quarta-feira, 17 de julho de 2024

Combining the Power of ISA-95 and Sparkplug B EMERSON EDUARDO RODRIGUES

 

Combining the Power of ISA-95 and Sparkplug B

If you’re in the automation world, chances are you’ve heard of ISA-95. While the ISA-95 standard can describe many different things, unfortunately many people are not always using it correctly. If you are unfamiliar with ISA-95, or need to learn more about it from a modern automation perspective, please read our detailed post: Everything You Need to Know About ISA-95.

Additionally, if you've heard about ISA-95, you’ve also likely at least heard of:

  • Industry 4.0

  • IIoT (Industrial Internet of Things)

  • MQTT

  • Sparkplug B

When people say ISA-95 and Sparkplug B in the same sentence, they are usually talking about how Sparkplug B enables the use of a UNS or Unified Namespace. Using a Unified Namespace along with ISA-95 for some of your overall structure is a great way to get valuable information about the entirety of your business with modern manufacturing technology and software.

Part 1 of the ISA-95 standard focuses on this approach to the problem, where the overall concepts of modeling your business and process control systems are defined. Parts 2-8 of the standard discuss concepts that can be applied to technology like MQTT and Sparkplug B. We think that tying MQTT topics to the equipment model is doing everyone a disservice.

That said, in this post we will explain how to approach ISA-95 combined with MQTT and Sparkplug B correctly to maximize their value.

ISA-95: Business and Equipment Model

Tags organized using the ISA-95 equipment model

The main takeaway for most people from ISA-95 is the idea of the Equipment Model. This allows you to model your process as a hierarchy. This concept allows you to easily capture data for individual pieces of equipment, production lines, multiple production lines in an area, or even an entire facility.

The equipment model is an abstraction—a way to generalize how you think about your production processes by capturing only the most important details.

With the equipment model, you can focus on how everything is operating and see data in usable chunks.

However, it also means you may run into some issues with complex processes. A tree-based approach can't handle some process flow scenarios very well. While solving that problem is well beyond the scope of this post, it is something we debate a lot internally and with customers when we need to create a better abstraction for a complex process than the equipment model.

Sparkplug B Topics

For a review of MQTT and Sparkplug B, please check out our post MQTT and Sparkplug B Simplified.

The format for a Sparkplug B topic is:

spBv1.0/Group ID/Message Type/Edge Node ID/Device ID

spBv1.0 and Message Type are handled by the engine sending data to the MQTT broker, and you define the Group ID, Edge Node ID and Device ID.

Sparkplug B also defines a payload format for the actual data values, or metrics, you will send to the broker.

{
    "timestamp": 1486144502122,
    "metrics": [{
        "name": "My Metric",
        "alias": 1,
        "timestamp": 1479123452194,
        "dataType": "String",
        "value": "Test"
    }],
    "seq": 2
}
Screenshot of the Tag Provider in the Ignition Designer

This allows you to send any number of metrics to the broker and they will be populated for each topic. If example, if you are sending data to Ignition, the data will be created as tags under the MQTT Engine tag provider as seen in the screenshot.

In this example our topic is spBv1.0/My MQTT Group/Message Type/Edge Node 909b82/PLC1 and the metric is "Example Tag". When we send data to this topic from our Sparkplug B enabled device the value of Example Tag will update accordingly.

Sparkplug B Group ID/Edge Node ID/Device ID DOES NOT EQUAL ISA-95's Site/Area/Line

This post is talking only about OT data, we are not considering business systems like ERP, WMS, Quality, or Shipping/Receiving where you would need to write your own translation tools to MQTT regardless of using Sparkplug B or vanilla MQTT.

It is a common misconception you should map the ISA-95 equipment model to your Sparkplug B Topic.

***Editor’s Note***

After this post was originally published, we had a number of discussions based on a post on the MQTT Sparkplug Roadmap forum where user JeremyTheocharis explained the limitations of the Sparkplug B topic format in comparison to ISA-95:

Our response when asked our thoughts on the above post were as follows:

We 100% agree with Jeremy. Sparkplug B is designed for IoT devices out in the field, it immediately breaks once you bring it into a factory where the standard hierarchy convention is ISA-95.

Group Id/Edge Node/Device doesn’t support Enterprise/Site/Area/Line/Cell/etc.

You CAN use the (in our opinion very cumbersome) Parris or Schultz methods to put delimiters in the topic, but you would need to break those apart at the broker level and turn your Sparkplug B data into a standard MQTT topic.

For example:

Group ID: Enterprise:Site
Edge Node Id: Area:Line
Device Id: Cell:/etc

Then you’d have:

SpB/Enteprise:Site/Area:Line/Cell:Etc.

You can instead do things like pass in PLC specific data:

Facility Name/Line Name/PLC Name, which would give you all the data you want and where it is coming from, but zero context about the data so you’d either have to be cute with tag-naming conventions for the data in the payload, or send over a lot of metadata as part of the payload to provide the context.

Sparkplug B would be much better for the industry if it were not a fixed topic format and was instead “use this format for IoT data, and if you are doing OT data inside factory walls use whatever you need”.

For the record it is a hard sell for most people team to even consider MQTT inside a single factory, it adds a lot of configuration overhead and another moving piece to troubleshoot if it breaks. People would generally prefer to just use the regular comms protocols to SCADA systems.

***End Editor’s Note***

While you certainly CAN map things this way, it adds too many layers of abstraction to the process data and can get confusing very quickly. Using the example from above, this would look like mapping Packaging/Line 1/PLC to the topic, along with any metrics:

spBv1.0/Packaging/Message Type/Line 1/PLC

First, Sparkplug B does not have enough layers in the topic definition to PROPERLY map everything to the equipment model as you would want:

spBv1.0/Enterprise/Site 1/Packaging/Message Type/Line 1/PLC

And indeed, we know about Parris and Schultz and how they try to solve this problem. We will discuss those approaches later in this post.

How Sparkplug B ACTUALLY Works with ISA-95

If we take into consideration ISA-95 Part 7 (the section focused on handling naming conventions) we can demonstrate how applying the concepts outlined in Parts 1-5 to Sparkplug B can be problematic in the long run—and will eventually require refactoring as we scale the system.

For purposes of this discussion, we will assume application A is our SCADA application, and application B is an MES application tracking downtime. We will also assume that the data for application A includes device level tags from a PLC.

Diagram of the different parts of ISA-95 in the context of Application A (SCADA) and Application B (MES

On the diagram above from ISA-95 Part 7, we see the overall data flow from a specific application or device level out to the broker and to any other devices or applications who will use this data.

ISA-95 Part 2 shows how to structure your global data format. Where applicable, include a reference to a specific location in the equipment model for a value. For the most part, this information is descriptors and values along with metadata like units. It is focused on individual values and uses references to information like equipment models so you can understand where the data needs to be applied. This is very useful when considering OEE (as one example) for a particular line or piece of equipment. Obviously, you’ll want to know the production count and downtime on that machine.

For applications like a SCADA system which will be focused on the data coming from the PLC, the equipment model isn't necessarily relevant to how the SCADA system and the PLC interact. You don't always need to manage the equipment model in this application like you do in the MES application where the object model has a direct impact on your data.

Even in this basic example, thinking through the ramifications of applying the equipment model at the SCADA level will create additional overhead without benefit. Instead, if you simplify at the SCADA level and just deal with the level of abstraction you need, then you can minimize the technical debt from managing the equipment model in multiple places. Then, when you need to interact with the equipment model (such as in the MES for tracking OEE, you can layer it in when converting from the global namespace to the local namespace—and put all the relevant data in the correct place). A corollary would be that the MES application does not need to be aware of all of the tags in the PLC. By filtering down only the information you need in the format you need it, you can reduce the amount of work included in the MES scope.

Here’s an example for a particular data point.

Let's say we have the following equipment model:

  • Corso Systems (Enterprise)

    • HQ (Site)

      • Production Area A (Area)

        • Line 1 (Line)

          • Bottling Line (Cell)

        • Product Tanks (Line)

          • Product Tanks 1-12

The bottling line is controlled from a PLC called PLC-BTL-1, and it has a number of values including:

Bottled Count
Downtime Status
 Associated Downtime Reason Code
Fill Level
Fill Pressure
Product Tank Level in Tanks 1-12

If we want to send data to the operator running the bottling line through the SCADA system, they will need to understand how many bottles the machine is filling, if the machine is down (and why), plus we need to have an alarm if the machine is down. The operator will need to set the fill level and pressure, and they will want to know the level in the product tanks so they can keep the bottling line moving as much as possible.

At first, the Plant Manager and Process Engineers using the MES application won’t necessarily care about the levels in the tanks, or the particular settings for this run. They will want to know how many bottles are being filled and how much downtime the machine has so they can see OEE. After the process has been running for a while, they start to notice that the tanks are draining faster than expected based on the bottle production. Since thye suspect that there’s a leak in the system, they will now want to investigate where the liquid is going.

As you'll notice, our equipment model has two production lines each with a number of cells below them, but our PLC-BTL-1 has data from multiple production lines contained within it.

Here’s what the Sparkplug B topic would look like if it was for all the data coming out of PLC-BTL-1:

spBv1.0/Product Area A/Message Type/Line 1/Bottling Line

While will be getting data for the bottling line with that topic with no problem, we will also be seeing data from the tanks in the wrong place in the equipment model.

This approach will add a layer of additional effort when we want to analyze the tank levels in the MES system. We will need to go to the Bottling Line topic, grab the data for the tank levels, then translate it into the correct place in the MES application. This adds steps that people in the future will need to know about and account for as a small form of technical debt.

While that might be easily solved, let's create a second topic:

spBv1.0/Product Area A/Message Type/Line 1/Bottling Line
spBv1.0/Product Area A/Message Type/Product Tanks/Tank X

While this is another approach you can take, it also creates yet another layer of effort for the SCADA team who will need to manage splitting data up in their system to go from one PLC to multiple topics to ensure the equipment model is met. Again, not a deal breaker at a small scale, however it is a piece of technical debt that staff will need to know about and keep documented forever.

You might say, "Wait a second, have you heard of Parris or Schultz?" And, the answer would be yes, we have.

Here’s an example of these two topics now based on Parris:

spBv1.0/Corso Systems:HQ:Product Area A/Message Type/Line 1:Bottling Line/PLC-BTL-1
spBv1.0/Corso Systems:HQ:Product Area A/Message Type/Product Tanks:Product Tank 1/PLC-BTL-1

Schultz would ultimately look similar, although we would need to add more MQTT brokers to the mix to build up the topics across the entire architecture.

Both of those approaches are needlessly complicated, and would require people to separate the different delimited values in each topic to use the data—for EVERY integration to the Unified Namespace. It might not be the end of the world if everyone is aware of and using the equipment model, but for systems that don't care about the equipment model it creates a lot of technical debt to pay for simply using the data.

How Do We Avoid This Technical Debt?

By entirely removing the equipment model level of abstraction from the Sparkplug B data we can avoid these headaches. This is also where the real work of defining your communications and Unified Namespace comes into play. The process will be different for every company, as there are many ways to manage the flow of data and topic naming to best meet your needs.

Ideally we would use Sparkplug B to send data across the wire to take advantage of its compression capabilities, then before it hits the Unified Namespace, convert it into vanilla MQTT topics so we don’t lose any of our ability to map data to our semantic hierarchy. There are plugins available for HiveMQ to do this, and you can also build this type of functionality into other MQTT Brokers. This is the same approach the Cirrus Link MQTT Engine takes when integrating with Ignition. It parses out all of your Sparkplug B payloads into individual Ignition tags. This approach is covered by the box in the earlier diagram for ISA-95 Part 7.

You might also see this approach and think that it creates a little more work for everyone across the board—and we totally agree with you.

The major difference is that the extra work will ensure consistency across the board. Even if everyone needs to aware of how to structure the data, it will be structured consistently across all environments. At the same time, you will significantly reduce or eliminate the technical debt incurred by any one group from translating data across layers of abstraction for specific cases.

If for some reason you don’t want to take this approach and do want to use Sparkplug B, we recommend a couple of approaches below, then rely on the domain specific namespaces to map the values from the Sparkplug B payloads to the individual datapoints in whatever tool happens to be looking at the data.

While this breaks down the traditional idea of the Edge a little bit, overall it’s a good thing since we are removing abstractions. You could also say that we are looking at business functions as our network topology and defining the areas of focus and device types as our "edge". This also assumes that we are in a factory and not going outside the building—or that we don't have true edge devices pushing data to our brokers. This exposes some of the limitations of MQTT which was originally developed for an oil and gas company with remote well sites as a common occurrence (as compared to a traditional manufacturing process).

One approach is to consider functional areas of the business for our group ID, types of devices for the Edge Node ID, and then specific devices for the Device ID.

spBv1.0/Controls/Message Type/PLCs/PLC-BTL-1

We could expand this approach to other functional areas very easily:

spBv1.0/Controls/Message Type/Robots/Robot A
spBv1.0/Machining/Message Type/CNCs/VMC-101
spBv1.0/Warehouse Management/Message Type/Shipping/Palletizer

Our individual data points will be sent across as Metrics within these topics, and then the systems that need the data (such as our OEE engine) could ingest the data and map it to their models very easily.

Obviously this is a basic example, however we can see where confusion begins to creep in when mapping this data to Sparkplug B using the concept of the topic as a representation of the equipment model.

Walk Before You Run

The views we present in this post could be considered fairly contrarian: building a topic namespace and avoiding ISA-95's equipment model as part of our topic definitions.

Our goal was not to be contrarian, our approach is simply a result of going through many iterations of these types of implementations at massive scales and finding where they break. If you have very few users or systems interacting with your data, and you are not using large quantities of metrics, the equipment model approach can work well.

You will likely have to educate people on the equipment model if they are not using it in their day to day life—which can create friction as you scale up.

If instead you have many users of your data, and are building systems on top of your Unified Namespace, you might spend a lot of time educating people how to parse complicated topic names with delimiters before they can get the data they need. Especially if they aren’t using the equipment model for their mental picture of your business. For example a maintenance tech might not be thinking of a particular instrument as part of the Enterprise->Site->Area->Line model, they are thinking about it as an input to PLC-BTL-1.

As you scale, it is important to keep the namespace as simple and as uncluttered as possible. Give people the ability to find information based on where they will go looking for it—and once they find it, don't make them jump through a ton of hoops to use the data!

Wrapping Up

As the length of this post demonstrates, implementing Unified Namespaces is a complicated endeavor! There are a lot of things to consider before you begin, and there are a lot of places where you can easily—and unknowingly—cause yourself a lot of hassle later on.

Having gone through the process of learning these lessons over the course of many years and many projects, our hope is that you can learn from our experience and find an easier and faster path to success.

While we still have a lot to learn about many things, we like to learn in the open and welcome any feedback you may have. Is your experience with Unified Namespaces different? Did we miss anything? Do you need more detail on something? If so, please reach out and let us know!

domingo, 5 de setembro de 2021

Partes de un motor eléctrico: entiende todas sus claves

 

 Partes de un motor eléctrico: entiende todas sus claves

 

 

No cabe duda de que la electrificación del parque automovilístico, a estas alturas de siglo, es un fenómeno imparable. Pese a que haya empezado a extenderse en estos últimos años, la historia del coche eléctrico es más antigua de lo que aparenta. Hoy vamos a darte algunas pinceladas sobre ello y a explicarte las partes de un motor eléctrico.

Ya en 1930, los estudios de Michael Faraday, padre del electromagnetismo, permitieron acoplar el primer motor eléctrico en un vehículo. Aún así, no fue hasta 1880 que el vehículo eléctrico se propuso como una opción más de automóvil corriente. A principios del siglo XX apareció el vehículo de combustión, que desbancó por completo la propulsión eléctrica.

 

 https://www.autonocion.com/wp-content/uploads/2021/08/Motor-electrico-3.jpg

 

La tecnología del motor de combustión, popularizada por Henry Ford, proponía mayor autonomía y facilidad de manejo. Tanto que hasta la crisis del petróleo de 1970 no volvimos a barajar el uso del automóvil eléctrico. En la actualidad, el automóvil propulsado por electricidad se ha convertido en la piedra angular de la movilidad sostenible.

Esto es posible gracias al desarrollo de nuevas baterías, la reducción del precio del vehículo eléctrico y los ambiciosos objetivos de España 2050. Por ello, a muchos nos surgen dudas sobre qué partes tiene y cuál es su funcionamiento. En estas líneas trataremos de contestar a muchas de las preguntas que te puedan surgir.

Tipos de motores eléctricos

Los motores eléctricos se clasifican según el tipo de corriente con la que trabajan. Por una parte, existen los motores de corriente continua, que precisan de una fuente eléctrica de corriente continua. Este tipo de motores no son tan populares en el automóvil por su alto coste de mantenimiento e instalación. En segundo lugar, existen los motores de corriente alterna, los más usados en la industria automotriz.

 

 Estos se dividen entre motores síncronos y motores asíncronos, que dependen de la velocidad del campo magnético entre el rotor y el estator. De entre estos, el motor más utilizado es el motor síncrono de imanes permanentes. Si quieres, puedes conocer más información acerca de los motores asíncronos y los tipos de motores eléctricos en nuestra web.

 

¿Qué partes tiene un motor eléctrico?

El sistema de propulsión de un vehículo eléctrico se compone de las siguientes partes:

Partes de un motor eléctrico: batería

La batería es el elemento responsable de acumular la energía eléctrica. A partir de una serie de reacciones químicas reversibles, esta es capaz de aportar electricidad en forma de corriente continua. La gran mayoría se componen de iones de litio, aunque existen otros materiales muy aptos para su constitución, así como el níquel-metal hidruro o la zebra.

 

Por lo general, la batería suele ser la pieza más grande, más cara y más pesada del vehículo eléctrico. Normalmente, suele ir ubicada bajo el habitáculo del vehículo o bajo el piso del maletero. Aparte de la batería principal, los vehículos eléctricos también pueden contar con una batería auxiliar de 12V.

Partes de un motor eléctrico: motor eléctrico/generador

De la propulsión del vehículo se encarga el motor eléctrico, un dispositivo que trasforma la energía eléctrica en energía mecánica. Se compone, generalmente, de un rotor y un estator, elementos cuya alternancia entre campos magnéticos generan el movimiento. Existen varios tipos de motores eléctricos, aunque los más usuales en el sector son los de corriente alterna.

Por otra parte, el motor eléctrico también puede actuar como generador de electricidad. Esto significa que momentos de frenada o deceleración, la energía cinética de las ruedas puede ser trasformada en electricidad. Esta electricidad es posteriormente convertida en corriente continua y almacenada en la batería del vehículo.

Partes de un motor eléctrico: convertidor de corriente

El convertidor de corriente cumple dos funciones esenciales. Si la energía de la fuente de carga es corriente alterna, el convertidor trasforma la corriente alterna en corriente continua, ya que la batería del vehículo acumula la corriente en forma de continua. El convertidor también trasforma la corriente alterna obtenida en las frenadas regenerativas.

 

La otra función del convertidor es el proceso inverso. Es decir, permite trasformar la corriente continua en corriente alterna. Esta se utiliza mayormente para poder alimentar el motor eléctrico, que como ya hemos dicho, suele trabajar con corriente alterna.

Partes de un motor eléctrico: la transmisión

Una de las principales peculiaridades del motor eléctrico es que este no precisa de caja de cambios ¿A qué se debe? Un motor eléctrico es capaz de aportar altos valores de par a revoluciones muy bajas. Esto significa que, a diferencia del motor de combustión, el vehículo eléctrico cuenta con un simple selector. O marcha atrás o marcha adelante.

El mecanismo es simple y con menores posibilidades de rotura que una caja de cambios. Una palanca electrónica que funciona a voluntad del conductor permite seleccionar la marcha adelante. Con un engranaje intermedio, el mecanismo también ofrece, como es obvio, la posibilidad de seleccionar la marcha atrás.

Partes de un motor eléctrico: la toma de carga

La conexión a la corriente eléctrica se realiza a través de la toma de carga. En este caso, un vehículo eléctrico puede contar con varias opciones de recarga, que dependerán del tipo de cargador usado. Para ello, será necesario que el vehículo equipe una toma para varios tipos de carga, a fin de que el usuario pueda repostar desde con corriente alterna monofásica hasta corriente continua trifásica.

 

Partes de un motor eléctrico: módulo electrónico (ECU)

Como en cualquier sistema electrónico, la ECU es el elemento responsable de gestionar el funcionamiento de todo el motor eléctrico. Por norma general, emplea el sistema de transmisión CAN, el más usado en el automóvil.

El módulo electrónico recibe las órdenes del conductor, que luego son leídas y procesadas para controlar el sistema de propulsión. El vehículo eléctrico cuenta con más de 100 centralitas que trabajan a las órdenes de una centralita principal.

¿Cómo funciona un motor eléctrico?

Las estrategias de funcionamiento de un motor eléctrico se basan en tres partes. Una de ellas es la carga, el momento en el que el vehículo toma energía de la red eléctrica. En este caso, el usuario conecta el vehículo a la toma de carga. La conexión puede darse desde en un enchufe convencional hasta en una toma de carga con corriente continua trifásica

Otra de las estrategias de funcionamiento es el modo de propulsión del motor eléctrico. Esto es cuando el conductor demanda potencia y el motor eléctrico trasforma la energía eléctrica en mecánica. En este caso, este es el instante en el que el motor consume la energía de la batería.

 

Por otra parte, la deceleración es otro de los modos de funcionamiento. El motor eléctrico, en esta ocasión, ya no actúa como elemento de propulsor sino como generador de electricidad. Eso significa que, cuando el conductor frena o no decelera, la energía cinética puede ser aprovechada.

La energía cinética, después de ser trasformada en corriente continua, es almacenada en la batería. Si quieres conocer más información acerca del funcionamiento del motor eléctrico, puedes visitar nuestra guía al respecto.

Ventajas e inconvenientes

Las ventajas de usar un vehículo eléctrico son:

  • Movilidad sostenible y libre de emisiones contaminantes.
  • Menor coste energético por kilómetro frente al litro de combustible de un vehículo convencional.
  • Ventajas fiscales, así como una reducción del total del impuesto de circulación y exención del impuesto de matriculación.
  • Posibilidad de contar con la etiqueta de “0 emisiones”. Esta permite circular en áreas de limitado acceso y aparcar sin coste en algunas zonas de pago.
  • Conducción silenciosa y con menos vibraciones.
  • Notable reducción del coste del mantenimiento frente al de un vehículo con motor de combustión.
  • Exención de pago de tasas en algunos peajes.

 

Por otra parte, los inconvenientes del vehículo eléctrico son:

  • Menor autonomía con relación a la de un vehículo con motor de combustión
  • Largos tiempos de espera para la carga total de la batería.
  • Precio elevado del vehículo eléctrico.
  • Posibles reparaciones de alto coste para la batería del coche.
  • Limitada red de cargadores en los núcleos urbanos. Pobre infraestructura de carga.
  • Pocos talleres especializados el vehículo electrificado.

 

 

Audi e-tron GT

Conoce las partes de un motor eléctrico

sábado, 4 de setembro de 2021

Motor de arranque del coche: Funcionamiento, partes y averías EMERSON EDUARDO RODRIGUES

 

 Motor de arranque del coche: Funcionamiento, partes y averías

Los motores de combustión han sido siempre el claro ejemplo de búsqueda de la excelencia técnica. A través de muchas generaciones de progreso se han conseguido alcanzar niveles de eficiencia, rentabilidad y potencia utilizando diferentes sistemas. En la actualidad, nuestra vida al volante de un coche es tan fácil y sencilla gracias a la combinación de sistemas como el motor de arranque.

También conocido como burro de arranque en algunas partes de Latinoamérica, en este artículo hablamos en profundidad de él, como motor eléctrico encargado de darle vida a nuestro coche. Todo motor de combustión de arranque automático (ya sea de dos o cuatro tiempos) tiene un sistema eléctrico encargado realizar los primeros ciclos de combustión, es decir, el motor de arranque vence la resistencia inicial de los componentes cinemáticos del motor al arrancar.

 

 
 
Si quieres un poco de historia… te diré que fue patentado en 1911 para el encendido automático del Cadillac Touring Edition que también contaba con iluminación eléctrica gracias a una batería de plomo. En el pasado, el sistema de arranque consistía en una palanca de accionamiento manual. En 1912, Cadillac ordenó a DELCO 12.000 sistemas de arranque y alumbrado. Se puede decir que este hecho marcó el principio de la electrificación de los automóviles.

Partes del motor de arranque

Se puede dividir en tres:

  1. El interruptor de encendido, que es la parte más sencilla del sistema y da paso a la corriente eléctrica a través del bombín de llave única.
  2. La batería, encargada de proporcionar corriente a todos los sistemas eléctricos y, por lo tanto, al motor de arranque.
  3. El motor de arranque, que es el encargado de convertir la energía eléctrica en mecánica para dar al cigüeñal el primer impulso, la primera fuerza que desencadena su funcionamiento. Es alimentado con corriente continua gracias imanes de tamaño reducido, por lo que técnicamente funciona como cualquier otro motor eléctrico (gracias a la inducción) y se une a este a través de un piñón que acciona el volante de inercia.

El motor de arranque es el más complejo, así que vamos a hablar con detalle de sus partes:

  • El motor eléctrico: es la base del motor de arranque y esta formado, como cualquier otro motor eléctrico sencillo, por los siguientes elementos:
  1. La carcasa: es la parte externa que sujeta los mecanismos internos del motor eléctrico.
  2. Las bobinas inductoras: cables enrollados, encargados de crear el campo magnético. Van sujetos a la carcasa.
  3. El inducido (o rotor) es la parte móvil del motor eléctrico conformado por el bobinado, el tambor y el colector.
  4. Las escobillas son las encargadas de transmitir la energía eléctrica al inducido por medio del colector.
  5. El bendix (o impulsor) es la parte unida al final del motor eléctrico que traslada la fuerza hacia el volante de inercia.
  • El solenoide o automático es el encargado de desplazar el piñón (por medio de la horquilla) hacia el volante de inercia y al mismo tiempo cerrar el circuito que activa el motor eléctrico.
  • La horquilla es el elemento que desplaza el bendix hacia la corona dentada del motor de inercia o «bimasa«.
  • La tapa lateral es la pieza que une el solenoide al motor eléctrico y permite su anclado al motor, habitualmente, sobre la caja de cambios.

Averías: ¿Por qué no funciona el motor de arranque?

Entre los fallos del propio sistema pueden ser los causadas por un piñón en mal estado (dientes rotos o desgastados), solenoide defectuoso, escobillas desgastadas, inducido del motor eléctrico quemado, etc. Si se produce una avería de este tipo en la mayoría de los casos se sustituye el motor de arranque, aunque se pueden reponer componentes como el solenoide, la palanca o las escobillas.

Otros fallos ajenos al motor de arranque que evitarán que funcione el coche pueden estar relacionados con otros elementos que forman el sistema de arranque:

 

  1. Malas conexiones eléctricas, debido a la corrosión o el desgaste las comunicación entre la batería y el sistema de arranque puede que no se este llevando a cabo correctamente. Convendría revisar tanto los bornes como los posibles fusibles a lo largo del circuito.
  2. Un batería baja o defectuosa puede evitar que el motor eléctrico reciba la suficiente cantidad de corriente para moverse. Los casos en los que éste es el problema se escucha el giro lento del mismo o incluso no gira. Utilizando un probador de corriente (multímetro) debería mostrar un voltaje de alrededor de 13V, si es más bajo conviene que remplaces la batería por una de las mismas características.
  3. La falta de inyección de combustible es una de las causas de la falta
  4. Puede haber un falso contacto en los componentes eléctricos que forman la marcha debido a las vibraciones del motor o a la suciedad, esto se soluciona desmontándolo y comprobando las conexiones.
  5. Mal funcionamiento del sensor de presión del embrague. En los coches más modernos se implementa un sistema horrible que te obliga a mantener pulsado el embrague. Si hubiera algún defecto en este sensor el coche simplemente no encenderá.

Averías de partes del motor de arranque

¿Cómo retirar un motor de arranque?

Una vez hayas comprobado que todos los sistemas funcionan correctamente y es necesario retirar y remplazar el motor de arranque, estas son las conexiones y herramientas que tienes que tener en cuenta.

1. Desconecta el borne negativo de la batería.

2. Busca el motor de arranque y decide si lo vas a sacar por arriba o por abajo del motor.

3. Localiza y desconecta las conexiones por las que recibe la alimentación al motor de arranque.

4. Retirar anclajes de fijación. Podrá estar fijada a la caja de cambios únicamente o a esta y al motor.

Partes del motor de arranque

Recuerda quedarte con el soporte de fijación situado en la parte trasera del motor de arranque, ya que no siempre se entrega con la nueva pieza.

Colocación del motor de arranque

  1. Compara el motor de arranque antiguo con el nuevo y asegúrate de que los puntos de fijación sean idénticos. No te asustes, el tamaño y la forma del motor de arranque puede cambiar un poco.
  2. Volver a colocar el soporte de fijación en la parte trasera del motor de arranque.
  3. Volver a colocar el motor de arranque, asegurándose de que esté bien acoplado a su guía.
  4. Limpiar con la ayuda de un cepillo de púas metálicas las conexiones que pudieran estar corroídas.
  5. Volver a conectar todo el cableado del motor de arranque.
  6. Asegurarse de que no se queda ninguna herramienta en el interior del compartimento del motor.
  7. Conectar el borne negativo de la batería.

Motor de arranque

Puede haber una guía para centrar el motor de arranque en la caja de cambios acoplada a la parte superior del motor de arranque. Dicha guía debe tenerse en cuenta.

Dudas frecuentes

  • Escucho ruidos metálicos al darle al arranque: Por mi experiencia suelen ser alguna parte del motor eléctrico del arranque, normalmente los cojinetes.
  • Al motor le cuesta arrancar, el motor eléctrico gira lento: Aquí tenemos varias opciones; la carga de la batería es baja, el motor de arranque comienza a estar defectuosos o hay malas conexiones en el sistema eléctrico.
  • Al arrancar el motor se escucha un silbido y huele a quemado: Suele ser el indicio de que el bendix se atasca en su posición de ataque y comienza a girar a la velocidad del motor, quemando el motor eléctrico.
  • Escucho un golpe seco pero no escucho girar el motor eléctrico: El ruido corresponde a la activación del piñón de ataque. Nos dice que el solenoide recibe correctamente la corriente de la batería por lo que el problema se centrará en el motor eléctrico.
 Si quieres un poco de historia… te diré que fue patentado en 1911 para el encendido automático del Cadillac Touring Edition que también contaba con iluminación eléctrica gracias a una batería de plomo. En el pasado, el sistema de arranque consistía en una palanca de accionamiento manual. En 1912, Cadillac ordenó a DELCO 12.000 sistemas de arranque y alumbrado. Se puede decir que este hecho marcó el principio de la electrificación de los automóviles.