Circuito eléctrico: voltaje, corriente, resistencia y potencia
Todo lo eléctrico de un camión funciona con el mismo principio: un inyector, un sensor, la bobina de un relé o el motor de arranque. Una fuente empuja corriente por un conductor hasta un consumidor, y la corriente regresa a la fuente. Si dominas ese lazo y sus cuatro magnitudes, sabes por qué falla un circuito y dónde medir. Cada módulo siguiente se apoya en esta lección.
01Concepto
El lazo: de la batería a la batería
Un circuito es un camino cerrado con cuatro partes:
- Fuente. La batería o el alternador. Crea la diferencia de energía eléctrica que mueve la corriente.
- Conductor de ida. Cable, fusible, relé y conectores. Lo ideal es que no se opongan al paso.
- Carga. El consumidor: la bobina de un inyector, un calentador, un motor, la entrada de un sensor. Aquí la energía se convierte en calor, movimiento o campo magnético. (En esta lección "carga" significa consumidor, no estado de carga de la batería.)
- Retorno. El cable negativo o el chasis. Lleva la corriente de vuelta a la fuente.
La corriente es la misma en todo el lazo, porque lo que sale de la batería tiene que volver a ella. De ahí sale una regla que usarás cientos de veces: si el lazo se abre en cualquier punto, la corriente cae a cero en todo el circuito, incluso antes del corte. Un relé que no cierra y un cable de tierra cortado dan el mismo síntoma: carga muerta. Distinguirlos es todo el oficio.
Las cuatro magnitudes
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Qué es | Cómo se mide | Dónde la verás |
|---|---|---|---|---|---|
| Voltaje | V | voltio (V) | Diferencia de energía eléctrica entre dos puntos; es lo que empuja la corriente | Multímetro en paralelo, con las dos puntas en dos puntos | Batería 24 V, señal de sensor 0,5–4,5 V, pico de inyector 48–90 V |
| Corriente | I | amperio (A) | Carga que pasa por un punto cada segundo (1 A = 1 coulomb por segundo) | Pinza amperimétrica o multímetro en serie | Sensor 10 mA, bobina de relé 100 mA, rejilla 150 A, arranque 600 A |
| Resistencia | R | ohmio (Ω) | Oposición al paso de la corriente | Óhmetro, siempre con el circuito sin energía | Bobina de relé 240 Ω, cable de 25 mm² y 3 m 2,1 mΩ |
| Potencia | P | vatio (W) | Energía por segundo que absorbe o disipa una parte del circuito | Se calcula: V × I | Rejilla 3 600 W, arranque 14 400 W |
Cada fórmula se despeja según lo que te falte: I = V ÷ R, R = V ÷ I. La tercera línea es la más importante en taller: el calor que se genera en cualquier punto del circuito es I² × R. Con corriente alta, una resistencia pequeña ya calienta.
Prefijos que no puedes confundir
| Prefijo | Equivale a | Ejemplo de taller |
|---|---|---|
| m (mili) | una milésima | 10 mA = 0,010 A · 5 mΩ = 0,005 Ω |
| k (kilo) | mil | 2,2 kΩ = 2 200 Ω |
| M (mega) | un millón | Entrada del multímetro: 10 MΩ = 10 000 000 Ω |
Una lectura de 0,2 en la escala equivocada (mA contra A) cambia la conclusión por un factor de mil. Antes de interpretar un número, mira la unidad.
Voltajes de referencia del camión
| Situación | Sistema de 12 V | Sistema de 24 V | Qué dice |
|---|---|---|---|
| Batería sana en reposo | 12,4–12,8 V | 24,8–25,6 V | Carga de la batería sin consumo |
| Motor en marcha (alternador cargando) | 13,8–14,4 V | 27,6–28,8 V | El alternador está empujando |
| Durante el arranque (referencia de prueba de carga) | no menos de 9,6 V | no menos de 19,2 V | Batería y cables entregan bajo corriente alta |
Son valores orientativos de taller. El umbral exacto de la ECM y de la batería lo da el manual del fabricante. Un camión de 24 V son dos baterías de 12 V en serie: los voltajes se suman y la capacidad en amperios-hora no cambia.
El voltaje siempre se mide entre dos puntos. Por eso el multímetro tiene dos puntas. "Hay 24 V" no significa nada si no dices entre qué y qué.
02Porqué físico
Voltaje y corriente son presión y caudal
La imagen más útil es la hidráulica, y en este curso la usarás todo el tiempo porque el diésel es hidráulico y eléctrico a la vez.
- La batería es la bomba: crea la diferencia de presión.
- El voltaje es esa diferencia de presión entre dos puntos.
- La corriente es el caudal: cuánto pasa por segundo.
- La resistencia es un estrechamiento: se opone al paso y consume presión.
La animación enseña lo que más confunde: con el lazo abierto la bomba mantiene la presión y la batería mantiene los 24 V, pero no circula nada. El voltaje puede existir sin corriente; la corriente no puede existir sin lazo cerrado. Por eso medir 24 V en un cable no prueba que el circuito funcione. Lo verás con números en el ejemplo 2 del punto 03 y en el error 1 del punto 05.
Por qué una resistencia pequeña calienta tanto
Cada electrón que atraviesa una resistencia choca con la estructura del metal y le cede energía en forma de calor. Cuanta más corriente pasa por segundo, más choques por segundo. La potencia disipada sube con el cuadrado de la corriente: P = I² × R. Si duplicas la corriente, el calor se multiplica por cuatro.
Eso explica por qué los camiones usan 24 V. Para entregar la misma potencia, el doble de voltaje necesita la mitad de corriente:
Por qué un cable tiene resistencia
La resistencia de un conductor depende del material, de su largo y de su sección:
El mismo cable tiene que elegirse según la corriente: el hilo fino sirve para 10 mA y se derretiría con 600 A. Además, el cobre aumenta su resistencia con la temperatura (cerca de 0,4 % por cada °C), de modo que un cable caliente cae más voltaje que uno frío.
Cómo se diferencia de la hidráulica del Common Rail
Cuando llegues al sensor de presión de riel (Módulo 3), verás que el caudal por una tobera crece con la raíz cuadrada de la presión. En un conductor metálico la corriente crece en proporción directa con el voltaje: el doble de voltaje, el doble de corriente. Esa linealidad es la que hace que la Ley de Ohm sirva para predecir lo que debe medirse en cada punto.
03Ejemplos con cálculos reales
Ejemplo 1 · Bobina de un relé de 24 V
Si mides 0,1 A con la pinza, el relé está bien. Si mides 0 A con voltaje presente en el pin, la bobina está abierta o el retorno está cortado.
Ejemplo 2 · Rejilla de admisión y una terminal con resistencia
Una rejilla de arranque en frío (se estudia en el Módulo 7) consume una corriente muy alta. Primero el circuito ideal, que es el de FIG-1:
Ahora una terminal sulfatada o floja en serie, de apenas 5 mΩ (valor de ejemplo). En un circuito en serie la resistencia total es la suma y la corriente es la misma por todas partes:
Esto muestra dos hechos que el óhmetro no te va a dar. Primero, una terminal con apenas 0,73 V de caída no genera código y la rejilla sigue "funcionando", pero entrega un 6 % menos de potencia. Segundo, esos 106 W se concentran en una terminal pequeña: es como un soldador de potencia dentro del conector. Así se derriten los conectores de las rejillas, y el cliente cambia la rejilla cuando la falla estaba en una terminal que cuesta casi nada. La forma de encontrarla es medir la caída de voltaje, tema de la lección 0.3.
Ejemplo 3 · Arranque: batería sana contra batería débil
Las dos baterías marcan 25,4 V en reposo y las dos "tienen carga". La débil falla porque su resistencia interna es alta, y esa resistencia solo se ve bajo corriente. Durante un giro con 13,4 V en la ECM, muchas unidades se reinician o dejan de comandar inyectores, y el camión "no arranca" con un motor, una bomba y unos inyectores perfectos. Por eso el voltaje de batería se lee durante el giro, no en reposo, y se compara con el umbral de tu manual.
04Procedimiento paso a paso
Método de cinco pasos para analizar cualquier circuito
- Dibuja el lazo. Fuente, protección, conmutador (relé o interruptor), carga y retorno. Si no puedes dibujarlo con el diagrama del fabricante, todavía no puedes diagnosticarlo.
- Anota lo que se conoce. Voltaje de la fuente y resistencia o corriente nominal de la carga, del manual o de una tabla.
- Calcula lo esperado. Aplica V = I × R y P = V × I para saber qué valor debería haber en cada punto, antes de medir.
- Mide en la condición de uso. Con la carga activa y el circuito funcionando. Anota voltaje en cada punto, empezando por la batería.
- Compara y busca dónde cambia. El punto donde el voltaje cae de golpe es donde está la resistencia no deseada o el corte.
Cómo medir cada magnitud sin dañar nada
| Magnitud | Cómo se conecta | Condición | Error típico |
|---|---|---|---|
| Voltaje | En paralelo: una punta en cada extremo del tramo a medir | Circuito funcionando | Una sola punta a tierra y suponer que "el otro extremo" es 0 V |
| Corriente | Con pinza abrazando un solo cable, o multímetro en serie | Circuito funcionando | Poner el multímetro en escala de corriente y tocar la batería: cortocircuito |
| Resistencia | En paralelo con la pieza, aislada del circuito | Sin energía y con la batería desconectada | Medir con el circuito vivo: el multímetro marca cualquier cosa y puede dañarse |
Recorrido de voltaje por un circuito que no funciona
Sigue este orden con la carga comandada (por ejemplo, rejilla con el relé activado):
- Voltaje entre los bornes de la batería, durante la prueba.
- Voltaje entre el borne positivo y el lado de entrada del relé de potencia.
- Voltaje entre el positivo y el lado de salida del relé.
- Voltaje entre el positivo y el terminal de la carga.
- Voltaje entre el terminal negativo de la carga y el negativo de la batería (debe estar cerca de 0 V).
El voltaje debe mantenerse casi igual en los pasos 1 a 4. Donde caiga más de lo razonable (decenas de milivoltios en un conector, no voltios), ahí está la falla. En el paso 5, cualquier valor apreciable es resistencia en el retorno.
24 V y corrientes de cientos de amperios. Dos baterías de 24 V en un camión entregan miles de amperios en un cortocircuito: una llave que toque el borne positivo y el chasis se suelda y quema. Retira anillos, pulseras y relojes. Para trabajar en el circuito de arranque o de rejilla, desconecta primero el cable negativo y reconéctalo al final. No pongas herramientas sobre las baterías. Nunca midas corriente en serie con el multímetro en circuitos de arranque: usa pinza.
Anota siempre el voltaje de la batería antes de empezar a medir y repítelo durante la prueba. Con una batería floja, todo lo que midas después está distorsionado y no sabrás por qué.
05Errores comunes
Error 1 · Creer que hay circuito porque hay voltaje
Un multímetro de 10 MΩ consume casi nada, así que mide los 24 V de la fuente aunque el cable esté sulfatado y no pueda llevar corriente. Si la rejilla está abierta o la terminal está rota, el voltaje aparece al final del hilo, pero al cargar el circuito cae a casi cero. Qué hacer: mide siempre con la carga activa y compara con el voltaje de la batería.
Error 2 · Probar la batería solo en reposo
Una batería con alta resistencia interna marca 25 V en reposo y entrega 13 V bajo arranque (ejemplo 3). Qué hacer: mide el voltaje durante el giro y compara con la referencia de tu manual.
Error 3 · Medir resistencia con el circuito energizado
El óhmetro inyecta su propia corriente de prueba: con voltaje externo, la lectura no vale nada y puedes quemar el instrumento. Qué hacer: desconecta la batería, aísla la pieza y mide.
Error 4 · Confundir mA con A
0,1 puede ser cien miliamperios de una bobina de relé o cien milésimas de la rejilla. Qué hacer: fija la escala y la unidad antes de interpretar cualquier lectura.
Error 5 · Cambiar el fusible por uno mayor
El fusible protege al cable, no a la carga. Uno mayor deja que el cable se caliente por encima de lo que aguanta. Qué hacer: busca por qué se quemó; instala el valor del manual.
06Práctica
Resuelve cada ejercicio antes de mirar la respuesta.
Ejercicio 1. Un relé de 12 V tiene una bobina de 80 Ω. ¿Qué corriente consume y cuánta potencia disipa?
Respuesta. I = 12 ÷ 80 = 0,15 A = 150 mA y P = 12 × 0,15 = 1,8 W.
Ejercicio 2. Una bomba de alimentación de 24 V consume 6 A. a) ¿Qué potencia y qué resistencia equivalente tiene? b) Si hay 0,5 Ω de resistencia parásita en serie por conectores flojos, ¿qué voltaje llega a la bomba y cuánta potencia recibe?
Respuesta. a) P = 24 × 6 = 144 W; R = 24 ÷ 6 = 4 Ω. b) R total = 4 + 0,5 = 4,5 Ω; I = 24 ÷ 4,5 = 5,33 A; V bomba = 5,33 × 4 = 21,33 V; P = 5,33² × 4 = 113,8 W. La bomba pierde 30 W (un 21 %), y por eso entrega menos caudal sin que el fusible se queme.
Ejercicio 3. Un sensor de 5 V consume 10 mA. Su tierra tiene 20 Ω de resistencia parásita. ¿Qué caída aparece y qué error produce en un sensor de presión de 2 000 bar con salida de 0,5–4,5 V (500 bar por voltio)?
Respuesta. 0,010 × 20 = 0,2 V y 0,2 × 500 = 100 bar de error constante, sin código eléctrico. Es el mismo cálculo del punto 14 del sensor FRP (3.3): la Ley de Ohm explica una falla que el óhmetro no ve.
Ejercicio 4. Con la rejilla fría y el relé comandado, mides 24 V en el cable de entrada de la rejilla, y la rejilla no calienta. ¿Qué haces?
Respuesta. El voltaje de un solo punto no prueba que haya corriente. Con el relé activado, mide con la pinza la corriente del cable de potencia (debe estar cerca de 150 A en el ejemplo). Si es 0 A, mide el voltaje entre el negativo de la rejilla y el negativo de la batería: un valor cercano a 24 V indica retorno cortado; cerca de 0 V, rejilla abierta o terminal rota. Si hay corriente baja, mide la caída en cada conector con el circuito cargado.
Todo circuito se diagnostica con tres preguntas, en este orden: ¿hay voltaje entre los dos puntos correctos?, ¿circula la corriente que debería?, ¿dónde se pierde el voltaje? Lo demás es herramienta.
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