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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL

MEDIDOR DE COMBUSTIBLE

La mayoría de los medidores de combustible, se operan eléctricamente y se componen de dos unidades, el indicador, montado en el panel de instrumentos, y la unidad de envío, montado en el depósito de combustible. El interruptor de encendido está incluido en el circuito de indicador de combustible, por lo que el medidor opera sólo cuando el interruptor de encendido está en la posición activa. El uso del indicador eléctrico depende de la acción de una bobina o bien por acción termostática. Los cuatro tipos de medidores de combustible son las siguientes:

El indicador termostático de combustible, con auto-regulación (fig. 2-77), contiene una tira bimetálica calentada eléctricamente que está vinculada a una aguja. Una tira bimetálica formada por dos metales diferentes que, cuando se calientan, se dilatan a valores diferentes, haciendo que se desvíen o se doblen. En el caso de este medidor, la desviación de la tira bimetálica resulta en el movimiento de la aguja, haciendo que el indicador de una lectura. La unidad de envío consta de un brazo articulado con un flotante en el extremo. El movimiento del brazo controla un punto de conexión a masa que hace contacto con otro punto que está unido a una tira bimetálica que se calienta eléctricamente. Los serpentines de calefacción en el tanque y el indicador están conectados entre sí en serie.

El indicador termostático de combustible, regulado externamente (fig. 2-78), se diferencia del  sistema con auto-regulación en el uso de una unidad de envío de resistencia variable en el tanque de combustible y de un dispositivo externo limitador de tensión. La unidad de envío controla el indicador a través del uso de un reóstato (unidad de resistencia de alambre enrollado cuyo valor varía con su longitud efectiva). La longitud efectiva del reóstato es controlada en la unidad de envío mediante una escobilla deslizante que es operada por el brazo del flotador. La fuente de alimentación para el indicador se mantiene constante mediante el uso de un limitador de tensión. El limitador de tensión consiste en un conjunto de puntos de contacto que están controlados por un brazo bimetálico calentado eléctricamente.

El indicador termostático de combustible tipo diferencial (fig. 2-79), es similar a otro tipo de indicadores de combustible termostáticos, excepto que el mismo utiliza dos tiras bimetálicas calentadas eléctricamente que se comparten igualmente en la operación y el apoyo de la aguja del indicador. La posición del puntero se obtiene dividiendo el voltaje disponible entre las dos tiras (diferencial).

La unidad del tanque es de tipo reóstato similar a la que ya se ha descrito, sin embargo, contiene un resistor de hilo bobinado que está conectado entre los terminales externos de uno de los medidores de la tira bimetálica. El brazo flotante mueve una escobilla puesta a masa que aumenta la resistencia progresivamente a un terminal, mientras que disminuye la resistencia al otro. Esta acción produce la división de tensión y el calentamiento diferencial resultante a las tiras del indicador que producen la lectura del mismo.

Fig. Unidad sensora de nivel de combustible para Volvo

El indicador magnético de combustible (fig. 2-80) consiste en un puntero montado sobre una armadura. Dependiendo del diseño, la armadura puede contener uno o dos polos. El medidor está movido por un campo magnético que se crea por dos bobinas magnéticas separadas que están contenidas en el instrumento indicador. Una de estas bobinas se conecta directamente a la batería, produciendo un campo magnético constante. La otra bobina produce un campo variable, cuya fuerza se determina por una unidad en el tanque de tipo reóstato. Las bobinas se colocan separadas 90 grados.

Figura 2-77 -. Indicador de combustible termostático, auto-regulado. MANÓMETRO

Figura 2-78 -. Indicador termostático de combustible , regulado externamente.

Figura 2-79 -. Indicador de combustible termostático, tipo diferencial.

Un manómetro de presión se utiliza ampliamente en aplicaciones de automóviles y la construcción para realizar un seguimiento de parámetros tales como la presión del aceite, presión de la línea de combustible, presión de aire del sistema de frenos, y la presión en los sistemas hidráulicos. Dependiendo del equipo, un indicador mecánico, un indicador eléctrico, o una lámpara indicadora pueden ser utilizados.

Figura 2-80 -. Indicador magnético de combustible.

El indicador mecánico (fig. 2-81) utiliza un tubo delgado para llevar una muestra real de presión directamente al medidor. El medidor consiste básicamente en un tubo hueco, flexible en forma de C, llamado tubo de Bourdon. Como la presión de aire o del fluido se aplica al tubo de Bourdon, éste tenderá a enderezarse. A medida que se endereza, el puntero se moverá con el mismo, dando una lectura.

El instrumento medidor eléctrico puede ser de tipo térmico o magnético como se vio anteriormente. La unidad de envío (fig. 2-82) que se utiliza con cada tipo de medidor varía de la siguiente manera:

1. La unidad de envío que se utiliza con el medidor de presión termostático utiliza un diafragma flexible que mueve un contacto a tierra. El contacto que se acopla con el contacto a masa está unido a una tira bimetálica. La flexión del diafragma, que se produce con los cambios de presión, varía el punto de tensión. Las diferentes posiciones del diafragma producen las lecturas del manómetro.

 

Figura 2-81 -. Manómetro mecánico.

2. La unidad de envío que se utiliza con el indicador de tipo magnético también convierte una presión en flexión de un diafragma. En el caso de la unidad medidora de envío magnética, sin embargo, el diafragma acciona un reóstato.

La luz indicadora (testigo o luz de aviso) es utilizada en lugar de un indicador en muchos vehículos. La luz de aviso, aunque no es un indicador preciso, es valiosa debido a su alta visibilidad en caso de una condición de baja presión. El testigo recibe energía de la batería a través del interruptor de encendido. El circuito a masa se completa a través de una unidad de envío. La unidad de envío consta de un diafragma sensible a la presión que acciona un conjunto de puntos de contacto que se calibran para encender la luz de advertencia cuando la presión cae por debajo de una presión establecida.

Bomba eléctrica de gasolina

Una bomba eléctrica de combustible se utiliza en los motores con inyección de combustible para bombear combustible desde el tanque de gasolina a los inyectores. La bomba debe entregar el combustible a alta presión (típicamente de 30 a 85 psi dependiendo de la aplicación) para que los inyectores puedan pulverizar el combustible en el motor. La presión de combustible debe estar dentro de las especificaciones del motor para funcionar correctamente. Una presión demasiado baja puede dejar el motor sin combustible, haciendo que funcione con mezcla pobre, con fallos de encendido, oscile o se detenga. El exceso de presión del combustible puede causar que el motor funcione acelerado, gaste combustible en exceso y contamine.

Las bombas eléctricas de combustible se montan generalmente en el interior del depósito de combustible, aunque algunas pueden ser montadas fuera del tanque. Algunos vehículos pueden incluso tener dos bombas de combustible (una bomba de transferencia dentro del tanque y una bomba de combustible principal afuera). La ubicación dentro del tanque ayuda a amortiguar el ruido de zumbido producido por el motor de la bomba eléctrica, y la inmersión de la bomba en el combustible ayuda a lubricar y enfriar el motor de la bomba. Conducir con el depósito de combustible de menos de 1/4 de su capacidad puede reducir la vida útil de la bomba, causando que se caliente. También aumenta el riesgo de dejar sin combustible momentáneamente a la bomba cuando tome curvas cerradas, frenando o acelerando. Al quedarse sin combustible a veces puede dañar una bomba eléctrica de combustible debido al liquido faltante necesario para la refrigeración y lubricación.

La bomba es generalmente parte del conjunto de la unidad de envío, que incluye un flotador que envía una señal eléctrica al medidor de combustible en el panel de instrumentos. Si una bomba eléctrica de combustible necesita ser reemplazada, puede ser sustituida como unidad separada o como un conjunto de módulo completo (que es más caro, pero más fácil y menos problemático).

Las bombas eléctricas de combustible vienen en una variedad de diseños. Algunas aplicaciones más antiguas utilizan una bomba de células de rodillos o rotativa de  desplazamiento positivo. Este tipo utiliza rodillos montados sobre un disco de desplazamiento que gira dentro de un anillo de acero. El combustible es extraído en los espacios (celdas) entre los rodillos y empujado desde la entrada de la bomba a la salida. Las bombas de células de rodillos giran típicamente alrededor de 3000 rpm.

Fig. esquema de bomba rotativa

Este tipo de bomba puede generar una presión muy alta, y la velocidad de flujo tiende a ser constante. Pero la salida viene en pulsos, por lo que con frecuencia un silenciador se coloca en la línea de combustible después de la bomba para amortiguar los impulsos de presión. Una bomba celular de rodillos también se puede montar fuera del depósito de combustible, y se utiliza con una segunda bomba de suministro de baja presión ubicada en el interior del depósito de combustible.

Fig: Diferentes bombas de combustible de automotor. Parte de bomba "gerotor".

Otro tipo de bomba de desplazamiento positivo es la bomba "gerotor" ( término derivado del Inglés  "Generated Rotor") . Este diseño es similar a la de una bomba de aceite, y utiliza un rotor de desplazamiento para empujar el combustible a través de la bomba. Una bomba gerotor típicamente opera en alrededor de 4.000 rpm.

Otra variación es la bomba de paletas de rodillos. Aquí, las paletas se utilizan en lugar de los rodillos para empujar combustible a través de la bomba.

Fig.: bomba con rotor de desplazamiento

La mayoría de los vehículos más nuevos usan una bomba de combustible estilo "turbina". Una bomba de tipo turbina tiene un anillo impulsor conectado al motor. Las palas en el rotor empujan el combustible a través de la bomba a medida que el impulsor gira. Este tipo de bomba no es una bomba de desplazamiento positivo, por lo que no produce pulsaciones, corre muy suave y silenciosa. Opera a velocidades más altas, típicamente de hasta 7000 rpm y consume menos corriente que las bombas de estilo más viejo. También es menos complicada de fabricar y es muy duradera. Algunos de los suministros accesorios de bombas de mercado utilizan este tipo de bomba para reemplazar los diseños más antiguos.

Fig: bomba tipo turbina

¿Cómo funciona un bomba eléctrica de combustible?

Cuando el conductor gira la llave de contacto, el módulo de control del sistema de transmisión (PCM) energiza un relé que suministra tensión a la bomba de combustible. El motor en el interior de la bomba empieza a girar y funciona por unos pocos segundos para acumular presión en el sistema de combustible. Un contador de tiempo en el PCM los limita cuánto tiempo la bomba funcionará hasta que arranque el motor.

El combustible es extraído hacia la bomba a través de un tubo de entrada y un tamiz con malla (que ayuda a mantener la oxidación y la suciedad fuera de la bomba). El combustible después sale de la bomba a través de una válvula de retención unidireccional (que mantiene la presión residual en el sistema cuando la bomba no está funcionando), y es empujado hacia el motor a través de la línea de combustible y el filtro.

El filtro de combustible atrapa el óxido, la suciedad y otros contaminantes sólidos que pueden haber pasado a través de la bomba para evitar que lleguen este tipo de partículas que podrían obstruir los inyectores de combustible.

El combustible luego fluye hacia el riel de alimentación de combustible en el motor y se distribuye a los inyectores de combustible individuales. Un regulador de presión de combustible en el riel de combustible mantiene la presión del combustible, y devuelve de exceso de combustible nuevamente al tanque.

En los vehículos más nuevos con sistemas EFI sin retorno, el regulador de presión de combustible se encuentra en el depósito de combustible y es parte del módulo de la bomba de combustible. No hay una línea de retorno de combustible desde el motor de nuevo al tanque.

La bomba de combustible funciona de forma continua una vez arrancado el motor, y continúa andando mientras el motor esté en marcha y la llave de encendido está activada. La bomba puede funcionar a una velocidad constante, o puede funcionar a una velocidad variable en función de la carga del motor y la velocidad. Si el motor se para, el PCM detecta la pérdida de la señal de RPM y apagar la bomba.

Muchos vehículos (especialmente Ford), en particular también tienen un "interruptor de seguridad de inercia" que apaga la bomba de combustible en caso de accidente. Esto se hace para reducir el riesgo de incendio en caso de rotura de una tubería de combustible. En caso de una sacudida violenta el interruptor de seguridad  abre el circuito de la bomba de combustible. Por ello es necesario restablecer manualmente el interruptor de seguridad después del incidente, pulsando el botón de reinicio en el interruptor.

En la mayoría de los vehículos más antiguos, la bomba de combustible funciona a una velocidad constante. Pero en muchas aplicaciones más recientes, la velocidad de la bomba es variada por el PCM para que coincida más estrechamente con las necesidades de combustible del motor.

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