negativamente, es decir, eléctricamente no neutros, se pueden atraer o repeler recíprocamente. Esto significa que es posible moverlos. De los átomos de carga negativa se dice que tienen exceso de electrones. De los átomos de carga positiva se dice que tienen carencia de electrones. Esto podría decirse que es “carga eléctrica*, es decir, el exceso o el defecto de electrones. Se pone interesante la cosa.

*NOTA: ¿Recuerdas aquello de “cargas eléctricas iguales se repelen y las distintas se atraen”?

Lo importante de todo esto es saber que las cargas desiguales tratan de equilibrarse. De esa búsqueda de equilibrio resulta la corriente eléctrica. La tensión eléctrica es la diferencia de carga existente entre dos cargas. Cuanto mayor sea esa diferencia, mayor será también la tensión. Piensa en la “tensión de la batería: 12V”. En el punto 3 veremos qué narices es eso de tensión, corriente y resistencia.

2. Materiales conductores, semiconductores y aislantes

Sabiendo que la electricidad no deja de ser movimiento de electrones ¿por qué se usan unos materiales en vez de otros en electricidad? ¿Por qué la mayoría de los cables del coche son de cobre, o por qué cuando te compras unos cables de audio te salen más caros los que están recubiertos de oro? ¿Por qué los cables van siempre recubiertos por lo que parece goma? ¿Lo harán para que quede todo más bonito?

Mazo de cableado en un coche - Electricidad PetrolheadGarage

Pues no. Esto se hace porque los materiales, si hablamos de temas eléctricos, están divididos (de forma muy general) en: conductores, semiconductores y aislantes. Esto es así porque los materiales (átomos) son diferentes.  No es lo mismo usar plata en un cable, que cobre, oro, aluminio, corcho o plástico. No son materiales iguales, no todos conducen la electricidad de la misma manera. Vamos desde los conductores a los aislantes, y sus nombres se refieren siempre a la su capacidad de conducir la electricidad (en otros a la temperatura).

3. Corriente eléctrica, voltaje y resistencia. Conceptos, unidades, tipos y cómo medirlo

Para entender la electricidad, como es algo que no podemos ver, lo mejor es asemejarla al agua. El agua la vemos, entendemos qué hace y qué haría según la situación. Pues la electricidad, de forma muy general, se comporta como el agua. Verás como si piensas en ella de esta forma todo será mucho más fácil.

3.1 Corriente eléctrica/ Intensidad (A)

¿Qué narices es la corriente eléctrica? Agua, piensa en el agua. La corriente se puede comparar con la cantidad de agua que corre por una cañería. Cuanta más agua tenga la cañería, más agua llegará al final de la misma. No es lo mismo tener una cañería muy ancha que muy estrecha, no pasará la misma cantidad de agua. Pues lo mismo sucede con la corriente eléctrica. Para medir cuánta corriente pasa por un cable usas el símbolo de Intensidad (I) (no tienes a un esclavo contando electrones, cual trabajador en el metro). Su unidad son los Amperios (A).

Corriente y potencial - Electricidad PetrolheadGarage

Dirección de la corriente eléctrica

La corriente, físicamente, siempre va desde el polo negativo (más electrones) al positivo (menos electrones). Pero porque a alguien, en algún momento del pasado, le salió de los webs decir que el sentido era el contrario, se quedó, de forma aceptada, que la corriente iría del positivo al negativo. Y se quedaron tan panchos.

Sentido de la corriente - Electricidad PetrolheadGarage

Corriente continua y corriente alterna

Otro asunto relacionado con el sentido de la corriente eléctrica es el concepto de corriente continua y corriente alterna. “Ay dios, ¿cuál es la maldita diferencia?” Simple.

Corriente continua (DC): Para resumir, se produce cuando el flujo de electrones circula siempre en el mismo sentido o dirección. Este tipo de corriente es la producida por generadores continuos (como la batería del coche), y además es el tipo de corriente más común para todos los sistemas del coche (incluido, por ejemplo, la línea CAN Bus).

Comprobación batería de coche, corriente continua - Electricidad PetrolheadGarage

Corriente alterna (AC): Resumiendo de nuevo. Es la corriente eléctrica cuyo sentido varía cíclicamente. La característica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertzios posea esa corriente. (WTF??!!)

Para entendernos, volviendo al coche; ¿por qué crees que se llama “ALTERNADOR” al alternador? Pues porque crea corriente alterna gracias a ser arrastrado, mediante giro, por el propio motor. Ésta después se transforma a continua y se almacena en la batería. El porqué de todo esto ya es otro tema, y no me quiero liar, pero ¿se va viendo la relación de todo?

Alternador de coche - Electricidad PetrolheadGarage

¿Cómo se mide la corriente eléctrica?

Lo fundamental es el concepto “EN SERIE”. ¿Y qué es en serie? Piensa de nuevo en el agua. Para medir la cantidad de agua que pasa por una tubería tienes que meterte DENTRO de la tubería. Para medir la corriente que pasa por un cable tienes que formar parte del circuito. ¿Se ve?

Vamos a centrarnos en la corriente continua, que es lo que tocaremos el 95% de veces en el coche. Si quieres medir la corriente (y dependiendo de cuánta se vaya a medir, pero ese es otro tema) usaremos dos posibles herramientas: El multímetro (también llamado polímetro) y/o el amperímetro (también llamado pinza amperimétrica).

Para que sepas de qué estamos hablando (en caso de que no hayas visto nunca nada de esto), te muestro un ejemplo de cada uno.

Multímetro/polímetro*: Si no tienes uno de estos ya estás tardando en comprarlo, pues es FUNDAMENTAL para todo. Repito, PARA TODO lo relacionado con la electricidad. Además, te recomiendo invertir un buen dinero ahora, en un multímetro de calidad (como Fluke) y que además te sirva para niveles más avanzados (por ejemplo, para ver señales digitales cuadradas (PWM), pues el coche está lleno de ellas (y cada vez más)).

*NOTA: ¿Cómo se usa un polímetro/multímetro? Haremos un vídeo sobre ello más adelante, por ahora veremos lo básico de este maravilloso cacharro.

Pinza amperimétrica/Amperímetro: No es obligatorio para nada, sí recomendable. Te dejo uno de calidad (que además también es multímetro) por si también te interesa, pero salvo que seas un profesional en un taller lo usarás contadas veces.

Para volver a la aplicación práctica, algo que seguro que alguna vez harás, es medir la corriente de descarga de la batería. Haciendo esto, como hemos dicho, lo que estás haciendo es formar parte del circuito. Mira las puntas del multímetro de la siguiente imagen; se ha abierto el circuito y se ha intercalado el medidor en él. Es como si el multímetro fuera una parte más del circuito, la corriente pasa a través de él. Es como si en una cañería la cortases y añadieses un tramo más entre medias.

Cómo medir corriente de descarga batería coche - Electricidad PetrolheadGarage

3.2 Voltaje, diferencia de potencial, potencial eléctrico (V ó U)

Seguimos hablando de agua y la electricidad. Imagina que tienes un tanque de agua, y éste tiene un tapón en el fondo. Si abres ese tapón el agua saldrá de él, ¿correcto? Pero ahora piensa otra cosa; ¿esa agua saldrá con la misma fuerza tanto si el tanque tiene poca agua como si tiene mucha? Más gráfico todavía. Piensa cuando estás meándote a saco. ¿El chorrito sale con la misma fuerza cuando estás a punto de estallar que cuando estás ya a “medio gas”? No. Y eso que la “cañería” por donde vas a vaciar tus desechos será siempre del mismo diámetro.

Corriente, voltaje y resistencia - Electricidad PetrolheadGarage

Esa “fuerza” del agua (pis) es el mismo concepto en la electricidad. Esta “fuerza” se mide en Voltios (V). No es lo mismo la “fuerza” que tiene algo a 12V que a 220V. No son las mismas ganas de ir al baño tras 12 cervezas que 220.

¿Cómo se mide el voltaje?

Al contrario que con la medición de corriente eléctrica, aquí tienes que hacerlo en PARALELO. Siempre. Es decir, no has de formar parte del circuito, si no que tienes que “verlo desde fuera”, con los componentes conectados. Para verlo de forma más gráfica veámoslo en la batería del coche:

Cómo medir voltaje batería - Electricidad Petrolheadgarage

En electricidad aplicada al automóvil, esta es la operación que más vas a hacer junto con la medición de resistencia (la veremos ahora). Ten en cuenta que la medición de voltaje es una comparación del voltaje entre dos puntos, de ahí su otro nombre: diferencia de potencial ¿Qué significa esto? Que lo que hace el multímetro es comparar, hacer la resta entre el voltaje de un punto frente al otro.

No sé si te habrás fijado en el detalle de la imagen anterior, pero mira la pantalla del polímetro. ¿Qué marca?13,02V. ¿Negativo? No asustarse, puede ser. Como dije el polímetro resta valores, si colocas las puntas de una manera (recuerda, en paralelo siempre) te dará un valor. Si donde antes tenías el positivo ahora pones la del negativo, y al revés, verás cómo cambia el símbolo de más a menos (o al revés). Además, cuidado cómo conectamos estas puntas al propio polímetro. El tema de cómo usar este cacharro, como dije, lo veremos en un futuro vídeo.

3.3 Resistencia eléctrica (R) (Ω)

Su nombre lo dice todo, es la oposición que ofrece el material al paso de corriente (¿recuerdas los tipos de material conductor, semi y aislante?). Para entenderlo mejor vuelve a pensar en el agua y la tubería (o si te queda más claro en tus ganas de ir al baño). Si tienes una tubería más estrecha que otra, ¿por cuál pasará más agua? Pues en electricidad es lo mismo. La resistencia se mide en Ohmnios, y su unidad es ().

Voltaje, resistencia y corriente - Electricidad PetrolheadGarage

¿Cómo se mide la resistencia eléctrica?

Fundamental, desconectando el componente del cual quieras medir su resistencia. Y lo vuelvo a repetir, fundamental que esté desconectado, si no la medición no será correcta. Además, en este caso, al contrario que la medición de voltaje, la polaridad (cómo pongas las puntas del multímetro pinchando el componente) es indiferente, es decir, no verás valores negativos.

Un ejemplo lo podemos ver en este vídeo. Comprobamos la resistencia interna del sensor CKP de nuestro Mini SPI (pulsa en en el link anterior y/o en dale al play si quieres ver el vídeo completo)

¿Por qué te interesa medir la resistencia en circuitos o componentes? Porque, en electricidad, ésta es otra variable fundamental para su diagnosis frente a problemas eléctricos. Todo componente tiene una resistencia interna característica definida por el fabricante (por ejemplo, el sensor CKP, o un inyector) e, incluso, te servirá para el diagnóstico de línea CAN Bus.

¿Qué tipos de resistencias eléctricas hay?

Para hacerlo simple y no liar: Las hay “fijas”, “Variables ó potenciómetros” y “Especiales”. ¿Por qué te interesa saber esto? Porque en tu coche te las vas a encontrar todas. Y cuánto más actual sea el cacharro que vas a tocar más de todas ellas te encontrarás.

Tipos de resistencias eléctricas - PetrolheadGarage

No vamos a entrar en detalles de cada una, pero para que nos quedemos con la copla:

  • Fijas: Como su nombre indica tienen valores de resistencia fijos (valores determinados por los colores que llevan impresos, pero ese es otro tema).
  • Variables o potenciómetros: Varían su valor en función al desplazamiento interno de un contacto. “Mierda, ¿qué está diciendo este tío? ¡¿Esto no era nivel básico?!”. Por poner un ejemplo, el regulador de luz del cuadro de tu coche. Si tienes una ruletita con la que cambiar la intensidad de la luz, si la vas moviendo y ésta cambia, sabes que eso es un potenciómetro. Además, fíjate como éstos tienen tres patillas, el resto de resistencias tienen dos.
  • Resistencias especiales: Éstas varían su valor de resistencia dependiendo de factores externos. Por ejemplo: La luz o la temperatura. Un ejemplo: El sensor de temperatura de refrigerante del motor: Es un sensor que tiene una resistencia interna que disminuye su valor conforme va aumentando la temperatura del motor (resistencia NTC). En próximos capítulos veremos más detalles de éstas amiguitas y sus colegas PTC, todas ellas forman un grupete llamado Termistor. Por ahora lo dejamos aquí.
Curva resistencia temperatura resistencia NTC - PetrolheadGarage

Ahora que hemos visto las variables y unidades fundamentales de la electricidad básica, ¿para qué narices hemos contado semejante chorizaco? Porque estas tres amigas, Corriente, Voltaje y Resistencia, son la base de todo. DE TODO.

Ahora parece que hay demasiada teoría, lo sé. Puede parecer un coñazo, lo sé. Pero si no tienes esto claro todo lo que veas en la realidad, cuando estés tocando tu coche, vas a estar híper perdido. Esto tiene aplicación práctica. Vamos a demostrarlo.

4. Ley de Ohm. Conceptos y aplicación práctica en la electricidad

Lo que el maletín Mannesmann de 215 piezas es para la mecánica la Ley de Ohm es lo mismo para la electricidad en circuitos eléctricos: es DIOS. Creas o no has de grabarte este símbolo mágico a fuego en el cerebro.

La Ley de Ohm - Electricidad básica - PetrolheadGarage

¿Qué es la Ley de Ohm?

La ley de Ohm constituye el fundamento del cálculo de circuitos eléctricos. Y circuitos eléctricos es lo que tienes en tu coche. A cientos.

Por medio de esta ley se calculan los valores de voltaje, intensidad y resistencia que hemos visto. Conociendo dos de estos tres valores fundamentales, podemos calcular el otro. Su aplicación es válida desde el circuito eléctrico más elemental al más complejo (cuidado, en unidades de control, como tiene electrónica, la cosa no es tan sencilla, pero por ahora nos vale).

¿Qué es un circuito eléctrico y por qué es tan importante la Ley de Ohm?

Al cerrarse un circuito, la tensión (U ó V) aplicada provoca la circulación de una corriente de intensidad (I) a través de la resistencia (R). Dicho así puede sonar a arameo, pero esto lo has hecho en el colegio, lo has hecho en casa, lo has hecho en el coche. Un circuito eléctrico, en su forma más básica, es esto:

Circuito electrico básico - Electricidad PetrolheadGarage

Ahora dirás “Ya, pero es que este circuito lo puede hacer un chimpancé. Yo quiero aprender a arreglar los problemas eléctricos de mi coche, déjate de experimentos de colegio”. Lo entiendo. Pero esto que estás viendo es tu coche. En la realidad verás cientos y cientos de metros de cables, mogollón de elementos y conexiones, pero en realidad, y te lo demostraré, tu coche se compone de circuitos muy simples, en serie y paralelo (los veremos más adelante).

Un fabricante nunca te va a dar un esquema eléctrico de esta manera, con dibujitos tan monos (salvo para hacerte una idea de por dónde van los cables). Te dará algo similar a esto:

Circuito electrico básico #2 - Electricidad PetrolheadGarage

Bien, básicamente es lo mismo que el dibujito anterior. Es un circuito eléctrico que tiene los componentes más básicos: Un generador, un dispositivo para abrir o cerrar el circuito y un consumidor eléctrico, que tiene una resistencia interna. Esto es un coche de forma muy simplificada.

¿Qué pasa en todo circuito eléctrico? La frase con la que hemos empezado esta parte ya lo decía: Al cerrarse un circuito, la tensión (U) aplicada provoca la circulación de una corriente de intensidad (I) a través de la resistencia (R). Si sabes interpretar lo que estás viendo en este diagrama eléctrico, te sabes la Ley de Ohm y sabes cómo usar un multímetro/polímetro (repito, lo veremos en un vídeo) ya no habrá problema eléctrico que se te resista. Te lo aseguro.

Volvemos a nuestro símbolo mágico. Míralo, quiérelo. ¿Pero qué significa? Que estas tres magnitudes; Voltaje (V), Intensidad (I) y Resistencia (R) guardan una relación entre ellas.

La Ley de Ohm - Electricidad básica - PetrolheadGarage

Y esta relación, ¿cuál es? Te lo dice el mismo dibujito de la Ley de Ohm:

V=IxR –> Voltaje=Intensidad x Resistencia. En el símbolo: La V, que está arriba, es el resultado de la multiplicación de las dos de abajo (I y R).

I=V/R –> Intensidad=Voltaje/Resistencia. Si quieres calcular la I, abajo a la izquierda, tendrás que dividir la V, arriba, entre R, abajo a la derecha.

R=V/I –> Resistencia=Voltaje/Intensidad. Lo mismo que la intensidad pero queriendo calcular la R, en este caso.

¿Ves su funcionamiento? Coges la unidad que quieras calcular y te fijas en la posición de las otras dos. La línea horizontal entre dos unidades te indica que las tienes que dividir; y si hay una vertical las tendrás que multiplicar. Fácil.

Hay otras reglas mnemotécnicas para acordarte de esto? Sí. Muchas. Usa la que más te guste. En mi caso, por ejemplo, me acuerdo de mi hermana Virginia. VIRginia. V=IxR. Pues eso.

Ejemplo de aplicación de la Ley de Ohm en electricidad

Recordemos la imagen del circuito anterior. Imaginemos que es nuestro coche. Tenemos la batería de 12V; la centralita de motor, que consume, (me lo invento y simplifico), 100Ω. ¿Qué intensidad pasa por el circuito en estas dos posibles situaciones?

  1. Das contacto –> Circuito cerrado por el interruptor.

Recuerda a tu amigo Ohm. Quieres calcular la Intensidad (I). ¿Resultado? I=V/R –> I=12V/100Ω –> I= 0,12A.

  1. Quitas contacto –> Circuito abierto por el interruptor: A riesgo de parecer cansino, recordemos la frase con la que empezamos todo esto: “Al cerrarse un circuito, la tensión (U) aplicada provoca la circulación de una corriente de intensidad (I) a través de la resistencia (R).

Si hay un circuito abierto no habrá circulación de corriente. Punto y final. Ya veremos, en próximos capítulos, diagnosis de circuitos, y veremos que éstos no se abren siempre con un interruptor y a voluntad, si no con cables rotos, pines sueltos, etc. Estos son causas de averías muy comunes, pero por ahora tenemos que conocer la base de todo esto.

Ahora vamos a un paso más allá. Seguimos avanzando hacia la “realidad del coche”. Vamos a ver dos conceptos fundamentales antes de ponernos manos a la obra con los circuitos eléctricos: Caída de tensión y Diferencia de potencial.

Ley de Ohm – Caída de tensión

En el ejemplo anterior he puesto la siguiente frase: “la centralita de motor, que consume, (me lo invento y simplifico), 100Ω”. Esto, que parece una tontería, es importante. Todo elemento de un circuito eléctrico tiene resistencia eléctrica (por muy pequeña o despreciable que sea), y al paso de la corriente éste consume un voltaje. A este consumo de voltaje lo llamamos también “caída de tensión”, y es fundamental tener claro qué es.

Caida de tensión circuito eléctrico - Electricidad PetrolheadGarage

Antes de meternos directamente en los circuitos eléctricos quiero dejar claro el concepto de «Caída de tensión»:

“Se entiende por caída de tensión en un componente al voltaje que aparece entre sus terminales como consecuencia de la circulación de una corriente. Representa el gasto de fuerza que implica el paso de dicha corriente eléctrica a través del componente. A esta tensión también se la denomina diferencia de potencial del componente.”

Traducido al castellano Petrolhead: Todo componente en un circuito eléctrico, como dije antes, tiene una resistencia interna, que hace que la corriente que pase por él pierda “fuerza” eléctrica. Como siempre es mejor verlo con el ejemplo del agua:

En la imagen anterior tienes una tubería con agua, tubería que tiene siempre el mismo diámetro, excepto en los puntos R1 y R2, en los que, por tener una resistencia R1 y R2, es como si en esos puntos la cañería se hiciera más estrecha (más o menos según estas resistencias sean más o menos grandes) o, más claro todavía, que a ese agua le costase más trabajo pasar porque, por ejemplo, hubiese unos molinillos de agua que tuviese que mover. Como la fuerza con la circula el agua al principio es la misma (un voltaje V), según va pasando por esas resistencias, en R1 perderá algo de fuerza (V1) y en R2 perderá otra parte de esa fuerza (V2).

A estas pérdidas de fuerza (V1 y V2) se les llama Caída de tensión en el componente.

Ley de Ohm – Caída de tensión

¿Qué es diferencia de potencial? Básicamente es la tensión que se encuentra entre dos puntos de un circuito eléctrico. ¿Recuerdas que en el apartado del “¿Cómo se mide el voltaje?” dije que éste es la comparación entre dos puntos? Pues básicamente es eso, qué diferencia hay entre el voltaje de un punto y otro.

Las tensiones siempre se deben medir con respecto a un punto de referencia. Cuando el punto de referencia es masa/tierra (0V) (ejemplo, la carrocería del coche), quiere decir que medimos con respecto a un potencial eléctrico 0V.

Para verlo más claro vuelvo a poner la imagen de las unidades eléctricas básicas. Mira donde pone “Diferencia de potencial”:

Corriente y potencial - Electricidad PetrolheadGarage

Ahora fíjate en la altura del agua de los tanques A y B. ¿Cuál está más alta? ¿Cómo lo sabes? Porque las comparas entre ellas.

Es lo mismo que cuando tú mismo le dices a un posible ligue: “Si yo soy muy normal…”. Pues te falta algo. Deberías de añadir “Soy muy normal COMPARADO con…”. Ahí está la jodida clave.

No es lo mismo que te consideres normal comparado con Stephen Hawking o con Kiko Rivera. No es lo mismo.

Pues con el voltaje, la altura del agua es lo mismo. Tienes que comparar, saber con qué o desde donde comparas. Tu multímetro compara. En el ejemplo de los tanques, ¿a qué altura está el agua del A? Pues depende. ¿Comparado con qué altura? ¿Desde el suelo? ¿Desde la altura del agua del tanque B?

Por ahora quédate con la copla, que con el tema de voltajes, como con casi todo, hemos de comparar y saber con qué estamos comparando. Lo verás más claro más adelante.

5. Circuitos eléctricos. Conceptos, tipos y ejemplos. Simbología básica

Antes de meternos en lo que son los circuitos eléctricos y ver más ejemplos tenemos que tener muy claro qué componentes van a tener. Después veremos los tipos de circuitos y, desde el principio, aplicaremos constantemente la Ley de Ohm junto con el multímetro. De ahí que toda la teoría anterior sea básica, tiene que estar grabada a fuego en tu cerebro Petrolhead.

5.1 Elementos básicos de un circuito eléctrico

Elementos básicos de un circuito eléctrico - PetrolheadGarage

¿Cuáles son los elementos básicos de un circuito eléctrico? Básicamente los que ves en la imagen anterior: Un generador, un fusible, interruptor, receptor (o consumidor) y una línea (o cable).

Ahora me dirás, “esto no se parece en nada a un coche,  ¡es lo que yo quiero tocar, coj*nes!”. Ahora mira la siguiente imagen. Es una de las partes del cableado eléctrico de la centralita de motor de nuestro Mini 1275cc SPI (¿Quieres saber cómo funciona esta «Inyección monopunto/SPI«?). Busca las 7 diferencias.

Esquema eléctrico cableado motor Mini SPI - Petrolheadgarage

Te aseguro que las diferencias entre el circuito simple que has visto y éste de la centralita de motor del Mini SPI son muy pocas. Si tienes claras las bases del primero puedes entender el segundo. Sigue leyendo y te garantizo que este segundo dejará de parecerte un jeroglífico indescifrable.

Entonces, resumiendo, el circuito eléctrico más básico es el formado por un generador que produce la diferencia de potencial, un consumidor que transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía (calorífica, mecánica, eléctrica, luminosa, etc.) y un conductor que une ambos elementos, creando el camino a la corriente eléctrica. Se pueden añadir elementos de mando como conmutadores (interruptores, relés, etc) o elementos de seguridad como fusibles (tanto a positivo como a negativo). A partir de ahí complícalo todo hasta el infinito si te da la gana.

5.2 Simbología de los elementos más comunes en los circuitos eléctricos

Necesitamos saber cómo se dibujan, por parte de los fabricantes, los elementos más básicos de los circuitos. No voy a entrar en los detalles de cada uno, eso lo iremos viendo según avancemos, pero al menos han tenido la decencia de ponerse de acuerdo la mayoría y usar siempre los mismos tipos de símbolos (pueden variar muy ligeramente). Ahora vamos a la chicha.

Simbología de los elementos más comunes en los circuitos eléctricos

Además, y dado que el coche está petado de ellos, te muestro la representación de un relé.

Simbolo_Rele - Electricidad PetrolheadGarage

EXTRA: Pero, ¿qué es un relé?

Pues básicamente es un interruptor, quédate con esa idea, pero que en vez de darle tú con la manita lo accionas mediante corriente eléctrica. Generalmente, para lo que se usan, es para controlar circuitos de corrientes muy tochas mediante otros de corrientes más pequeñas. Físicamente un relé lo puedes identificar muy fácil (mira la imagen siguiente), pero es que también lo puedes oír. Cuando se acciona se oye el típico “¡clack!”. Fíjate cuando accionas los intermitentes, ese ruidito metálico cada vez que se encienden proviene de un relé.

rele-electromagnetico - Electricidad PetrolheadGarage

Aunque físicamente éstas son las formas más típicas en las que te los puedes encontrar también pueden verse en forma de cajas, con varios de ellos en su interior. Un ejemplo, nuestro Mini SPI y su caja de relés:

Caja de relés de Mini SPI - PetrolheadGarage

Además, para que veas que todo lo representado en un diagrama eléctrico tiene su “parte real” en el coche, esta caja de relés, en el esquema de cableado del motor de los Mini con inyección monopunto, tiene esta representación. Te lo marco en rojo.

Esquema eléctrico cableado motor Mini SPI, Relés - Petrolheadgarage

Si sigues leyendo, estudiando y practicando, serás capaz de identificar, tanto en el esquema como en el coche, cada uno de los componentes. Te lo garantizo. Palabra de Petrolhead.

5.3 Tipos de circuitos eléctricos. Circuitos en serie y en paralelo.

De forma general, un circuito eléctrico puede estar en serie, en paralelo o una mezcla de ambos. Eso es lo que tienes que saber, cómo identificar si un circuito está en serie o paralelo, qué características tiene cada uno de ellos y tener claro cómo aplicarlas. Una vez tengas esto claro cualquier circuito, por muy complejo que sea, podrás seguirlo sin ningún problema.

5.3.1 Circuito en serie

¿Cuándo un circuito eléctrico se dice que está en serie? Aunque parezca obvio, se dice que un componente está en serie cuando uno de sus terminales está conectado al siguiente. Volviendo al ejemplo del agua es igual que decir que tienes una cañería sin ningún tipo de bifurcaciones. Mira el siguiente ejemplo.

Circuito en serie - Electricidad básica PetrolheadGarage

5.3.2 Circuito en paralelo

Ahora viene el que genera más confusión, el circuito o los componentes en paralelo. Quédate con este concepto: Dos componentes están en paralelo cuando sus terminales de entrada o salida comparten puntos en común. Es lo mismo que decir que una tubería se bifurca. Mira el siguiente ejemplo, fíjate en los extremos de R1 y R2:

Circuito en Paralelo - Electricidad básica PetrolheadGarage

¿Se ve? Mira la imagen anterior. Fíjate como los terminales de R1 y R2 (tanto los de “arriba como de abajo” comparten los mismos puntos. Para verlo más claro imagina que los cables (negro) son tuberías, y por dentro va agua (I tot). Esta agua, cuando llegue a la bifurcación de la tubería, tendrá que dividirse para ir por las dos tuberías (I1 e I2).

5.3.3 Circuito mixtos entre serie y paralelo

Ahora que ya tenemos claro los circuitos más básicos en serie y paralelo, sólo es cuestión de complicarlo todo lo que queramos. Un ejemplo de un circuito con partes en serie y otras en paralelo.

Circuito Mixto Serie y paralelo - Electricidad PetrolheadGarage

5.4 Reglas eléctricas en los distintos tipos de circuitos eléctricos

Si físicamente los circuitos pueden ser distintos (serie, paralelo, mixtos) podemos entender que el comportamiento  del voltaje, la corriente y la resistencia en cada uno de ellos se comportarán de distintas formas, ¿correcto?

Vamos a ver las diferentes propiedades de cada uno de ellos:

5.4.1 Reglas para los circuitos en serie

Recordemos el esquema del circuito, para verlo más claro.

Circuito en serie - Electricidad básica PetrolheadGarage

En esta imagen vemos varias letras: las “U”, “R” y la “A”. Las “U”, ¿qué significa? Como vimos, voltaje. ¿Y la “A”? Corriente. ¿Las “R”? Resistencia. ¿Qué relación tienen entre sí en este tipo de circuitos en serie? Lo siguiente, al igual que la Ley de Ohm, grábatelo a fuego:

Voltaje en un circuito en serie:
Regla de voltaje en un circuito en serie - Electricidad PetrolheadGarage

¿Esto qué significa? Que los voltajes consumidos por cada consumidor (U1, U2 , … Un) se suman para dar el total que te de la fuente de alimentación (Utot). Volvemos al ejemplo del agua y la fuerza. Si el agua tiene una fuerza concreta para “hacer algo” en cada consumidor, cada consumidor cogerá parte de esa fuerza, y dejará lo que quede para el siguiente. La suma de toda la fuerza consumida por cada elemento tiene que ser, por narices, el total de la fuerza del agua.

Corriente (intensidad eléctrica) en un circuito en serie:
Regla de corriente en un circuito en serie - Electricidad PetrolheadGarage

¿Esto qué significa? Que la corriente que circula por el circuito en serie es siempre la misma. Vuelve a imaginar que es agua. Si sólo tienes una tubería, el agua que va a circular por cada punto siempre será la misma, porque no puede irse “por otro lado”.

Resistencia en un circuito en serie:
Regla de resistencia en un circuito en serie - Electricidad PetrolheadGarage

Es lo mismo que con el caso del voltaje. Las resistencias, en un circuito en serie, se suman para dar el total.

Ejemplo de un circuito eléctrico en serie
Ejemplo circuito en serie - Electricidad PetrolheadGarage

Imagina que tienes este circuito en serie, con una alimentación de 12V y tres resistencias: La primera de 2Ω, la segunda de 4Ω y la tercera de 6Ω. ¿Podrías calcular qué intensidad pasa por el circuito y qué voltaje consume cada una de las resistencias? Este ejercicio, aunque parezca simple y sin aplicación real, es la base para poder hacer todo lo demás, incluido en tu coche. ¡Al lío!

Recuerda, ¿cuál es tu dios? Ohm. Recordemos su ley:

La Ley de Ohm - Electricidad básica - PetrolheadGarage

Lo que quieres es calcular la intensidad, por lo que, como vimos, es:

I=V/R

Ahora vienen las dudas. ¿Qué valor cojo de V? ¿Y de R? ¡Si tengo varias! Bien, empecemos por lo fácil, el voltaje (V).

¿Qué voltaje tienes en alimentando el circuito? Mira la batería, ¿cuánto está dando? 12V. Pues ese es el voltaje del circuito, ya lo tienes.

Lo que puede liar un poco más, la resistencia. Ésta es otra idea clave:

Lo que quieres hacer en cualquier circuito eléctrico, cuando quieres calcular o medir algo, es saber lo que se llama la “Resistencia equivalente”. Pero, ¿qué es la resistencia equivalente? Básicamente es la resistencia por la que tendrías que sustituir todos los consumidores (resistencias) para que el circuito tuviese la misma resistencia.

Para entenderlo mejor: En el ejemplo anterior tienes 3 resistencias (2, 4 y 6Ω). Ahora, si tuvieras que sustituir todas por únicamente una, ¿de cuánta resistencia tendría que ser para que el circuito fuera igual? Para eso están las reglas que te he mencionado antes para los circuitos en serie. (Más tarde veremos en paralelo y mixtos)

¿Qué regla para la resistencia dijimos que se aplica a los circuitos en serie? Recordemos:

Regla de resistencia en un circuito en serie - Electricidad PetrolheadGarage

Pues ahora sólo tienes que hacer la cuenta con el número total de resistencias que tienes. Fácil:

Regla de resistencia en un circuito en serie, ejemplo - Electricidad PetrolheadGarage

Ya tienes el voltaje (12V) y la resistencia equivalente. Ya puedes calcular la intensidad según la ley de Ohm:

I=V/R = 12V/12Ω = 1A

Ya tienes todas las variables del circuito. Para dejarlo más claro vamos a asemejarlo al agua:

Sabes que el agua tiene una fuerza (voltios) de 12V, circula por la cañería 1A (corriente) y tienes tres molinillos (resistencias) que te van a robar parte de la fuerza de esa agua, pero, ¿cuánta cada uno? Ahí está la clave, my friend.

Ejemplo circuito en serie - Electricidad PetrolheadGarage - #2

Pues has de hacer lo mismo, la ley de Ohm. ¿Ahora qué es lo que quieres calcular? ¿El voltaje de cada una de las resistencias? Pues aplica la fórmula a cada una y listo:

V=IxR

Regla de voltaje en un circuito en serie, ejemplo - Electricidad PetrolheadGarage

Ahí lo tienes, ya sabes cuánto voltaje se lleva cada resistencia, cuánta “fuerza” se lleva cada consumidor. Y mira qué curioso, ¿cuánto suman todos los voltajes? 12V, el total que te da la fuente. ¿Ves cómo todo va cuadrando? ¡Fuck yeah!

5.4.2 Reglas para los circuitos en paralelo

Ahora vamos a ver qué reglas se aplican a los circuitos en paralelo. Te lo voy adelantando, el coche es un gran circuito paralelo, después te lo demostraré, por lo que grábate a fuego estas reglas.

Circuito en Paralelo - Electricidad básica PetrolheadGarage
Voltaje en un circuito en paralelo
Regla de voltaje en un circuito en paralelo - Electricidad PetrolheadGarage

¿Qué significa esto? Que cuando los componentes están en paralelo sus voltajes son siempre los mismos. Esto es FUNDAMENTAL, y por eso te avancé que el coche es un gran circuito en paralelo. La mayoría de los componentes de un coche, salvo determinadas excepciones, funcionan siempre a 12 o 5V. No quieres que funcionen a 3,2V, 5,9V, etc, porque no funcionarían correctamente. Los quieres funcionando a 12 y a 5V, y punto. Te explico por qué con un ejemplo de un sensor del Mini, el sensor MAP.

Qué es y cómo funciona el sensor MAP PetrolheadGarage

El sensor MAP (Manifold Absolute Pressure), o sensor de presión absoluta del colector de admisión, es un sensor muy común en los coches (si quieres saber cómo funciona pincha en el enlace azul que te he dejado al principio del párrafo anterior o pincha en la imagen). Éste sensor está alimentado a 5V desde, generalmente, la centralita de motor.

En la imagen anterior te muestro el del Mini SPI, y en la siguiente uno de Jeep, para que te hagas una idea de cómo te los puedes encontrar. Externamente serán diferentes, pero su funcionamiento interno siempre es el mismo (puede presentar ligeras diferencias o más cables porque, por ejemplo, midan también temperatura, pero el MAP será siempre igual).

Cableado de un sensor MAP - Electricidad PetrolheadGarage

Los fabricantes de los sensores te dicen “este componente funciona a X voltios, y punto”. ¿Qué pasa si, a un componente, le conectas otro en serie? Pues que el voltaje que le llegaría no sería el que necesitarías (recuerda las fórmulas para los circuitos en serie). Por eso, en un coche, te vas a encontrar la mayoría de los circuitos en paralelo, porque quieres controlar los voltajes.

Si te fijas en el anterior esquema de cableado del Mini SPI, la mayoría de los circuitos son paralelos desde la centralita de motor (ECU).

Las alimentaciones del coche (cualquiera) se pueden resumir en este dibujo, básicamente. Circuitos paralelos de alimentación a 12V* desde la batería hasta los diferentes circuitos. Verás como cuando sepas interpretar los esquemas eléctricos lo verás claro.

Resumen del circuito eléctrico de un coche - Electricidad PetrolheadGarage

*Generalmente la electrónica de potencia (centralitas y unidades) funcionan a 5 voltios, y los sensores/actuadores conectados a ellas igual, pero eso es otro tema para el futuro.

¿Ves la importancia de que te quede grabado a fuego esta regla? Pues vamos a por la siguiente.

Corriente (intensidad) en un circuito en paralelo

Para no perdernos, volvemos a recordar el circuito:

Circuito en Paralelo - Electricidad básica PetrolheadGarage

En este caso, al contrario que en los circuitos en serie, las corrientes se suman. Recuerda las tuberías de agua, recuérdalas.

Regla de corriente en un circuito en paralelo- Electricidad PetrolheadGarage
Resistencia en un circuito en paralelo

Aquí viene la parte que más lía a cualquiera, pero no preocuparse, con calma todo sale, pues es fácil, te lo garantizo.

Regla de resistencia en un circuito en paralelo - Electricidad PetrolheadGarage

Las cuentas así pueden parecer un chorizo, y necesitas tiempo para hacerlas, pero te doy dos reglas con las que no te equivocarás:

  1. A) Si tienes dos resistencias iguales en paralelo, la resultante será la mitad de ellas.

  2. B) Si tienes varias resistencias en paralelo, de valores distintos, la resultante será más pequeña que la más pequeña de ellas.

Ejemplo de un circuito en paralelo

Vamos a poner el siguiente ejemplo. Tenemos que saber qué corriente hay en el circuito, qué voltaje consumen los consumidores y la resistencia equivalente. Es lo mismo que en el circuito en serie pero aplicando las reglas para el paralelo.

En este caso tenemos dos resistencias, una de 2Ω y otra de 4Ω, junto con una batería de 12V.

Circuito en Paralelo, ejemplo - Electricidad básica PetrolheadGarage

Lo primero, vamos a ver la resistencia equivalente. Antes de ponernos con fórmulas recuerda las reglas que te he comentado, en este caso la segunda:

  1. B) Si tienes varias resistencias en paralelo, de valores distintos, la resultante será más pequeña que la más pequeña de ellas.

Entonces, sabemos que si lo calculamos con números deberíamos de obtener un valor menor que 2Ω, ¿correcto? Vamos a ver si miento o no.

Regla de resistencia en un circuito en paralelo,ejemplo - Electricidad PetrolheadGarage

¿Lo ves? Otro ejemplo. ¿Conoces la línea CAN Bus del coche? ¿Sabes que, básicamente, son dos resistencias de 120Ω conectadas en paralelo? ¿Sabes cómo diagnosticar si la resistencia de la línea CAN bus está bien y cuánto te tiene que dar? Exacto, 60Ω. Esta es una aplicación directa de la primera regla que he comentado:

  1. A) Si tienes dos resistencias iguales en paralelo, la resultante será la mitad de ellas.

Características de un sistema Can Bus Petrolheadgarage #7

Ahora, ¿qué intensidad total circula por el circuito? Vamos a calcularla, usando de nuevo la ley de Ohm:

Ley de Ohm, ejemplo - Electricidad PetrolheadGarage

Pero como en el agua, si la llevas por tuberías con varias bifurcaciones, parte del agua irá por una tubería, parte por otra, etc. Con la electricidad, en los circuitos en paralelo, es lo mismo. Vamos a comprobarlo. Tenemos un circuito con 2 tuberías diferentes, ¿no? Pues lo que entra ha de ser igual a lo que sale de ellas, así que debe de cumplirse:

Ley de Ohm, ejemplo #2 - Electricidad PetrolheadGarage

Pero, ¿cuánto va por cada una? ¿Cómo saber si una tubería es “más ancha” que la otra? Mira la resistencia de cada una para hacerte una idea. Si por un lado le cuesta más circular que por la otra (más resistencia), ¿circulará más agua (corriente), o menos? Suena lógico, ¿no? Vamos a verlo.

Sabemos que la intensidad total es 9,23A, tenemos un voltaje de 12V y sabemos la resistencia de cada “tubería”. Podemos sacar cuánta agua va por cada una. ¿Cómo? De nuevo Ley de Ohm:

Ley de Ohm, ejemplo #3 - Electricidad PetrolheadGarage

¡Ya lo tienes! Ahora, ¿se cumple que lo que entra es igual a lo que sale? Pues sí, mira.

Ley de Ohm, ejemplo #4 - Electricidad PetrolheadGarage

5.4.3 Reglas para los circuitos mixtos

Evidentemente, en la vida real, no te vas a encontrar, de forma general, circuitos tan “simples” como estos. Te encontrarás mezclas, circuitos mixtos. Pero la base es la misma, exactamente la misma.

Circuito Mixto Serie y paralelo, ejemplo - Electricidad PetrolheadGarage

¿Qué hacer en estos casos? ¿Entrar en modo pánico, coger el multímetro y lanzarlo a tomar por el orto? No. Calma, sólo calma. Lo que debes de hacer es ir paso a paso simplificando el circuito a base de resistencias equivalentes.

Lo primero, has de tener claro qué elementos están en serie y cuáles en paralelo. Venga, preguntas sobre el bloque A de la imagen anterior. ¿Por qué resistencia equivalente podríamos sustituir estas tres resistencias) Vamos a verlo:

  • R1 y R2, ¿cómo están entre sí? ¿En serie, en paralelo? En paralelo, y por la primera regla de las resistencias en paralelo que vimos antes, incluso sin sacar la calculadora, ¿cuánto vale su equivalente? 1Ω
  • Ahora, ¿entre esta equivalente de 1Ω y R3? En serie. ¿Equivalente de éstas? En serie se suman directamente, como vimos. Entonces quedan 5Ω.

Entonces, podríamos sustituir esas 3 resistencias de A por sólo una de 5Ω. Pero y esta, ¿cómo está con respecto a B? En serie. Pero, ¿por qué resistencia sustituimos B? Haz lo mismo que antes, dale una vuelta y calcula todas las variables que quedan del circuito eléctrico. Puedes hacerlo, sólo necesitas calma y recordar las reglas que hemos visto hasta ahora, nada más. Si tienes dudas escríbenos un comentario y las resolveremos entre todos, que es lo que queremos, aprender juntos.

Electricidad básica en el automóvil parte 1 las bases - PetrolheadGarage

Bueno, he soltado un chorizo que se podría considerar prácticamente ilegal. Si has llegado hasta aquí y no te ha dado una embolia cerebral ya será un logro. Si además te ha servido para aclarar dudas y/o quitarte un poco el miedo a la electricidad entonces podré morir tranquilo.

¡Ah, no! Que habrá más partes, cada vez más avanzadas y con ejemplos cada vez más reales.

¡Nos vemos en el próximo capítulo! ¡Gracias, Petrolhead!

EXTRA: Videotutorial sobre línea CAN BUS. Características, fallos en el coche y solución

¿Quieres ver todo esto resumido en un vídeo sobre las bases de la línea CAN Bus, sus mediciones reales en un coche del 2017 (usando un multímetro y un osciloscopio), ver qué hace el coche cuando empieza a fallar y, lo más importante, cómo encontrar dónde está el fallo? ¡Aquí lo tienes!

EXTRA: Gestión electrónica del motor – Sensor y actuadores

Aquí tienes un artículo MUY detallado sobre el funcionamiento de cada sensor y actuador del motor XU10J4RS (RFS) de nuestro proyecto del swap 205, qué síntomas tiene cuando falla y cómo diagnosticarlos. Te va a molar.

Gestión electrónica motor - Sensores y actuadores motor RFS XU10J4RS PetrolheadGarage

Comenta todo lo que tu quieras! 😉

Electricidad básica en el automóvil. Parte 1: Las bases
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