que Relés automotrices Realmente lo hago

Los relés automotrices son interruptores operados eléctricamente que se utilizan en el sistema eléctrico de un vehículo para controlar circuitos de alta corriente mediante una señal de baja corriente. En términos sencillos: una pequeña cantidad de electricidad activa el relé, lo que luego permite que fluya una cantidad mucho mayor de electricidad a un componente como el motor de arranque, la bomba de combustible, la bocina o el sistema de faros.

Sin relés, el mazo de cables conectado a cada interruptor de su automóvil necesitaría transportar la corriente de carga completa de cada componente que controla. Una bomba de combustible, por ejemplo, puede consumir desde 5 a 15 amperios continuamente . Pasar esa corriente a través de un pequeño interruptor en el tablero requeriría un cable de mayor calibre, generaría más calor y crearía un grave riesgo de incendio con el tiempo. El relé resuelve este problema manteniendo el cableado de alta corriente corto, localizado y bien protegido.

El concepto es sencillo: el relé tiene dos circuitos separados. El circuito de control (baja corriente, normalmente 150–200 mA) energiza un electroimán interno. Ese electroimán cierra un conjunto de contactos en el circuito de potencia (alta corriente), completando el circuito de carga. Cuando la señal de control se detiene, el electroimán se libera, los contactos se abren y se corta la alimentación al componente.

Dentro de un relé automotriz: cómo funciona el mecanismo

Un relé automotriz estándar (más comúnmente el minirelé ISO que se encuentra prácticamente en todos los vehículos de pasajeros modernos) contiene cuatro o cinco terminales y un puñado de componentes internos que funcionan juntos.

Componentes internos principales

• Bobina (electroimán): Enrollado alrededor de un núcleo de hierro dulce. Cuando la corriente lo atraviesa, genera un campo magnético lo suficientemente fuerte como para tirar de una armadura móvil.
• Armadura: Una tira de metal con resorte. El campo magnético lo empuja hacia abajo (o hacia arriba, según el diseño), lo que hace que establezca o rompa el contacto.
• Contactos: Las superficies de conmutación reales suelen ser de aleación de plata para mayor durabilidad. Estos se abren o cierran para controlar el circuito de carga.
• Resorte de retorno: Restaura la armadura a su posición predeterminada cuando la bobina está desenergizada.
• Pines terminales: Conectores estandarizados que se insertan en enchufes de relé en cajas de fusibles o bloques de relés.

El voltaje de operación para la mayoría de los relés automotrices es 12 VCC , a juego con los sistemas eléctricos estándar de los vehículos. Los camiones y equipos pesados ​​suelen utilizar variantes de relés de 24 V. La bobina normalmente requiere solo entre 150 y 200 miliamperios para funcionar, mientras que el conjunto de contactos puede conmutar cargas de 20, 30 o incluso 80 amperios, según la clasificación del relé.

Numeración de terminales en relés ISO

Los terminales de relé estándar ISO siguen una convención de numeración utilizada universalmente en la mayoría de los fabricantes:

Tipos de relés automotrices y dónde se utiliza cada uno

No todos los relés automotrices son iguales. Los fabricantes de vehículos utilizan varios tipos de relés según la aplicación, la carga actual, los requisitos de conmutación y el espacio disponible.

Relé normalmente abierto (NO)

El tipo más común. Los contactos permanecen abiertos (circuito apagado) cuando la bobina del relé no está energizada. Cuando la bobina recibe energía, los contactos se cierran y la corriente fluye hacia la carga. Se utiliza para: bombas de combustible, ventiladores de refrigeración, faros, bocinas y circuitos de arranque.

Relé normalmente cerrado (NC)

Los contactos están cerrados por defecto, lo que permite que la corriente fluya cuando la bobina está en reposo. Al energizar la bobina se abren los contactos y se corta el circuito. Se utiliza en aplicaciones donde un componente debe permanecer activo a menos que el sistema envíe una señal de corte específica, como ciertos enclavamientos de seguridad o sistemas antirrobo.

Relé SPDT (unipolar de doble tiro)

Un relé de 5 pines que tiene un contacto NO y NC. El terminal 87 es la salida normalmente abierta; El terminal 87a es la salida normalmente cerrada. Esto permite que un relé cambie entre dos circuitos; por ejemplo, cambiar el motor de un limpiaparabrisas entre velocidad baja y alta, o alternar entre dos fuentes de energía.

Relé DPDT (bipolar de doble tiro)

Controla dos circuitos separados simultáneamente con una sola bobina. Menos común en vehículos de pasajeros estándar, pero se usa en equipos industriales, remolques y algunas aplicaciones de alto rendimiento donde se necesita conmutación sincronizada de dos circuitos independientes.

Relé de estado sólido (SSR)

A diferencia de los relés electromagnéticos, los relés de estado sólido no tienen partes móviles. Utilizan conmutación de semiconductores (normalmente triacs, SCR o MOSFET) para controlar el circuito de carga. Las velocidades de conmutación pueden ser inferiores a 1 milisegundo , en comparación con 5 a 15 ms para los relés electromecánicos. No producen arcos de contacto, su funcionamiento es silencioso y duran mucho más. Se utiliza cada vez más en vehículos modernos para control de iluminación LED, sistemas de gestión de baterías y aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

Relé de retardo de tiempo

Incorpora un circuito temporizador que retrasa el cierre o la apertura de los contactos después de que se aplica o elimina la señal de control. Se utiliza en aplicaciones como refrigeración del turbocompresor (mantener una bomba de refrigerante en funcionamiento durante un período determinado después de apagar el motor), atenuación de la iluminación interior y sincronización de las bujías incandescentes en motores diésel.

Relé de enclavamiento

Una vez conmutado, un relé de enclavamiento mantiene su posición sin necesidad de corriente continua en la bobina. Requiere un segundo pulso para volver a su estado original. Esto lo hace altamente eficiente desde el punto de vista energético, útil en aplicaciones sensibles a la batería, como cerraduras remotas de puertas, ventanas eléctricas y ciertos circuitos controlados por ECU donde es beneficioso mantener un estado sin consumir corriente constante.

Relé de potencia de alta corriente

Diseñado para manejar cargas superiores a 40 amperios, a veces hasta 200 amperios en configuraciones de servicio pesado. Se utiliza para circuitos de motor de arranque, funciones de desconexión de la batería principal, control de motores eléctricos en híbridos y vehículos eléctricos y controladores de frenos de remolque. Estos relés son físicamente más grandes con contactos más pesados ​​y carcasas más robustas.

Sistemas específicos en su vehículo que dependen de relés

La mayoría de los conductores nunca piensan en los relés automotrices hasta que algo sale mal. Pero prácticamente todos los sistemas eléctricos importantes de un vehículo moderno dependen de al menos un relé, y muchos dependen de varios.

Circuito de arranque

Al girar la llave de encendido se envía una señal de baja corriente al relé de arranque (a veces llamado relé del solenoide de arranque). Luego, el relé cierra un circuito de alta corriente que entrega 100-200 amperios desde la batería hasta el motor de arranque. Sin el relé, esta enorme corriente tendría que pasar a través del interruptor de encendido, un problema obvio de seguridad y durabilidad.

Bomba de combustible

El relé de la bomba de combustible es uno de los relés más críticos en cualquier vehículo con inyección de combustible. Recibe una señal de la ECU (unidad de control del motor) en el arranque y durante las condiciones de funcionamiento, cerrando el circuito que alimenta la bomba eléctrica de combustible dentro del tanque. Si este relé falla (una falla muy común en muchos modelos), el motor arrancará pero no arrancará porque no llega combustible a los inyectores.

Ventilador de refrigeración

Los ventiladores de refrigeración del radiador eléctrico consumen una corriente significativa, normalmente 15 a 30 amperios dependiendo del tamaño del ventilador y del diseño del motor. El relé del ventilador de refrigeración está controlado por el sensor ECT (temperatura del refrigerante del motor) o la ECU, y enciende el ventilador cuando la temperatura del refrigerante supera un umbral (comúnmente entre 95 y 105 °C). Un relé del ventilador de refrigeración defectuoso puede provocar un sobrecalentamiento rápido, especialmente en tráfico con paradas y arranques.

Cuerno

El relé de la bocina aísla la corriente de carga de la bocina de los contactos de la almohadilla de la bocina del volante. Sin él, el delgado cableado que atraviesa la columna de dirección y el conjunto del resorte de reloj necesitaría manejar la corriente total de la bocina, acelerando el desgaste del resorte de reloj y creando un posible punto de cortocircuito en un área de alto movimiento del vehículo.

Faros e iluminación auxiliar

Los faros halógenos suelen consumir entre 55 y 65 W cada uno (alrededor de 4,5 a 5,5 amperios por bombilla). Los circuitos de faros con relé pasan cables más pesados ​​directamente desde la batería a las lámparas, con el relé montado cerca de las luces. Esto reduce la caída de voltaje en el circuito, lo que resulta en una salida notablemente más brillante. Los vehículos con relés de luces altas, relés de luces antiniebla y relés DRL (luz de circulación diurna) administran estos circuitos de forma independiente.

Compresor de aire acondicionado

El relé del embrague del compresor de CA controla la energía al embrague electromagnético que activa y desactiva el compresor. La ECU o el módulo de control de CA envía señales al relé según las lecturas de presión del sistema, los ajustes de temperatura y las condiciones de carga del motor. Los ciclos rápidos del sistema de aire acondicionado, como durante los ajustes automáticos de temperatura, significan que este relé puede funcionar cientos de veces en un solo ciclo de conducción.

Bujías incandescentes (motores diésel)

Los motores diésel utilizan bujías incandescentes para precalentar las cámaras de combustión antes del arranque en frío. Cada bujía incandescente puede consumir 10 a 15 amperios , y un diésel de 4 cilindros tiene cuatro de ellos, lo que significa que el relé de bujía incandescente debe manejar hasta 60 amperios durante el ciclo de precalentamiento. La falla del relé de bujías incandescentes es una causa común de condiciones difíciles de arranque en frío en vehículos diésel.

ABS y sistemas electrónicos de seguridad

Los motores de bomba ABS (sistema de frenos antibloqueo), los motores de dirección asistida eléctrica y los actuadores de control electrónico de estabilidad utilizan relés, a menudo integrados en sus módulos de control. Estos relés deben conmutar de manera confiable en condiciones adversas, incluidas vibraciones, temperaturas extremas y ciclos rápidos.

Por qué son importantes los relés automotrices: el caso de la ingeniería eléctrica

Comprender por qué se utilizan relés, en lugar de simplemente enrutar toda la corriente directamente a través de interruptores, se reduce a tres principios básicos: manejo de corriente, caída de voltaje y protección de componentes.

Protección de circuitos de control de baja corriente

Los interruptores del tablero, las clavijas de salida de la ECU y las salidas del módulo de control de la carrocería (BCM) están diseñadas para manejar desde miliamperios hasta unos pocos amperios como máximo. Conectar una carga de 20 amperios directamente a un pin de la ECU dañaría o destruiría inmediatamente el controlador de salida. El relé actúa como intermediario: la ECU controla la bobina del relé (≈200 mA) y el contacto del relé maneja la corriente de carga completa de forma independiente.

Reducir la caída de voltaje

La ley de Ohm significa que cualquier resistencia en un cable que transporta corriente produce una caída de voltaje (V = I × R). Los tramos largos de cables que transportan alta corriente pierden un voltaje significativo cuando llegan a la carga. Al montar un relé cerca de la fuente de alimentación (batería o caja de fusibles) y tender un cable corto y de gran calibre hasta la carga, se minimiza la caída de voltaje. Una caída de voltaje de solo 0,5 V en el circuito de un faro reduce considerablemente la salida de luz. — los circuitos retransmitidos eliminan la mayor parte de esta pérdida.

Gestión del calor

La resistencia eléctrica genera calor proporcional al cuadrado de la corriente (P = I² × R). Los circuitos de alta corriente que pasan a través de cableado delgado o interruptores de tamaño insuficiente crean una acumulación de calor que degrada el aislamiento, acelera la corrosión del conector y puede provocar incendios eléctricos. Los circuitos controlados por relés mantienen una alta corriente en tramos de cables cortos y de tamaño adecuado, lo que reduce drásticamente la generación de calor en todo el arnés.

Supresión de arco de contacto

Cuando se rompe un circuito que transporta cargas inductivas (motores, solenoides, bobinas), el colapso del campo magnético genera un pico de voltaje, a veces de varios cientos de voltios. Este pico provoca la formación de arcos en los contactos del interruptor, erosionándolos con el tiempo. Los contactos de relé están diseñados para manejar este arco mucho mejor que un delicado interruptor del tablero. Muchos circuitos de relé también incluyen un diodo de retorno a través de la bobina para suprimir el pico inductivo generado por la propia bobina del relé.

Cómo saber cuándo falla un relé automotriz

Las fallas de los relés se dividen en dos categorías principales: contactos que no se cierran (falla de apertura) y contactos que se sueldan y no se abren (falla de cierre). Ambos causan síntomas distintos.

Síntomas de un relé de apertura fallida

• El componente no se activa en absoluto (la bomba de combustible no funciona, el ventilador no arranca, la bocina está apagada)
• Funcionamiento intermitente: a veces funciona, otras falla (a menudo causado por una resistencia de contacto relacionada con el calor)
• El motor gira pero no arranca (falla del relé de la bomba de combustible)
• Sobrecalentamiento sin causa aparente (falla del relé del ventilador de refrigeración)

Síntomas de un relé cerrado soldado

• El componente funciona continuamente incluso cuando debería estar apagado (la bomba de combustible funciona con el encendido apagado, el ventilador funciona después de que el motor está frío)
• Descarga de batería cuando el vehículo está estacionado
• Embrague del compresor de CA que no se desconecta
• Motor de arranque que se activa tan pronto como se conecta la batería

Pasos rápidos de diagnóstico

1. Escuche el clic: Cuando el circuito de control se energiza, un relé electromagnético en funcionamiento emite un clic audible cuando los contactos se cierran. Ningún clic a menudo significa falla de la bobina o falta de señal de control.
2. Prueba de intercambio: Si hay un relé idéntico instalado cerca (lo cual es común en la mayoría de las cajas de fusibles), cámbielos y vuelva a probar. Esta es la forma más rápida de confirmar una falla del relé.
3. Prueba de resistencia de la bobina: Utilice un multímetro para medir la resistencia entre los pines 85 y 86. La mayoría de las bobinas de relés automotrices de 12 V miden entre 70 y 120 ohmios . Una lectura abierta (OL) confirma la falla de la bobina.
4. Prueba de continuidad de contacto: Con el relé fuera de circuito, comprobar continuidad entre los pines 30 y 87. No debe haber ninguna (NO relé en reposo). Luego aplique 12 V a los pines 85/86 y vuelva a verificar; ahora debería haber continuidad.
5. Prueba de caída de voltaje en circuito: Con el relé conectado y la carga en funcionamiento, mida el voltaje en los terminales de contacto del relé. Un relé en buen estado debe mostrar una caída de menos de 0,1 V en los contactos cerrados.

Especificaciones de relés automotrices: qué significan los números

Al comprar un relé de reemplazo o actualización, varias especificaciones determinan si es apropiado para la aplicación.

Nunca reemplace un relé con uno de menor clasificación de contacto. Si el relé original tiene una potencia nominal de 30 A y el reemplazo tiene una potencia nominal de 20 A, los contactos se sobrecalentarán bajo carga, fallarán prematuramente o se cerrarán por soldadura. Siempre iguale o supere las especificaciones originales.

Uso de relés automotrices para actualizaciones y accesorios del mercado de posventa

Más allá de las aplicaciones de fábrica, los relés son una herramienta esencial al agregar accesorios eléctricos no originales a un vehículo. Cualquier accesorio que consuma más de 5 amperios debe estar controlado por relé; esto protege el interruptor, reduce los requisitos de calibre de cables en la cabina y mejora la confiabilidad.

Barras de luces y luces de conducción auxiliares

Una barra de luces de 100 W consume aproximadamente 8,3 amperios a 12 V. Un conjunto de cuatro luces de carretera de 55 W consume casi 18 amperios. Estas cargas deben estar controladas por relés con energía proveniente directamente de la batería a través de un circuito con los fusibles adecuados. La bobina del relé se activa mediante un interruptor montado en la cabina, lo que mantiene la corriente alta fuera del cableado interior por completo.

Conversiones de ventiladores eléctricos

Al reemplazar un embrague de ventilador mecánico por un ventilador eléctrico, una práctica estándar es un circuito de relé controlado termostáticamente. Un interruptor de temperatura en el circuito de refrigerante (o una señal de la ECU) activa el relé, que alimenta el motor del ventilador. Muchas versiones de alto rendimiento utilizan relés duales, uno para baja velocidad y otro para alta velocidad, que brindan control de enfriamiento programable.

Cabrestantes

Los cabrestantes todoterreno se encuentran entre los accesorios más demandados en cualquier aplicación de vehículo. Un cabrestante mediano de 9500 lb puede tirar hasta 450 amperios a carga nominal completa . Estos sistemas utilizan relés de contactor de alta resistencia (un diseño de relé especializado de alta corriente) en lugar de relés ISO estándar, con cableado directo a la batería mediante un cable de 2 o 4 AWG.

Sistemas de alarma y arranque remoto

Los sistemas de arranque remoto del mercado de accesorios utilizan una red de relés para simular el interruptor de encendido, el encendido del motor de arranque y los circuitos de accesorios, todos activados por una señal remota. Un módulo de arranque remoto típico puede incorporar de cuatro a seis relés que controlan los circuitos de seguridad de encendido 1, encendido 2, motor de arranque, accesorios y, a veces, frenos.

Relés automotrices en vehículos eléctricos e híbridos

En los vehículos eléctricos de batería (BEV) y los vehículos eléctricos híbridos (HEV), la tecnología de relés adquiere un papel más crítico. El paquete de baterías de alto voltaje, que normalmente funciona a 200 V a 800 V CC — debe estar conectado y desconectado de forma segura del tren motriz y del sistema de carga.

Contactores de alto voltaje

El principal dispositivo de conmutación en un paquete de baterías para vehículos eléctricos es el contactor de alto voltaje, esencialmente un relé de alta resistencia clasificado tanto para el alto voltaje como para la alta corriente involucrada. Un vehículo eléctrico típico utiliza dos contactores principales (bus positivo y negativo) más un relé de precarga que aumenta gradualmente el voltaje del bus antes de que se cierren los contactores principales, evitando daños por la corriente de entrada a los condensadores grandes en el inversor.

Funciones de desconexión de seguridad

En caso de accidente, señal de despliegue de la bolsa de aire o falla detectada en la batería, el BMS (sistema de administración de batería) abre los contactores principales en milisegundos, aislando el sistema de alto voltaje. Se trata de una función de seguridad humana: el equivalente del relé en la arquitectura de vehículos eléctricos previene directamente el riesgo de electrocución en accidentes.

Los relés del sistema de 12 V permanecen sin cambios

A pesar de la arquitectura de alto voltaje, los vehículos eléctricos todavía utilizan una batería auxiliar convencional de 12 V y relés ISO estándar para iluminación, accesorios, motores de ventilador HVAC, ventanas eléctricas y otras cargas convencionales de bajo voltaje. Los bloques de relés de un vehículo eléctrico son casi idénticos a los de un vehículo de combustión interna equivalente para estos sistemas.

Errores comunes al trabajar con relés automotrices

Los errores de cableado relacionados con los relés se encuentran entre las fuentes más comunes de problemas eléctricos tanto en instalaciones de bricolaje como en talleres profesionales. Saber qué evitar ahorra tiempo, dinero y un posible riesgo de incendio.

• Cableado de tamaño insuficiente en el lado de carga: La clasificación del contacto del relé no tiene sentido si el cable que alimenta la carga no puede manejar la corriente. Haga coincidir el calibre del cable con la carga, no con la clasificación del relé.
• Sin fusible en la entrada de alimentación (pin 30): El cable entre la batería y el pin 30 del relé siempre debe estar fusionado lo más cerca posible de la batería. Sin este fusible, un cortocircuito en cualquier parte del circuito de carga puede provocar un incendio.
• Ignorando la polaridad de la bobina en relés suprimidos por diodos: Algunos relés tienen un diodo de retorno integrado en la bobina. Estos son sensibles a la polaridad: instalarlos al revés fundirá un fusible en el momento en que se energice la bobina.
• Usar un relé en un lugar con alta vibración sin un enchufe adecuado: Los pasadores del relé al aire libre pueden soltarse por vibración con el tiempo. Utilice siempre un zócalo de relé adecuado con retención segura.
• Reemplazo de un relé SPDT de 5 pines por un relé NO de 4 pines: Si el circuito original usa la salida normalmente cerrada (87a) para algo, instalar un relé de 4 pines que carezca de este terminal interrumpirá esa función silenciosamente.
• Suponiendo que todos los relés del mismo tamaño sean intercambiables: Dos relés pueden encajar en el mismo zócalo pero tener diferentes clasificaciones de contacto, resistencias de bobina o configuraciones internas. Siempre verifique el número de pieza o las especificaciones antes de sustituirlas.