ups-ct001662

UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA

SEDE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERAS

CARRERA DE INGENIERA MECNICA AUTOMOTRZ

TESIS PREVIA LA OBTENCIN DEL TITULO DE

INGENIERO MECNICO AUTOMOTRZ

DISEO, CONSTRUCCIN E INSTALACIN DE UN SISTEMA

ELECTROMECNICO DE LUCES ANTINIEBLA ACTIVO, PARA UN

VEHCULO CHEVROLET CORSA EVOLUTION 1.8.

AUTORES:

LUIS ANTONIO SANTOS SAGBAY

DANIEL MAURICIO VALAREZO ORDOEZ

DIRECTOR:

ING. REN ZUMBA RIVERA

CUENCA ECUADOR

2010

ii

Ing. Ren Zumba Rivera

Certifica:

Que la tesis ha sido desarrollada en su totalidad por los seores Luis Antonio Santos

Sagbay y Daniel Mauricio Valarezo Ordoez bajo mi direccin, por lo que autorizo

su presentacin.

_____________________________

Ing. Ren Zumba Rivera

Director

iii

Los conceptos empleados y anlisis realizados de esta tesis, son de entera

responsabilidad de los autores

__________________________________

LUIS ANTONIO SANTOS SAGBAY

______________________________

DANIEL MAURICIO VALAREZO ORDOEZ

Cuenca, 5 de Enero del 2010

iv

Agradecimiento

Agradecemos a la institucin educativa UNIVERSIDAD

POLITECNICA SALESIANA que junto con su cuerpo docente nos

ha inculcado profundos pensamientos de nobleza, responsabilidad y

dedicacin. As mismo acentuamos nuestro agradecimiento a quien

fue nuestra gua esencial en el desarrollo y culminacin de este

proyecto al mostrarse con una gran voluntad y predisposicin, Ing.

Ren Zumba Rivera.

Los autores

v

Dedicatoria

A Dios, por haberme dado la vida, espritu claro en gracia y

verdad, por su infinita sabidura que me regalo, no slo a mi sino

a toda su creacin; regalndonos un universo lleno de paz, amor y

mucha felicidad, sobre todo le agradezco a mi Dios por todo lo

que me ha dado.

A mi Padre, que por darme una vida mejor se alej de mi, pero

yo se que all donde l se encuentra, siempre est pensando en su

familia y se siente orgulloso de haber hecho de mi lo que soy

ahora.

A mi Madre, por todo el apoyo que me brind todos estos aos,

le doy gracias a Dios por habrmela dado tal como ella es.

Porque Ella luch da y noche por hacer de mi un hombre de bien.

A mis hermanas por sus palabras de aliento. Y a todas las

personas que de una u otra forma hicieron posible la finalizacin

de este proyecto.

Luis A. Santos

La presente tesis no habra sido posible sin la ayuda de Dios y la

colaboracin de toda mi familia, en especial a mis padres Narciso

y Gladys que me brindaron siempre su total confianza, a mis

hermanos Johanna y Joe que siempre estuvieron ah para

alentarme, a mis compaeros y amigos con quienes supimos

afrontar sin fin de adversidades.

A todas y todos muchas gracias, mi tesis se las dedico.

Daniel

vi

INDICE DE CONTENIDOS

CAPITULO 1

SISTEMAS DE ILUMINACIN EN LOS AUTOMVILES

1.1.Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.Seguridad Activa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.Sistemas de iluminacin en los automviles. Evolucin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3.1. Sistemas de iluminacin en los automviles. Pasado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3.2. Sistemas de iluminacin en los automviles. Presente. . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.2.1. Lmparas incandescentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.2.2. Tipos de lmparas y su utilizacin en el automvil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.2.3. Principio de funcionamiento de los faros provistos de

parbolas reflectoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3.2.4. Lmparas halgenas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.3.2.5. Lmparas de Xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.3.2.5.1. Estructura de un faro de xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.3.2.5.2. Funcionamiento de un faro de xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.3.2.5.3. Faros con lmparas de descarga de gas bi-xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1.3.2.5.4. Funcionamiento de un faro bi-xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.3.3. Sistemas de iluminacin en los automviles. Tendencias de Futuro. . . . . . . . 27

1.3.3.1. Faros diurnos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.4. Luces: activas, de curva y antiniebla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

1.4.1. Regulacin automtica del alcance luminoso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

1.4.2. Luces activas en curva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

CAPTULO 2

DISEO DEL SISTEMA ELECTROMECNICO DE LUCES

ACTIVAS EN EL VEHCULO

2.1. Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.2. Objetivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.3. Eleccin de determinados elementos electrnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.3.1. Eleccin del sensor de posicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

vii

2.3.1.1. Encoders. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.3.1.1.1. Encoder incremental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.3.1.2. Sensor Ultrasnico de posicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.3.1.3. Sensor Lser de posicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.3.1.4. Sensor Inductivo de posicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.3.1.5. Sensor Resistivo de posicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.3.1.6. Criterios de seleccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.3.1.7. Descripcin del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.3.2. Eleccin del Actuador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.3.2.1. Tipos de motores elctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.3.2.1.1. Motor de corriente continua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.3.2.1.2. Servomotor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.3.2.1.3. Motor paso a paso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.3.2.1.4. Motor sin escobillas (Brushless). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.3.2.2. Comparacin entre los diferentes motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.3.2.3. Criterios de seleccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.3.2.4. Descripcin del motor utilizado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.4. Descripcin de componentes que conforman el circuito

electrnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.4.1. Resistencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.4.2. Transistor Tip 31C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.4.3. Transistor MJ4502. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.4.4. Diodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.4.5. Trigger 7414. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.4.6. Regulador de Voltaje 7805. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.4.7. Regulador de Voltaje LM317T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

2.5. Diseo del sistema electrnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

2.5.1. Circuitos electrnicos fallidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

2.5.1.1. Circuito 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

2.5.1.2. Circuito 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

2.5.2. Circuito electrnico definitivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

2.5.2.1. Calculo del circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

2.5.3. Diseo del circuito que indica la posicin recta del volante. . . . . . . . . . . . . 81

2.5.4. Calculo del consumo de corriente del circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

viii

2.6. Diseo del sistema mecnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

2.6.1. Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

2.6.2. Diseo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

2.6.2.1. Faro antiniebla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

2.6.3. Mecanismos de transmisin de movimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

2.6.3.1. Solucin 1: Utilizando engranajes cnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

2.6.3.2. Sistema con engranajes cnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.6.3.3. Solucin 2: el eje del motor mueve directo al mecanismo. . . . . . . . . . . . . 94

2.6.3.4. Sistema en que el motor mueve directamente al mecanismo. . . . . . . . . . . . 95

2.6.3.5. Solucin 3: Utilizando engranaje y tornillo sin fin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

2.6.3.6. Sistema con engranaje y tornillo sin fin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

2.6.4. Comparacin entre los diferentes mecanismos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

2.6.5. Eleccin del diseo adecuado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

2.6.6. Clculos de estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

2.6.6.1. Diseo de eslabones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

2.6.6.2. Diseo de los pernos que sujetan la estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

2.6.7. Clculos de diseo del mecanismo de tornillo sin fin y engranaje. .. . . . . . 108

2.6.7.1. Clculos para el tornillo sin fin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

2.6.7.2. Clculos para la rueda dentada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

2.6.7.3. Relacin de transmisin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

2.6.7.4. Calculo de las fuerzas sobre el tornillo sin fin y la corona. . . . . . . . . . . . 111

2.6.7.5. La potencia de salida, la potencia de entrada y la eficiencia. . . . . . . . . . . 113

2.6.8. Diseo del disco dentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

2.6.9. Mecanismo de obtencin de la seal que controlar al motor. . . . . . . . . . . 123

2.6.9.1. Sensor ptico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

2.6.9.2. Ubicacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

2.6.9.3. Alternativas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

CAPTULO 3

CONSTRUCCIN E IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA

3.1. Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

3.2. Objetivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

3.3. Instalacin del circuito de faros antiniebla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

ix

3.4. Construccin de la parte mecnica del sistema de faros

antiniebla activos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

3.4.1 Fabricacin del soporte del faro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

3.4.2. Fabricacin del soporte fijo al compacto del vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . 130

3.5. Colocacin del motor y mecanismo de transmisin

en el sistema del faro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

3.6. Implementacin del mecanismo en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

3.7. Adecuacin del guardachoque del vehculo para alojar a los faros. . . . . . . 134

3.8. Implementacin del Guardachoque en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

3.9. Construccin del Disco dentado y el soporte para los sensores. . . . . . . . . 138

3.9.1. Construccin del disco dentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

3.9.2. Construccin del soporte para los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

3.10. Colocacin de los sensores y disco dentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

3.11. Circuito de alimentacin para el sistema de faros

antiniebla activo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

3.12. Adecuacin del circuito al vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

3.13. Construccin del circuito electrnico impreso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

3.14. Instalaciones elctricas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

3.15. Cubierta del circuito electrnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

3.16. Ubicacin y sujecin del circuito en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

3.17. Ubicacin de los LED e interruptores del circuito en el vehculo. . . . . . . . . 156

3.18. Inconvenientes elctricos ocurridos en la construccin

e implementacin del vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

CAPTULO 4

ANLISIS FINANCIERO DE: EL DISEO, CONSTRUCCIN E

IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA DE ILUMINACIN

ACTIVO

4.1. Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

4.2. Objetivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

4.3. Costos totales de diseo e implementacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

4.3.1. Costos de diseo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

4.3.2. Costos de materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

x

4.3.3. Costo de mano de obra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

4.4. Precio del sistema de faros activo al pblico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

CAPITULO 5

PRUEBAS DE FUNCIONALIDAD Y PROCESOS DE

MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE ILUMINACIN ACTIVA

5.1. Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

5.2. Objetivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

5.3. Sistema convencional de Iluminacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

5.4. Sistema de Iluminacin activa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

5.5. Ventajas y Desventajas de cada sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

5.6. Calibracin de los Faros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

5.7. Pruebas de Funcionalidad de acuerdo a estndares

de seguridad vehicular del sistema de iluminacin activa. . . . . . . . . . . . . . 178

5.7.1. Cambios realizados por exigencias de la norma de

seguridad vehicular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

5.7.2. Pruebas de Funcionalidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

5.7.2.1. Pruebas de campo en la noche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

5.7.2.2. Pruebas de campo en la noche con neblina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

5.7.2.3. Pruebas de campo en la noche con lluvia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

5.7.2.4. Pruebas de campo en la noche con polvo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

5.7.2.5. Tabla de resultados de las pruebas de campo

con el sistema apagado y encendido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

5.7.2.6. Medicin de la temperatura de los transistores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

5.8. Mantenimiento Preventivo y Correctivo del sistema

de iluminacin activa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

5.8.1. Mantenimiento Preventivo del sistema de iluminacin activa. . . . . . . . . . 185

5.8.1.1. Mantenimiento preventivo de la parte electrnica del sistema. . . . . . . . 185

5.8.1.2. Mantenimiento preventivo del circuito de faros antiniebla. . . . . . . . . . . 186

5.8.1.3. Mantenimiento preventivo de la parte mecnica del sistema. . . . . . . . . . 187

5.8.2. Mantenimiento Correctivo del sistema de iluminacin activa. . . . . . . . . . 188

5.8.2.2. Mantenimiento correctivo de la parte mecnica del sistema. . . . . . . . . . 188

xi

5.8.2.3. Mantenimiento correctivo y diagnstico

de la parte electrnica del sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

5.9. Cuadro sinptico de averas del circuito de faros activo. . . . . . . . . . . . . . . 198

5.9.1. Calibracin de los faros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

BIBLIOGRAFA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

ANEXOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

xii

INDICE DE FIGURAS

tem Descripcin Pg.

1.1 Primer vehculo propulsado a vapor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2 Lmpara de queroseno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Vehculo provisto con lmpara de acetileno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4 Lmpara de gas de acetileno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.5 Vehculo dotado con un sistema de iluminacin elctrico. . . . . . . . . . . . 9

1.6 Lmpara de incandescencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.7 Plafn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.8 Pilotos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.9 Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.10 Lancia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.11 Wedge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.12 Foco europeo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.13 Halgena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.14 Punto luminosos en el foco de la parbola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.15 Punto luminoso por delante del foco de la parbola. . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.16 Superficie reflectora debajo del punto luminoso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.17 Deflector de cristal tallado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.18 Esquema de una lmpara de alumbrado (cruce/carretera). . . . . . . . . . . 17

1.19 Haz de luz asimtrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.20 Lmpara halgena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.21 Tipos de lmparas halgenas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.22 Vehculo equipado con lmparas de xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.23 Estructura de un faro de xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.24 Partes implicadas en el funcionamiento del faro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.25 Elementos que forman el foco bi-xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.26 Esquema de funcionamiento de un faro bi-xenn. . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.27 Automvil equipado con faros de LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.28 Prototipo de vehculo provisto con faros diurnos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.29 Funcionamiento de la regulacin automtica

del alcance luminoso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

1.30 Sistema de iluminacin orientable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

xiii

2.1 Encoder incremental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.2 Sensor ultrasnico de posicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.3 Sensor inductivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.4 Potencimetros circulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.5 Fototransistor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.6 LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.7 Encoder MOC70T3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.8 Simbolo del fototransistor NPN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2.9 Esquema de conexin del Encoder MOC70T3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.10 Motores Elctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.11 Componentes de una mquina de CC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.12 Servomotor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.13 Funcionamiento de un servo mediante pulsos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.14 Posiciones para paso simple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2.15 Posiciones para paso doble. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

2.16 Posiciones para medio paso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.17 Medicin realizada con dinammetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.18 Motor paso a paso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.19 Esquema de conexin de una resistencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.20 Simbologa del TIP 31C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.21 Esquema del TIP 31C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.22 Simbologa del MJ4502. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.23 Esquema del MJ4502. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.24 Smbolo del Diodo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.25 Smbolo del Trigger 7414. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.26 Simbologa del 7805. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.27 Simbologa del LM317T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

2.28 Diagrama de Bloques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

2.29 Circuito 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

2.30 Circuito 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

2.31 Funcionamiento del motor en configuracin de medio paso. . . . . . . . . .

.

76

xiv

2.32 Clculo de resistencias de polarizacin del sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

2.33 Clculo de resistencias del regulador de voltaje LM317. . . . . . . . . . . . . 78

2.34 Esquema de funcionamiento del transistor MJ4502. . . . . . . . . . . . . . . . 79

2.35 Esquema de polarizacin del transistor TIP31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

2.36 Esquema de conexin del Encoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

2.37 Simbologa del FF. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

2.38 Circuito integrado de un FF. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

2.39 Circuito integrado del contador 74192. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

2.40 Smbolo de la compuerta OR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

2.41 Circuito integrado de la compuerta OR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

2.42 Esquema de la posicin exacta de los sensores

y el disco que los activa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

85

2.43 Esquema simblico del conexionado de las compuertas OR. . . . . . . . . . 88

2.44 Circuito para la calibracin de los faros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

2.45 Caja de Fusibles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.46 Espacio del vehculo donde se colocarn los faros antiniebla. . . . . . . . . 91

2.47 Faro antiniebla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

2.48 Partes del sistema de sujecin de los faros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

2.49 Engranajes cnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

2.50 Sistema con engranajes Cnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.51 Sistema en que el motor mueve directamente al mecanismo. . . . . . . . . . 95

2.52 Mecanismo de sinfn-corona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

2.53 Sistema con engranaje y tornillo sin fin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

2.54 Diagrama de cuerpo libre de la estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

2.55 Tringulos formados en la estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

2.56 Triangulo formado por el eslabn BD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

2.57 Tringulo por el ngulo del eslabn BD con el eje X. . . . . . . . . . . . . . . 100

2.58 Triangulo formado por el eslabn AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

2.59 Tringulo por el ngulo del eslabn AC con el eje X. . . . . . . . . . . . . . . 101

2.60 Dimensiones a las que se encuentran colocados los eslabones. . . . . . . . 102

2.61 Fuerzas aplicadas en los eslabones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

2.62 Diagrama de cuerpo libre de una unin

empernada en cortante simple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

106

xv

2.63 Esfuerzos en los apoyos de las conexiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

2.64 Cotas del mecanismo de tornillo sin fin y engranaje. . . . . . . . . . . . . . . . 108

2.65 Fuerzas sobre un tornillo sinfn y una corona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

2.66 Coeficiente de friccin en funcin de la

velocidad de deslizamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

113

2.67 Encoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

2.68 Vista seccionada de un Encoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

2.69 Disposicin de los 4 sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

2.70 Distancias mxima y mnima entre dientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

2.71 Esquema Final del disco dentado para controlar

el movimiento de los faros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

121

2.72 Esquema Final del disco dentado que indica

la posicin recta de la direccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

122

2.73 Mxima distancia de ancho de la ranura del disco. . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

3.1 Esquema del circuito de encendido de los faros antiniebla. . . . . . . . . . 128

3.2 Partes del soporte del faro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

3.3 Utilizacin de un machuelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

3.4 Soporte, bujes y rodamientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

3.5 Mecanismo de transmisin de movimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

3.6 Colocacin del motor y mecanismo de transmisin. . . . . . . . . . . . . . . . . 132

3.7 Colocacin de la estructura en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

3.8 Simetra en la colocacin de las estructuras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

3.9 Pintado de las estructuras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

3.10 Perforacin del guardachoque. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

3.11 Molde de Cartn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

3.12 Mezcla para endurecer el molde de cartn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3.13 Colocacin de la masilla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3.14 Cortado de los puntos de rozamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

3.15 Pintado del guardachoque. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

3.16 Acabado final del guardachoque del vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

3.17 Guardachoque colocado en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

3.18 Disco dentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

xvi

3.19 Soporte para los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

3.20 Pintado del Disco dentado y soporte de los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . 139

3.21 Lugar donde se colocar el disco dentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

3.22 Colocacin de los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

3.23 Disco dentado y sensores colocados

en la columna de la direccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

140

3.24 Circuito de alimentacin para el sistema

de faros antiniebla activo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

3.25 Colocacin del rel para alimentar el sistema

de faros antiniebla activo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

3.26 Circuito adecuado al vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

3.27 Disipador de calor TO-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

3.28 Ventilador 12V 501303. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

3.29 Modelo matemtico de la transferencia

de calor del transistor al ambiente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

143

3.30 Variacin de la resistencia trmica del disipador

con respecto a la velocidad del aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

3.31 Caractersticas del ventilador 501303. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

3.32 Diseo de las plaquetas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

3.33 Diseo de la serigrafa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

3.34 Placa de cobre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.35 Limpieza de la placa con lana de acero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.36 Aplicacin de la plancha sobre el papel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.37 Remojo de la placa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.38 Extraccin del papel de la placa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.39 Recipiente para atacar a la placa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

3.40 Proceso de taladrado de la placa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

3.41 Circuito con placa impresa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

3.42 Trayectoria de la instalacin de los motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

3.43 Proteccin de la instalacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

3.44 Socket de conexin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

3.45 Cubierta para el circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

3.46 Cubierta del circuito con agujeros de ventilacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

xvii

3.47 Placa del circuito con su cubierta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

3.48 Ubicacin del circuito en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

3.49 Sujecin de la cubierta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

3.50 LED verde indicador de direccin recta

y LED rojo de calibracin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

156

3.51 Interruptores de encendido y apagado del circuito y LED. . . . . . . . . . . . 157

3.52 Rel daado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

3.53 Imagen del LM317 en posicin corregida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

3.54 Imagen del cable reemplazando la pista en el circuito. . . . . . . . . . . . . . . 158

5.1 Movimiento de las luces con respecto a la direccin

del vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

173

5.2 Esquematizacin del proceso de calibrado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

5.3 Calibracin de la luz de cruce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

5.4 Calibracin de la luz de carretera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

5.5 Calibracin de la luz de faros de carretera adicionales. . . . . . . . . . . . . . 178

5.6 Haz de luz de un faro antiniebla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

5.7 Haz de luz asimtrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

5.8 Con el sistema apagado (Curva hacia la derecha Noche) . . . . . . . . . . . . 180

5.9 Con el sistema encendido (Curva hacia la derecha Noche) . . . . . . . . . . 180

5.10 Con el sistema apagado (Curva hacia la izquierda Noche). . . . . . . . . . . 181

5.11 Con el sistema encendido (Curva hacia la izquierda Noche) . . . . . . . . . 181

5.12 Con el sistema apagado (Curva hacia la derecha Neblina). . . . . . . . . . . 181

5.13 Con el sistema encendido (Curva hacia la derecha Neblina). . . . . . . . . 181

5.14 Con el sistema apagado (Curva hacia la derecha Lluvia). . . . . . . . . . . . 182

5.15 Con el sistema encendido (Curva hacia la derecha Lluvia). . . . . . . . . . 182

5.16 Con el sistema apagado (Curva hacia la derecha Polvo). . . . . . . . . . . . 183

5.17 Con el sistema encendido (Curva hacia la derecha Polvo). . . . . . . . . . . 183

5.18 Medicin de la temperatura del transistor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

5.19 Sockets de conexin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

5.20 Rel de encendido del circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

5.21 Lugar donde se encuentran los Rels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

5.22 Revisin visual de los faros antiniebla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

xviii

5.23 Sistema de transmisin de movimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

5.24 Rodamientos y bujes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

5.25 Parte del tablero que cubre el circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

5.26 Tornillos de sujecin de la caja de circuitos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

5.27 Localizacin de la caja de circuitos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

5.28 Socket de Alimentacin del circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

5.29 Comprobacin de la Alimentacin del circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

5.30 Fusible de proteccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

5.31 Caja de circuito desmontada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

5.32 Caja de circuito cubierta desarmada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

5.33 Multmetro, comprobador de diodos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

5.34 Comprobacin del diodo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

5.35 Medicin de los voltajes de alimentacin de las bobinas. . . . . . . . . . . . . 192

5.36 Forma de conexin del osciloscopio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

5.37 Oscilograma de cada sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

5.38 Conexin del osciloscopio en cada uno de los sensores. . . . . . . . . . . . . 194

5.39 Conexin del osciloscopio para obtener la seal de los motores. . . . . . . 194

5.40 Oscilograma de cada bobina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

5.41 Conexin del osciloscopio en cada uno de las bobinas. . . . . . . . . . . . . . 195

5.42 Socket de los LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

5.43 Comprobacin de los LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

5.44 Localizacin del rel de encendido del circuito electrnico. . . . . . . . . . 197

5.45 Luces indicadoras que sirven para calibracin de faros. . . . . . . . . . . . . . 199

xix

INDICE DE TABLAS

tem Descripcin Pg.

1.1 Acontecimientos importantes en la evolucin

del sistema de iluminacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

2.1 Caractersticas tcnicas del Encoder MOC70T3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.2 Rango de funcionamiento del fototransistor y del LED. . . . . . . . . . . . . . 45

2.3 Pasos estndar ms importantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

2.4 Comparacin entre diferentes motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.5 Caracteristicas tcnicas del motor paso a paso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.6 Caractersticas tcnicas del TIP 31C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

2.7 Caractersticas tcnicas del MJ4502. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.8 Caractersticas tcnicas del MJ4502. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.9 Caractersticas tcnicas del 7805. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.10 Caractersticas tcnicas del LM317T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

2.11 Funcionamiento del FF. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

2.12 Funcionamiento de la compuerta OR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

2.13 Secuencia de activacin de los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

2.14 Comportamiento del circuito de compuertas OR

(Tabla de Verdad) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

2.15 Consumo de Corriente de cada sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.16 Comparacin entre los diferentes mecanismos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

2.17 ngulos de giro del volante de la direccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

2.18 Rangos del ancho de diente y distancia entre ellos. . . . . . . . . . . . . . . . . 120

3.1 Tabla de resistencias trmicas desde el encapsulado

hasta el disipador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

4.1 Costos de Diseo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

4.2 Costos del sistema elctrico, mecnico y esttica funcional. . . . . . . . . . 163

4.3 Tiempo en horas que le toma a una persona construir

e implantar el sistema activo en el vehculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

165

xx

4.4 Gastos totales de diseo e implementacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

4.5 Costo de los materiales necesarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

4.6 Precio del sistema al pblico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

5.1 Colores obligatorios en las luces posteriores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

5.2 Cuadro comparativo del sistema convencional

y del sistema activo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

174

5.3 Resultados de pruebas de campo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

5.4 Cuadro sinptico de averas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

xxi

INTRODUCCIN

La presente tesis se refiere al: diseo, construccin, implementacin y pruebas de

funcionalidad del sistema de luces activo de un vehculo corsa evolution 1.8.

El primer captulo recopila informacin acerca del sistema de iluminacin del

automvil desde su pasado, presente hasta las tendencias a futuro, junto con un

prembulo del funcionamiento de las luces activas y evolucin de las mismas, siendo

este un estudio muy importante para conocer la finalidad de esta tesis. En este

primer captulo tambin menciona de qu se trata la seguridad activa en el vehculo y

cmo se relaciona esta con el sistema de iluminacin del automvil.

Teniendo claro cual es la funcin del sistema de luces activas, damos paso al

segundo captulo, el ms importante en el cual se disea la parte electrnica y

mecnica del sistema de luces activas. Para realizar un buen diseo de la parte

electrnica empezamos por escoger los sensores y actuadores que vamos a utilizar en

el circuito. De acuerdo a un anlisis de funcionalidad, disponibilidad en el mercado,

costos, durabilidad entre otros parmetros se seleccion los ms adecuados segn

nuestro criterio. Posteriormente luego de escoger el tipo de actuador y sensor a

utilizar determinamos las caractersticas que debern cumplir como: torque, tiempo

de activacin, voltaje de alimentacin, entre otros. El siguiente paso fue desarrollar

un circuito que reciba la seal de los sensores y comande a los actuadores de acuerdo

a los criterios de funcionalidad, naturalmente para un mejor entendimiento se

esquematiza y detalla el funcionamiento del circuito junto con sus clculos que

comprueban la utilizacin todos los elementos. Siguiendo con el desarrollo del

captulo diseamos la parte mecnica del sistema, empezamos por la sujecin mvil

del faro, luego se disea el mecanismo de la transmisin, en esta parte tambin

existieron intentos fallidos hasta conseguir el adecuado, todos estos mecanismos se

comprueban mediante el clculo estructural. Para terminar con el captulo diseamos

el disco dentado que activa los sensores, el cual muy importante para el desempeo

del sistema.

Siguiendo con el proceso lgico del desarrollo del sistema de luces activo

construimos el sistema diseado, esta fase lo abarca el tercer captulo que al igual

que el captulo dos se divide en construccin de la parte mecnica y construccin de

la parte electrnica. La fabricacin mecnica tiene mucho que ver con la esttica, ya

xxii

que los esfuerzos son pequeos. Para la construccin mecnica se tom en cuenta

las normas de iluminacin vehicular. Otro paso importante es la adecuacin del

parachoques al sistema, se tuvo que recurrir a ligeras modificaciones que no

afectaron a la aerodinmica y esttica del vehculo. La construccin de la parte

electrnica requiere de ms dedicacin y empeo ya que se trata de construir una

placa que aloje todos los elementos electrnicos en el menor espacio posible. La

colocacin de los sensores y la ubicacin del circuito en el vehculo fue estratgico,

todo esto para no causar molestias al conductor ni a los ocupantes del mismo.

En el cuarto captulo se realiza un anlisis financiero en donde detallamos los costos

producidos a lo largo del desarrollo de la tesis, este anlisis est dividido en costos de

diseo, costos de materiales y costos de manos de obra, con estos datos y de acuerdo

a un margen de utilidades obtuvimos un precio de venta al pblico del sistema de

faros activo.

En el quinto y ltimo captulo hacemos una comparacin de entre el sistema de

iluminacin convencional y el sistema de iluminacin activa, detallando las ventajas

y desventajas de cada sistema. Luego realizamos las pruebas de campo y un anlisis

de las mismas, entre ellas tenemos lluvia, niebla y polvo, todas ellas realizadas en la

noche para una mejor apreciacin. Finalmente concluimos describiendo el

mantenimiento preventivo, correctivo y un cuadro de averas del sistema de faros

activo.

1

CAPITULO 1


SUMARIO

1.1. Introduccin.

1.2. Seguridad Activa

1.3. Sistemas de iluminacin en los automviles. Evolucin

1.3.1. Sistemas de iluminacin en los automviles. Pasado

1.3.2. Sistemas de iluminacin en los automviles. Presente

1.3.2.1. Lmparas incandescentes

1.3.2.2. Tipos de lmparas y su utilizacin en el automvil

a) Plafn

b) Pilotos

c) Control

d) Lancia

e) Wedge

f) Foco europeo

g) Halgena

1.3.2.3. Principio de funcionamiento de los faros provistos de parbolas reflectoras

1.3.2.4. Lmparas halgenas

a) Lmparas H1

b) Lmpara H2

c) Lmpara H3

d) Lmpara H4

e) Lmpara H5

1.3.2.5. Lmparas de Xenn

1.3.2.5.1. Estructura de un faro de xenn

1.3.2.5.2. Funcionamiento de un faro de xenn

1.3.2.5.3. Faros con lmparas de descarga de gas bi-xenn

1.3.2.5.4. Funcionamiento de un faro bi-xenn

1.3.3. Sistemas de iluminacin en los automviles. Tendencias de Futuro

1.3.3.1. Faros diurnos

1.4. Luces: activas, de curva y antiniebla

1.4.1. Regulacin automtica del alcance luminoso

1.4.2. Luces activas en curva

2

CAPTULO 1


1.1. Introduccin.

Desde la creacin del motor de combustin interna y el impulso industrial en lo que al

automvil se refiere se han realizado muchos cambios y evoluciones en cada uno de sus

sistemas desde los mas sencillos utilizados en los primeros autos fabricados hasta los

mas complejos y eficientes que se estn implementado en los ltimos modelos de

vehculos en donde la electrnica es la parte fundamental y la que ha revolucionado toda

la industria automotriz.

Los cambios realizados en los vehculos se han dado por muchas razones, ya sea la

comodidad del conductor y los ocupantes, las necesidades determinadas por las

caractersticas mismas del vehculo y una de las razones con mayor peso es la seguridad

de las personas que estn dentro y fuera del vehculo.

Es as como muchos sistemas han evolucionado segn la necesidad, por ejemplo la

necesidad de tener motores ms pequeos y livianos pero con mayor potencia, llev al

desarrollo de nuevos materiales para su construccin y a mejorar el sistema de

alimentacin de combustible e ignicin de la mezcla que ahora son controlados por

computadora segn las condiciones de conduccin. El mejoramiento en el rendimiento

de los motores hizo que los vehculos sean mas veloces pudiendo llegar a velocidades

superiores a los 250 kilmetros por hora, volvindose peligrosos para sus ocupantes y

los peatones por lo cual se desarrollaron sistemas para hacerlos mas seguros tanto activa

como pasivamente (seguridad activa y pasiva).

Uno de los adelantos en seguridad activa es el sistema de iluminacin de los

automviles, que es el tema que trataremos con mas profundidad durante este capitulo.

Siendo de gran importancia el sistema mencionado pues ayuda mucho en la conduccin,

3

en la visibilidad del conductor y sobre todo ayuda a que el vehculo sea visto por los

peatones y dems conductores advirtindoles de las maniobras que va ha realizar el

conductor de dicho vehculo.

El sistema de iluminacin es uno de los elementos fundamentales en la conduccin que

ha evolucionado mucho en los ltimos tiempos pues este debe adaptarse a las

condiciones de conduccin (carreteras en mal estado, con curvas muy pronunciadas,

etc.) a las condiciones meteorolgicas adversas (lluvia, neblina, etc.) Aumentando as

La seguridad activa dirigida al alumbrado facilitando la visin del conductor as como el

ser visto.

1.2. Seguridad Activa

Todos estos adelantos en la tecnologa de la iluminacin del automvil se han basado en

aumentar la seguridad activa del vehculo. Durante aos se han venido integrando

elementos de seguridad en los nuevos vehculos por parte de sus fabricantes, quienes

acatan las normas dictadas por organismos internacionales que realizan investigaciones

sobre las causas de los accidentes de trnsito a fin de proteger la vida del conductor y los

acompaantes. Hoy en da existen dos tipos de seguridad en los automviles para

salvaguardar la vida de miles de conductores y pasajeros, los cuales han sido

desarrollados para funcionar antes y durante del impacto.

A continuacin se detallara la seguridad activa, es decir la que funciona antes del

impacto.

La Seguridad Activa en el Automvil son todos aquellos conjuntos de mecanismos o

dispositivos destinados a disminuir el riesgo de que se produzca un accidente. Es decir

engloba los dispositivos sobre los que el conductor puede actuar directamente:

Sistema de frenado: detiene el vehculo y evita el bloqueo de las ruedas (ABS).

Sistema de suspensin: garantiza la estabilidad durante la conduccin.

4

Sistema de direccin: hace girar las ruedas de acuerdo al giro del volante.

Sistema de climatizacin: proporciona la temperatura adecuada durante la

marcha.

Neumticos: su dibujo es garanta de agarre, incluso en situaciones

climatolgicas adversas.

Sistema de iluminacin: permite al conductor ver y ser visto.

Motor y caja de cambios: hacen posible adaptar la velocidad a las

circunstancias de la carretera.

Sistema de control de estabilidad: evita el vuelco del vehculo gracias al

denominado sistema ESP.

La seguridad activa est pensada para garantizar el buen funcionamiento de un vehculo

en movimiento y responder a las rdenes del conductor. Precisamente, la pericia al

volante de ste y la precaucin son las claves para evitar un siniestro, siempre y cuando

el automvil responda como le pide el usuario. 1

Uno de los factores importantes para la seguridad en el sistema de iluminacin es la

mayor visibilidad. Una de las mejores formas de evitar accidentes es que los

conductores vean y sean vistos. Por esta razn, cuando los ingenieros y diseadores,

insisten en dotar a los automviles de amplias ventanas que ayuden a reducir los ngulos

muertos, limpiaparabrisas automticos con velocidad intermitente variable, lunetas

trmicas traseras, innovadores faros que producen una luz ms natural, luces para

circular durante el da, luces de visibilidad lateral y luces de freno elevadas. Todo ello es

un componente integral del diseo. Se trata de un diseo que se reconoce fcilmente en

las carreteras de todo el mundo.

1 Fundacin EROSKI, Luces y sombras de los sistemas de alumbrado, 01 Enero 2007,

http://revista.consumer.es/web/es/20070601/practico/consejo_del_mes/71603.php

5

En un coche los faros son tan importantes como lo son las ruedas ya que unos faros y

luces eficaces tanto en la parte delantera como en la trasera del vehculo son la base

tanto para ver correctamente como para ser visto por el resto de conductores.

La calidad de la iluminacin depende especialmente de la calidad de la fuente luminosa.

La regulacin de las luces es muy importante para evitar perder visibilidad de la

carretera o deslumbrar a otros conductores que circulen en sentido contrario.

Se observa que uno de cada tres proyectores se encuentra desreglado o deteriorado de

manera que es necesario sustituirlo. Esto pone de relieve la importancia de revisar y

mantener peridicamente el sistema de iluminacin. Para ello es importante seguir las

siguientes recomendaciones:

Compruebe el funcionamiento de sus luces - faros, posicin, intermitentes y

frenos- peridicamente.

Un mal estado del sistema de alumbrado genera una mala visibilidad de la

calzada en la oscuridad, incrementa la fatiga visual del conductor y la dificultad

de otros conductores para ver su vehculo y sus maniobras.

Aunque todas las luces funcionen correctamente, cambie las lmparas cada

50.000 kilmetros o cada dos aos, siempre por parejas, aunque su duracin

depende de sus caractersticas.

Por desperfectos o roturas externas de las pantallas protectoras se pueden

producir condensaciones en el interior del faro y se corre el riesgo de que se

funda alguna bombilla.

Instale lmparas originales. El bajo coste en muchos casos viene acompaado de

menor vida til y menor potencia lumnica.

Bajo ningn motivo coloque lmparas xenn en faros de lmparas halgenas,

porque el faro debe estar preparado para ello.

Otro aspecto importante es su correcta regulacin. Una luz muy alta puede

deslumbrar a otros conductores y, en cualquier caso, es peligroso porque le har

perder visibilidad. Lo mismo ocurre si estn excesivamente bajas.

6

Un mal reglaje puede deberse a golpes, al mal estado de los amortiguadores o a

que viaja con su vehculo muy cargado. Hoy, la mayora de los coches disponen

de reguladores para corregir la altura de los faros.

No se olvide de la limpieza y del buen estado de la pantalla protectora. Si los

faros o los pilotos estn sucios, se reduce la distancia de alumbrado y aquella

desde la cual es visto. Una simple capa de polvo en la superficie de los faros

puede reducir su eficacia hasta en un 10% y la solucin es tan sencilla como

pasar de vez en cuando un pao hmedo. 2

Por tanto, es fundamental que las luces de los vehculos sean de buena calidad y los

usuarios las mantengan en buen estado ya que si se cumplen estos consejos y

recomendaciones es posible reducir multitud de muertes a causa de la falta de visibilidad

al volante.

1.3. Sistemas de iluminacin en los automviles. Evolucin

Desde que sali al mercado el primer automvil, se hizo necesario un sistema de

iluminacin que permita al conductor ver y ser visto por los dems, ya sean otros

conductores o peatones. Desde sus inicios el sistema de iluminacin ha tenido muchas

transformaciones desde sistemas muy sencillos que solo utilizaban candiles y velas,

hasta llegar a la sofisticacin de estos sistemas con la ayuda de la electrnica. En este

punto describiremos la evolucin de este sistema y algunos de los prototipos que estn a

punto de salir al mercado.

1.3.1. Sistemas de iluminacin en los automviles. Pasado

Los primeros vehculos creados se basaron en los modelos de las carrosas tirados por

caballos. En 1769 sali a la luz el primer vehculo propulsado a vapor fue creado por

Nicholas-Joseph (Vase la Figura 1.1). Se trataba de un verdadero triciclo provisto con

ruedas de madera, llantas de hierro y pesaba 4,5 toneladas. Y como era de suponerse

2 Fundacin EROSKI. Op. Cit.

7

adoptaron el sistema de iluminacin de aquellos vehculos; es decir, los primeros

automviles construidos a partir de coches de caballos, an confan la iluminacin a

velas y lmparas de queroseno (Vase la Figura 1.2), las cuales eran colgadas en la parte

ms alta del vehculo con la finalidad de iluminar el camino.

Figura 1.1: Primer vehculo propulsado a vapor Figura1.2: lmpara de queroseno

Fuente: Microsoft ENCARTA, Historia del automvil, 2008.

Luego en 1866 el motor de vapor es reemplazado por un motor de combustin interna el

alemn Gottlieb Daimler construy el primer automvil propulsado por un motor de

combustin interna y poco despus en 1908 llegan los primeros faros que utilizan

lmparas de gas de acetileno las cuales estaban provistas de espejos y mejores vidrios

para aumentar el caudal de luz, como se muestra en la Figura 1.3.

Figura 1.3: Vehculo provisto con lmpara de acetileno


8

Este tipo de lmpara (Vase la Figura 1.4) se basa en la conocida reaccin del carburo

clcico al entrar en contacto con agua. As, el carburo en polvo o en forma de Pellet

(Denominacin genrica, no espaola, utilizada para referirse a pequeas porciones de

material aglomerado o comprimido). Se almacenaba en un pequeo cubculo al fondo de

la lmpara. Sobre el recipiente de carburo apareca otro, con agua, que iba cayendo gota

a gota, a velocidad controlada por una Espita (Tubo corto que se abre o cierra por el

giro de una llave o mediante una palanca y que se pone en el agujero por donde se vaca

un tonel o un recipiente cualquiera, o en un conducto o caera para regular el paso de

un fluido, sobre el carburo). Al entrar en contacto el agua con el compuesto clcico, se

originaba acetileno, gas inflamable, que se conduca hacia una boquilla para ser

prendida y, as, ofrecer una luz potente y limpia la que se poda controlar segn el goteo

del agua; este tipo de lmpara poda iluminar durante ocho horas sin ningn problema.

Figura 1.4: Lmpara de gas de acetileno.


En 1881 aparece el primer vehculo Elctrico de Jeantaud. La corriente necesaria para su

funcionamiento la proporcionan 21 bateras. Una vez que los automviles dejaron de

tener similitud con las carrozas tiradas por caballos, sus prestaciones comenzaron a

mejorar de forma notable. Los candiles que se utilizaban hasta entonces comenzaron a

ser insuficientes; es decir, proporcionar la visibilidad adecuada al conductor.

Fue entonces, que en 1915 aparecieron los primeros alternadores y los sistemas

elctricos de iluminacin.

9

Los coches comienzan a ser dotados de luces traseras y de pilotos de freno. Los faros

empiezan a ser equipados con bombillas de doble filamento, que proporcionan luz larga

y de cruce intercambiables manualmente como se muestra en la Figura 1.5.

Figura 1.5: vehculo dotado con un sistema de iluminacin elctrico


En la primera y segunda guerra mundial que se dieron en 1914 y 1939 respectivamente,

ambos bandos utilizaron mucho los vehculos a motor, esto hizo que la industria del

automvil tenga su despegue definitivo que desde entonces ha conocido una marcha

imparable de mejoras e innovaciones. Los sistemas de alumbrado del automvil

evolucionaron en paralelo a los vehculos de motor. Por lo cual en 1930 los coches

incorporan por primera vez brazos plegables como indicadores de giro; aparecen

tambin los primeros faros antiniebla y las luces cuneteras.

Ya para 1950 las Tulipas (Pantalla de vidrio a modo de campana transparente, con

forma algo parecida a la de un tulipn) de plstico permiten incorporar los pilotos

traseros en la carrocera. Un ao ms tarde Ford introduce en el modelo Taunus el

primer intermitente. Siete aos ms tarde por primera vez los automviles montan faros

con luces asimtricas, como los de los coches actuales.

En la dcada de los 60, se lanza al mercado un tipo de lmpara halgena. Sin embargo,

los faros equipados con este tipo de dispositivos tenan sus limitaciones. En concreto,

resultaba difcil concentrar el haz de luz y aprovechar de forma eficiente el flujo

lumnico generado por las lmparas. Para compensar esta desventaja en 1965 aparecen

los primeros faros con doble lmpara halgena H1, pero no fueron suficientes, esto se

dej notar especialmente a mediados de los 70, cuando la primera crisis del petrleo

10

oblig a los fabricantes de automviles a desarrollar vehculos ms aerodinmicos. Esto

exiga a su vez faros de menor dimetro y, consecuentemente, con menor capacidad de

iluminacin. Las lmparas halgenas de mayor potencia, como las H4 y las H7, vinieron

a solventar este problema.

La llegada de los intermitentes electrnicos marca el inicio del desembarco de la

electrnica en el automvil.

A finales de los aos 80 tambin nacieron las parbolas reflectoras de geometra

compleja o free-form reflector, que eran mucho ms efectivas que los reflectores

circulares. Estos dispositivos presentan numerosas ventajas. Por un lado, permiten

aprovechar ms eficientemente el caudal de luz. Adems, gracias a las mltiples caras de

sus parbolas, tambin logran dirigir mejor la luz, reducir la zona de deslumbramiento y

crear mayores reas de alumbrado.

1.3.2. Sistemas de iluminacin en los automviles. Presente

Desde 1988 ya los vehculos estaban provistos de un sistema de iluminacin muy

eficiente que utiliza lmparas halgenas de gran potencia y faros provistos de parbolas

reflectoras de geometra compleja. A continuacin describiremos el funcionamiento de

una lmpara, sus tipos y cul es su utilizacin en el vehculo, adems explicaremos el

principio de funcionamiento de los faros provistos de parbolas reflectoras.

1.3.2.1. Lmparas incandescentes

Las lmparas estn constituidas por un filamento de tungsteno o wolframio que se une

a dos terminales soporte; el filamento y parte de los terminales se alojan en una ampolla

de vidrio en la que se ha hecho el vaco y se ha llenado con algn gas inerte (argn,

nen, nitrgeno, etc.); los terminales aislados e inmersos en material cermico se sacan a

un casquillo, ste constituye el soporte de la lmpara y lleva los elementos de sujecin

(tetones, rosca, hendiduras, etc.) por donde se sujeta al portalmparas como se muestra

en la Figura 1.6.

11

Cuando por el filamento pasa la corriente elctrica ste se pone incandescente a elevada

temperatura (2000 a 3000C) desprendiendo gran cantidad de Luz y calor por lo que se

las conoce como lmparas de incandescencia; en el automvil se emplean varios tipos

aunque todos estn normalizados y segn el empleo reciben el nombre, pudiendo ser

para: faros, pilotos, interiores y testigos.

Figura 1.6: Lmpara de incandescencia

Fuente: MECANICAVirtual, Lmparas utilizadas en el automvil, 2009

Las lmparas de alumbrado se clasifican de acuerdo con su casquillo, su potencia y la

tensin de funcionamiento. El tamao y forma de la ampolla (cristal) depende

fundamentalmente de la potencia de la lmpara. En los automviles actuales, la tensin

de funcionamiento de las lmparas es de 12 V prcticamente en exclusiva.

A continuacin clasificaremos a las lmparas por la forma de su ampolla.

1.3.2.2. Tipos de lmparas y su utilizacin en el automvil:

a) Plafn: Su ampolla de vidrio es tubular y va provista de dos casquillos en ambos

extremos en los que se conecta el filamento (Vase la Figura 1.7). Se utiliza

fundamentalmente en luces de techo (interior), iluminacin de guantera, maletero

y algn piloto de matrcula. Se fabrican en diversos tamaos de ampolla para

potencias de 3, 5, 10 y 15 W.

Figura 1.7: Plafn

Fuente: Sabelotodo.org, Sistema de iluminacin, 2009

12

b) Pilotos: La forma esfrica de la ampolla se alarga en su unin con el casquillo

metlico, provisto de 2 tetones que encajan en un portalmparas de tipo bayoneta

(Vase la Figura 1.8). Este modelo de lmpara se utiliza en luces de posicin,

iluminacin, stop, marcha atrs, etc. Para aplicacin a luces de posicin se

utilizan preferentemente la de ampolla esfrica y filamento nico, con potencias

de 5 o 6 W. En luces de sealizacin, stop, etc., se emplean las de ampolla

alargada con potencia de 15, 18 y 21 W. En otras aplicaciones se usan este tipo

de lmparas provistas de dos filamentos, en cuyo caso, los tetones de su casquillo

estn posicionados a distintas alturas.

Figura 1.8: Pilotos


c) Control: Disponen un casquillo con dos tetones simtricos y ampolla esfrica o

tubular. Se utilizan como luces testigo de funcionamiento de diversos aparatos

elctricos, con potencias de 2 a 6 W. (Vase la Figura 1.9).

Figura 1.9: Control


d) Lancia: Este tipo de lmpara es similar al anterior, pero su casquillo es ms

estrecho y los tetones de los que est provisto son alargados en lugar de redondos

(Vase la Figura 1.10). Se emplea fundamentalmente como sealizacin de

cuadro de instrumentos, con potencias de 1 y 2 W.

13

Figura 1.10: Lancia


e) Wedge: En este tipo de lmpara, la lmpara tubular se cierra por su inferior en

forma de cua, quedando plegados sobre ella los hilos de los extremos del

filamento, para su conexin al portalmparas (Vase la Figura 1.11). En algunos

casos este tipo de lmpara se suministra con el portalmparas. Cualquiera de las

dos tiene su aplicacin en el cuadro de instrumentos.

Figura 1.11: Wedge


f) Foco europeo: Este modelo de lmpara dispone una ampolla esfrica y dos

filamentos especialmente dispuestos. Los bornes de conexin estn ubicados en

el extremo del casquillo (Vase la Figura 1.12). Se utiliza en luces de carretera y

cruce.

Figura 1.12: Foco Europeo


14

g) Halgena: Al igual que la anterior, se utiliza en alumbrado de carretera y cruce,

as como en faros antiniebla (Vase la Figura 1.13).

Figura 1.13: Halgena


Las lmparas van dentro de los faros que proyectan su luz. Los faros a su vez deben de

llevar a cabo dos tareas opuestas: una trata de conseguir una luz potente para realizar una

conduccin segura, con una cierta difusin cerca del vehculo, a fin de obtener una

buena iluminacin que permita ver bien el pavimento y la cuneta. Por otra parte, tiene

que evitar que esta potente luz no deslumbre a los conductores de los vehculos que

vienen en sentido contrario, hace falta otra luz ms baja o de cruce, que sin deslumbrar,

permita una iluminacin suficiente para mantener una velocidad razonable con la

suficiente seguridad. Para lograr todo esto el emisor de luz es colocado dentro de la

parbola la cual determina como ser reflejada la luz al exterior esto se explica a

continuacin. 3

1.3.3. Principio de funcionamiento de los faros provistos de parbolas reflectoras

Cuando el punto brillante se coloca en el foco de la parbola la luz reflejada sale como

un haz concentrado formado por lneas paralelas dirigidas rectas al frente del foco, en

este caso el haz luminoso tiene el mximo alcance y representa la luz de carretera 4

como se muestra en la Figura 1.14.

3 Dani meganeboy, Lmparas utilizadas en el automvil, 15 Abril 2008, www.mecanicavirtual.com

4 Annimo, Sistema de iluminacin, 20 Diciembre 2009,

http://www.sabelotodo.org/automovil/sisiluminacion.html

15

Figura 1.14: Punto luminoso en el foco de la parbola


Si el filamento luminoso se coloca por delante del foco, los rayos reflejados salen de la

lmpara con un ngulo de desviacin con respecto al eje de la parbola y el alcance se

reduce 5 como se muestra en la Figura 1.15.

Figura 1.15: Punto luminoso por delante del foco de la parbola


Si se coloca una superficie reflectora de forma adecuada debajo de la bombilla, que

impida la iluminacin de una parte de la parbola, el haz de luz se inclina hacia abajo

como se muestra en la Figura 1.16.

5 Annimo, Sistema de iluminacin, Op. Cit.

16

Figura 1.16: Superficie reflectora debajo del punto luminoso


Con lo cual se consigue la luz corta o de cruce, ya que esta concentra la iluminacin en

la zona cercana por delante del automvil para garantizar la iluminacin adecuada del

camino mientras el conductor que circula en sentido contrario se encuentra en una zona

de sombra.

Para el alumbrado de carretera se obtiene, por consiguiente, una intensidad luminosa

considerable por un haz de rayos paralelos de gran alcance. Pero esto no es lo que se

busca para el alumbrado de carretera ya que se necesita una proyeccin de luz a gran

distancia, pero que no se concentre en un punto sino que se extienda por toda la anchura

de la carretera. Para lograr este objetivo el deflector o cristal que cubre el foco suele ir

tallado formando prismas triangulares, de tal forma que se consiga una desviacin hacia

abajo del haz luminoso y una dispersin en el sentido horizontal 6 como se muestra en

la Figura 1.17.

Figura 1.17: Deflector de cristal tallado


6 Dani meganeboy, Op. Cit.

17

El alumbrado de carretera por su intensidad llega a deslumbrar a los conductores de los

automviles que circulan en sentido contrario. Para evitar esto se dispone del alumbrado

de cruce, que se obtiene instalando un segundo filamento por delante del foco

geomtrico de la parbola, con lo que se consigue que los rayos de luz salen de forma

convergentes. Este filamento tiene la peculiaridad de disponer una pequea pantalla por

debajo de l, que evita que los rayos de luz que despide el filamento hacia abajo, sean

reflejados por la parbola, con lo cual, solamente lo son los que salen hacia la mitad

superior, que parten del reflector con una cierta inclinacin hacia abajo, lo que supone

un corte del haz de luz, que incide en el suelo a una menor distancia evitando el

deslumbramiento mientras permite la iluminacin del borde del camino y sus reas

adyacentes para mejorar la seguridad de conduccin.

Los filamentos de las lmparas de carretera y cruce se disponen generalmente en una

sola lmpara que tiene tres terminales uno de masa, otro de cruce y el otro de carretera.

La fijacin de la lmpara al faro se realiza por medio de un casquillo metlico (G), de

manera que encaja en una posicin nica, en la cual, la pantalla (C) del filamento de

cruce queda posicionada por debajo de l en el montaje como se muestra en la Figura

1.18. Para ello el casquillo va provisto de un resalte que encaja en el foco en una

posicin predeterminada. 7

Figura 1.18: Esquema de una lmpara de alumbrado (cruce/carretera)


Para aprovechar al mximo la intensidad luminosa del alumbrado de cruce sin

deslumbrar al conductor que viene en sentido contrario, se utiliza un sistema de


18

alumbrado llamado de "haz asimtrico". Este efecto consigue dando una pequea

inclinacin a la pantalla situada por debajo del filamento de luz de cruce, de forma que

el corte de haz de luz se levante en un ngulo de 15 sobre la horizontal a partir del

centro y hacia la derecha. Como se muestra en la Figura 1.19, la parte derecha de la

calzada queda mejor iluminada, permitiendo ver mejor el carril por donde vamos

circulando sin deslumbrar a los conductores que vienen en sentido contrario. 8

Figura 1.19: Haz de luz asimtrico


1.3.2.4. Lmparas halgenas

Para aumentar la intensidad luminosa de una lmpara se puede aumentar la temperatura

de funcionamiento de la misma, pero la forma constructiva de las lmparas

incandescentes limitan su temperatura de funcionamiento por lo que tambin se ve

limitada su intensidad luminosa. Las lmparas halgenas presentan la ventaja de que la

intensidad luminosa es muy superior a la de una lmpara convencional, con un pequeo

aumento del consumo de corriente y una vida ms larga de funcionamiento. La ausencia

casi total de ennegrecimiento de la ampolla, hace que su potencia luminosa sea

sensiblemente igual durante toda la vida til de la lmpara.


19

Figura 1.20: Lmpara Halgena


En la Figura 1.20 puede verse la constitucin de una lmpara de halgeno de doble

filamento para carretera y cruce, donde se aprecia la disposicin en lnea de ellos y la

situacin de la pantalla en el de cruce. El extremo de la ampolla est recubierto con

pintura negra especial. La zona recubierta con pintura tiene una influencia directa sobre

la distribucin de la temperatura en el interior de la ampolla durante el ciclo de

halgeno.

Atendiendo a la forma de la ampolla, numero de filamentos y posicionamiento de los

mismos, existen bsicamente las siguientes clases de lmparas halgenas:

a) Lmparas H1, de ampolla tubular alargada en la que el nico filamento est

situado longitudinalmente y separado de la base de apoyo. En su casquillo se

forma un platillo de 11 mm de dimetro. Se utiliza fundamentalmente en

faros de largo alcance y antiniebla, con potencias de 55, 70 y 100 W.

b) Lmpara H2, similar a la anterior en cuanto a filamento y ampolla, pero de

menor longitud y no dispone de casquillo, sino unas placas de conexin. Es

empleada bsicamente en faros auxiliares, con potencias similares a la

anterior.

c) Lmpara H3, cuyo nico filamento est situado transversalmente sobre la

ampolla y no dispone de casquillo, acabando el filamento en un cable con

terminal conector. Se utiliza principalmente en faros auxiliares antiniebla y

largo alcance, con potencias similares a las anteriores.

20

d) Lmpara H4, que es la ms utilizada en luces de carretera y cruce. Sus dos

filamentos van situados en lnea alojados en una ampolla cilndrica, que se

fija a un casquillo con plataforma de disco para su acoplamiento a la ptica

del faro. En algunos casos, la ampolla principal se cubre con otra auxiliar que

puede ser coloreada para aplicacin a pases que utilizan alumbrado intensivo

con luz amarilla. Generalmente se disponen los filamentos con potencias de

55/60 W (cruce-carretera), 70/75 y 90/100 W.

e) Lmpara H5, que es similar a la anterior, de la que se diferencia nicamente

por el casquillo, como se muestra en la Figura 1.21.

Figura 1.21: Tipos de lmparas halgenas


El empleo de lmpara halgena en lugar de la convencional representa un fuerte

aumento de la energa luminosa. Para la luz de carretera, 1200 lm (lmenes) en lugar de

los 700 lm de la lmpara convencional y en luz de cruce 750 lm frente a 450 lm. Los

faros halgenos dan una mayor profundidad de visin en la luz de carretera, mientras

21

que en la de cruce, aunque la distancia iluminada es la misma, la luz es mucho ms

intensa y el haz luminoso ms ancho, lo que permite ver mejor los bordes de la calzada.

Dada la mayor temperatura de funcionamiento de la lmpara halgena y su potencia

luminosa, se hace necesario emplear reflectores apropiados a ellas, cuya fabricacin

requiere unos niveles de calidad y precisin netamente superiores a los de un reflector

convencional. En cuanto al cristal de la ptica se refiere, est mucho ms cuidado el

tallado de los prismas encargados de dirigir con precisin el haz luminoso,

especialmente con el funcionamiento de la luz de cruce.

Con las lmparas halgenas debe tenerse la precaucin de no tocar con los dedos el

cristal de cuarzo, pues aparte de las quemaduras que puede provocar cuando est

caliente, la grasilla depositada con el tacto, produce una alteracin permanente en el

cristal con las altas temperaturas. Por esta razn, cuando se haya tocado el cristal, debe

limpiarse con alcohol antes de poner en servicio la lmpara. 9

A pesar de que este sistema es efectivo, tiene una desventaja; su haz luminoso no es lo

suficientemente intenso (aproximadamente la zona iluminada es de 60 metros) lo que

hace que se reduzca la distancia de visibilidad del conductor por lo cual y siguiendo con

la historia de la evolucin del sistema de iluminacin en los vehculos, describimos

algunos acontecimientos que ao tras ao se fueron dando desde 1992 en donde se

desarrolla un sistema de faros con un alto rendimiento luminoso.

En 1992 comienza la fabricacin en serie de la primera generacin de faros de descarga

de alta intensidad (High Intensity Discharge, HID), ms conocido como faro de xenn.

Un ao ms tarde las pantallas de plstico comienzan a sustituir a las de vidrio en los

faros.


22

En 1994 aparece la tercera luz de freno formada por light emitting diodes (diodos

emisores de luz), ms conocidos como LED.

En 1996 se presenta el primer sistema de faros de xenn que incorpora luz larga y de

cruce, el bi-xenn. Al siguiente ao, el Saln de Ginebra es el escenario de la

presentacin del primer prototipo dotado con faros bi-xenn.

Dos aos despus en 1998 llegan los primeros pilotos traseros con recubrimiento

metalizado, tan comunes hoy en da.

Ya para 1999 los faros bi-xenn empiezan a ser producidos en serie y se prosigue con el

desarrollo de las unidades de control de los faros HID de cuarta generacin.

En las dos ltimas dcadas se ha desarrollado y construido un sistema de iluminacin de

faros de xenn (HID) que pertenece a la generacin actual. A continuacin se describe

en qu consiste este nuevo sistema.

1.3.2.5. Lmparas de Xenn

Estas lmparas son un sistema de iluminacin con alto rendimiento luminoso capaz de

iluminar una zona de ms de 140 metros como se muestra en la Figura 1.22, con esto se

logra aumentar la seguridad activa durante la conduccin. Se instalan estas lmparas

actualmente en los vehculos de alta gama, aunque tambin se empiezan a ver cada vez

ms en vehculos de gama media.

Figura 1.22: Vehculo equipado con lmparas de Xenn

Fuente: Autocosmos.com, Xenn HID: Lo ltimo en iluminacin para tu auto, 2006

23

1.3.2.5.1. Estructura de un faro de xenn

El faro esta formado por una unidad de control y un bloque de encendido, generalmente

vienen incorporados en el faro. Adems tambin existen algunos modelos en los que la

unidad de control est sobre una pletina colocada cerca de las torres de amortiguacin.

Por lo general, algunos de los componentes del faro de descarga de gas pueden ser

sustituidos por separado (Vase la Figura 1.23).

Figura 1.23: Estructura de un faro de xenn


1.3.2.5.2. Funcionamiento de un faro de xenn

Funcionan por descarga de gas, en el interior de la ampolla hay gas xenn y

halogenuros metlicos; para el funcionamiento se requiere un dispositivo electrnico que

debe llevarlo el vehculo que utilice estas lmparas, el dispositivo enciende la lmpara y

controla el arco. Para el encendido el sistema electrnico eleva la tensin entre los

electrodos del interior de la ampolla crendose un arco de luz gracias al gas xenn y a la

gasificacin de los halogenuros metlicos. La luz es generada por medio de un arco

voltaico de hasta 30.000 voltios, entre los dos electrodos de tungsteno situados en la

cmara de vidrio. El arco es generado por una reactancia o reaccin que produce una

corriente alterna de 400 Hz. En el interior de la lmpara se alcanza una temperatura de

aproximadamente 700 C. La temperatura de luz de estas lmparas es de 4100 a 4500k

frente a los 3200 de las halgenas, por los que es ms blanca 10 (Vase la Figura 1.24).

10

Dani meganeboy, Op. Cit.

24

Figura 1.24: Partes implicadas en el funcionamiento del faro


Cuando se ha logrado el encendido, la lmpara de descarga de gas funciona

aproximadamente durante 3 segundos despus del encendido, con una corriente de

mayor intensidad. El nico objetivo de esto es que la lmpara alcance su claridad

mxima con un retardo mnimo de 0,3 segundos. Por este ligero retardo no se utilizan

lmparas de descarga de gas en la luz de carretera.

Debido a la composicin qumica del gas, en la ampolla (bulbo) de la lmpara se genera

una luz con elevados porcentaje de luz verde y azul. Esa es la principal caracterstica de

identificacin exterior de la tcnica de luminiscencia por descarga de gas.

A continuacin se describen algunas de las ventajas de esta novedosa genera

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