El Motor de Arranque: Partes, Funcionamiento y Fallas

Arrancar un automóvil hoy en día es un gesto tan simple como girar una llave o presionar un botón. Sin embargo, detrás de esa aparente sencillez, opera un sistema ingenioso y fundamental: el sistema de arranque, cuyo corazón es el motor de arranque. Lejos quedan los días en que se requería fuerza y habilidad para arrancar un motor mediante una manivela, un método rudimentario que implicaba riesgos y esfuerzo físico considerable.

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La evolución tecnológica nos trajo el motor de arranque eléctrico, patentado a principios del siglo XX, marcando un hito en la automatización de los vehículos. Este componente es el responsable de vencer la inercia inicial del motor de combustión y permitirle iniciar su ciclo de funcionamiento autónomo. En esencia, el motor de arranque transforma la energía eléctrica almacenada en la batería en energía mecánica, es decir, en el movimiento rotacional necesario para que el cigüeñal gire y los pistones comiencen su trabajo.

Este motor auxiliar es un electroimán alimentado por la corriente continua de la batería. Su movimiento rotacional se transmite al cigüeñal a través de un sistema de engranajes que conecta el motor de arranque con el volante de inercia del motor principal. Un componente clave, el solenoide, se encarga tanto de acoplar el motor de arranque al volante durante el encendido como de desacoplarlo una vez que el motor térmico ya funciona por sí solo.

¿Qué es el Motor de Arranque?

El motor de arranque es un dispositivo eléctrico diseñado para poner en movimiento inicial el motor de combustión interna de un vehículo. Su función principal es superar la resistencia que ofrecen los componentes internos del motor (cigüeñal, pistones, etc.) cuando están detenidos, y hacerlos girar a una velocidad suficiente para que se inicien los ciclos de admisión, compresión, combustión y escape. Una vez que el motor térmico arranca y es capaz de mantenerse funcionando por sí mismo, el motor de arranque cesa su operación y se desacopla.

Piensa en él como un pequeño pero potente motor eléctrico que recibe un gran impulso de energía de la batería del coche durante unos pocos segundos. Esta energía se utiliza para 'despertar' al motor principal, permitiendo que la mezcla de aire y combustible sea admitida, comprimida e ignitada, momento en el que el motor de combustión genera su propia energía para seguir girando.

Partes Clave del Sistema de Arranque y del Motor de Arranque

El sistema de arranque completo de un automóvil está formado por varios componentes que trabajan en conjunto. Estos incluyen la batería, que proporciona la energía eléctrica necesaria; la llave de contacto o el botón de encendido, que activa el sistema; el cableado, que transporta la corriente de alta intensidad; el relé o solenoide de arranque, que actúa como interruptor principal y mecanismo de acoplamiento; y el motor de arranque propiamente dicho.

Dentro del propio motor de arranque, encontramos diversas partes fundamentales que permiten su funcionamiento:

• Carcasa: Es la cubierta exterior que protege los componentes internos y sirve como soporte para anclar el motor de arranque al bloque del motor o a la caja de cambios. Generalmente fabricada de hierro, cierra el circuito magnético del inductor.

• Bobinas Inductoras: Son alambres enrollados que, al recibir corriente eléctrica, generan un campo magnético. Son componentes pasivos que almacenan energía en este campo, esencial para el movimiento del rotor.

• Rotor o Inducido: Es la parte móvil del motor de arranque. Compuesta por un tambor, un colector y el bobinado, el rotor gira al interactuar su campo magnético con el generado por las bobinas inductoras. Es el encargado de transformar la energía eléctrica en energía mecánica rotacional.

• Escobillas: Fabricadas típicamente de grafito y carbón, son elementos deslizantes que hacen contacto con el colector del rotor. Su función es transmitir la corriente eléctrica desde la parte fija del motor (las bobinas inductoras) a la parte móvil (el rotor), permitiendo así que éste gire. Están sujetas por muelles para asegurar un contacto constante.

• Colector: Una parte del rotor donde las escobillas hacen contacto. Está segmentado y cambia la dirección de la corriente en las bobinas del rotor para mantener el giro continuo.

• Impulsor o Piñón de Ataque: Es un pequeño engranaje montado en el eje del rotor. Durante el arranque, este piñón se desplaza para engranar con la corona dentada del volante de inercia del motor térmico, transmitiendo el giro del motor de arranque.

  

• Horquilla: Un elemento, a menudo de plástico, que es movido por el solenoide. Su función es empujar el impulsor o piñón de ataque para que se acople a la corona del volante de inercia.

• Solenoide, Relé, Contactor o Automático de Arranque: Esta pieza tiene una doble función. Por un lado, actúa como un potente interruptor que cierra el circuito principal, permitiendo que una gran cantidad de corriente eléctrica pase de la batería al motor de arranque. Por otro lado, contiene un émbolo que, al ser energizado, se desplaza y mueve la horquilla, acoplando el piñón de ataque al volante de inercia. Es un componente crucial que centraliza la operación de arranque.

• Rueda Libre: Integrada en el impulsor o piñón de ataque, esta pieza permite que el piñón gire en una dirección (para acoplar y girar el volante) pero 'patine' o gire libremente en la otra. Esto es vital para desacoplar automáticamente el piñón del volante de inercia una vez que el motor térmico arranca y su velocidad de giro supera la del motor de arranque, protegiendo a este último de un exceso de revoluciones.

Cómo Funciona el Sistema de Arranque

El proceso de arranque es una secuencia rápida y coordinada de eventos:

1. Cuando giras la llave de contacto a la posición de 'arranque' o presionas el botón Engine Start/Stop, se envía una pequeña señal eléctrica desde la batería al solenoide del motor de arranque.

2. Esta pequeña corriente energiza una bobina dentro del solenoide, creando un campo magnético que atrae un émbolo.

3. El movimiento del émbolo cumple dos funciones casi simultáneamente:

   • Mueve la horquilla, que a su vez desplaza el piñón de ataque a lo largo del eje del rotor hasta que engrana con la corona dentada del volante de inercia del motor principal.

   • Cierra un contacto eléctrico principal dentro del solenoide, permitiendo que la corriente de alta intensidad de la batería fluya directamente a las bobinas inductoras y al rotor del motor de arranque.

4. Al recibir esta gran cantidad de corriente, el motor eléctrico del arranque gira con fuerza y rapidez, haciendo girar el volante de inercia y, por consiguiente, el cigüeñal del motor térmico.

5. El motor térmico comienza a girar, los pistones se mueven y, si todo lo demás está en orden (combustible, aire, chispa en motores de gasolina o alta compresión en diésel), el motor arranca y comienza a funcionar por sí mismo.

6. Una vez que el motor térmico ha arrancado y su velocidad de giro supera la del motor de arranque, la rueda libre dentro del piñón de ataque permite que el volante siga girando sin forzar al motor de arranque. Al soltar la llave de contacto (o al detenerse la señal del botón Start/Stop), la corriente al solenoide se interrumpe.

7. El émbolo del solenoide regresa a su posición original (generalmente impulsado por un muelle), lo que abre el contacto eléctrico principal (cortando la corriente al motor de arranque) y retrae la horquilla, desacoplando el piñón de ataque del volante de inercia.

   

8. El motor de arranque se detiene y el motor térmico continúa funcionando de manera autónoma.

Los motores de arranque modernos a menudo utilizan diseños de motorreductores, que son más compactos, ligeros y eficientes energéticamente que los modelos más antiguos. Estos diseños suelen incluir imanes permanentes y un sistema de engranajes planetarios para aumentar el par de giro, permitiendo el uso de motores eléctricos más pequeños.

Síntomas Comunes de Fallo en el Motor de Arranque

El motor de arranque, como cualquier componente mecánico y eléctrico, está sujeto a desgaste con el tiempo y el uso. Un mantenimiento adecuado del vehículo puede prolongar su vida útil, pero eventualmente puede fallar. Reconocer los síntomas de un motor de arranque defectuoso es crucial para abordar el problema a tiempo.

Es importante primero descartar un problema de batería, ya que una batería descargada o en mal estado es una causa muy común de que el coche no arranque. Si al girar la llave, las luces del tablero son débiles o no encienden, o los faros tienen poca intensidad, es probable que el problema sea la batería. Un voltímetro puede confirmar el estado de carga de la batería.

Si la batería está bien, pero el coche no arranca o le cuesta arrancar, los síntomas pueden apuntar al motor de arranque:

• El coche no hace nada al girar la llave: Si no hay ni un 'clic' ni intento de giro del motor, podría ser un problema en el circuito de control (llave, cableado, o el solenoide que no recibe o no actúa la señal) o un fallo total del motor de arranque.

• Se escucha un 'clic' pero el motor no gira: Este es un síntoma clásico de un solenoide que intenta activarse (el 'clic' es el émbolo moviéndose y cerrando el contacto, o intentándolo) pero no logra cerrar el circuito principal o el motor de arranque interno no funciona. Podría ser un problema con el solenoide mismo, conexiones sueltas o corroídas, o un motor de arranque interno dañado.

• El motor de arranque gira lentamente o con dificultad: Esto puede indicar que el motor de arranque no está recibiendo suficiente corriente (posibles problemas de cableado, conexiones sueltas, o una batería débil pero no completamente muerta) o que hay desgaste interno en el motor de arranque, como las escobillas gastadas.

• Se escuchan ruidos metálicos o chirridos al intentar arrancar: Esto podría ser el piñón de ataque que no engrana correctamente con el volante de inercia, dientes dañados en el piñón o en la corona del volante, o un problema con la horquilla o el mecanismo de acoplamiento.

• Olor a quemado: Un olor a aislamiento eléctrico quemado puede indicar que el motor de arranque se ha sobrecalentado, a menudo por intentos de arranque prolongados o por un corto circuito interno.

• El motor de arranque se queda 'enganchado' o sigue girando después de arrancar el motor: Esto es un fallo en el mecanismo de desacoplamiento, generalmente relacionado con el solenoide, la horquilla o la rueda libre. Es una situación peligrosa que puede dañar el motor de arranque y el volante de inercia debido a las altas revoluciones del motor principal.

  

Las fallas más comunes en el motor de arranque suelen estar relacionadas con el desgaste de las escobillas, ya que están en constante fricción con el colector. Las escobillas suelen tener una vida útil de entre 150,000 y 200,000 kilómetros, aunque esto varía. Un solenoide defectuoso también es una avería frecuente.

Otros factores, como conexiones eléctricas corroídas o sueltas, suciedad, o incluso problemas en otros sistemas (como una inyección de combustible deficiente que hace que el motor tarde en arrancar, forzando el motor de arranque), pueden manifestarse como problemas de arranque.

Si experimentas alguno de estos síntomas, es recomendable no insistir prolongadamente en el intento de arranque, ya que esto puede sobrecalentar y dañar aún más el motor de arranque. Dada la complejidad del sistema y la necesidad de acceder a menudo a lugares difíciles, la reparación o el reemplazo del motor de arranque es una tarea que idealmente debe ser realizada por un mecánico cualificado en un taller de confianza.

Preguntas Frecuentes sobre el Motor de Arranque

P: ¿Qué hace exactamente el motor de arranque?

R: El motor de arranque es un motor eléctrico que se utiliza para hacer girar el motor de combustión interna a una velocidad inicial suficiente para que pueda arrancar y funcionar por sí mismo. Convierte la energía eléctrica de la batería en energía mecánica.

P: ¿Cuáles son las partes principales del motor de arranque?

R: Las partes internas principales incluyen el rotor (o inducido), las bobinas inductoras, las escobillas, el colector, el solenoide (o relé), el piñón de ataque (o impulsor), la horquilla y la carcasa. El sistema de arranque también incluye la batería, el cableado y el interruptor de encendido.

P: ¿Por qué mi coche hace 'clic' pero no arranca?

R: Este síntoma a menudo indica que el solenoide está recibiendo la señal de arranque e intentando activarse (el 'clic' es el sonido del émbolo), pero no logra cerrar el circuito principal para enviar energía al motor de arranque. Las causas pueden ser un solenoide defectuoso, conexiones eléctricas deficientes, o un problema interno en el motor de arranque que impide que gire.

P: ¿Cómo puedo saber si el problema es la batería o el motor de arranque?

R: Si las luces del tablero o los faros son muy débiles o no encienden al intentar arrancar, es probable que la batería esté descargada. Si las luces parecen normales pero el motor de arranque no gira, hace ruidos extraños o gira muy lentamente, es más probable que el problema sea el motor de arranque. Un voltímetro puede verificar el estado de carga de la batería.

P: ¿Se puede reparar un motor de arranque o hay que cambiarlo completo?

R: En algunos casos, componentes específicos como las escobillas o el solenoide pueden ser reemplazados. Sin embargo, debido al costo de la mano de obra y a que otras partes internas también pueden estar desgastadas, a menudo es más práctico y confiable reemplazar la unidad completa, ya sea por una nueva o remanufacturada.

P: ¿Cuánto tiempo dura un motor de arranque?

R: La vida útil de un motor de arranque varía mucho dependiendo del vehículo, las condiciones de uso y el mantenimiento. Generalmente, pueden durar entre 150,000 y 250,000 kilómetros o más. El uso frecuente para arranques cortos (como en conducción urbana con muchas paradas) puede acelerar su desgaste.

P: ¿Es peligroso intentar arrancar el coche repetidamente si no funciona?

R: Sí, intentar arrancar repetidamente y por periodos prolongados puede sobrecalentar el motor de arranque, dañar sus componentes internos (especialmente las bobinas) y agotar la batería. Es mejor detenerse después de unos pocos intentos cortos y diagnosticar el problema.

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