Instrumentos del cuadro del automóvil

  • Última modificación de la entrada:18/08/2021
  • Tiempo de lectura:23 minutos de lectura

Para el desplazamiento del automóvil es necesario que diferentes sistemas, órganos y elementos funcionen correctamente, y es útil que puedan ser controlados por el conductor para reducir o evitar riegos.

Las informaciones que este recibe por los instrumentos del cuadro al respecto son de dos formas básicamente; mediante indicadores variables de lo que controlan y con testigos que se encienden cuando se presenta alguna situación que requiere ser atendida, de más o menos gravedad técnica.

En otros artículos monotemáticos hemos tratado estos aspectos, y en el de informaciones en el cuadro de instrumentos se contemplan en conjunto.

En este vamos a ver los instrumentos del cuadro más habituales, incluyendo el funcionamiento didáctico de los sensores que aportan las informaciones, mencionando además los testigos relacionados con lo que controla cada instrumento, si los hay.

De estos instrumentos del cuadro algunos no son habituales más que en automóviles prestacionales o vehículos pesados, pues en ambos se exige más a sus mecánicas, en los primeros por prestaciones y en los segundos por severas condiciones de trabajo.

Los instrumentos del cuadro que vamos a utilizar para las explicaciones son analógicos, con aguja de posición variable y escala, actualmente algunas de estas informaciones se presentan en formato digital.

Instrumentos del cuadro

En la imagen se presentan los instrumentos del cuadro que vamos a comentar en este artículo y son estos:

Velocímetro

  • Mide la velocidad del automóvil en km/h o millas/hora según países

Distancia recorrida

  • Es el cuentakilómetros y se da en kilómetro o millas
  • Se dispone del recorrido total y también de una o más secuencias de recorridos parciales, al menos uno suele estar incluido en una de las funciones del ordenador de a bordo

Cuentarrevoluciones

  • Mide la velocidad de giro del motor en revoluciones por minuto RPM, en la escala que vemos en la imagen se multiplica por 100 el valor indicado por la aguja

Temperatura del motor

  • Mide la temperatura del líquido de refrigeración del motor
  • Se da la información en grados centígrados º C (según países puede haber otra escala)
  • En caso de que la refrigeración sea por aire y aceite se mide la temperatura del lubricante, que luego veremos pues también se puede disponer de esta información con refrigeración por líquido
  • Aparece el testigo de sobrecalentamiento del motor

Nivel de combustible

  • Indica la cantidad que queda en el depósito
  • Se da el valor por tramos o en litros (galones según el país)
  • Se ve el testigo de mínimo nivel de combustible

Presión de aceite

  • Informa de la presión del lubricante del circuito de engrase
  • Se puede dar en kg/cm2 o en bares, es lo más frecuente actualmente
  • También hay otras posibles unidades de medida según el país
  • Aparece el testigo de falta de presión de aceite

Temperatura del aceite

  • Indica la temperatura del lubricante que va a engrasar al motor
  • Se da en º C como la información de refrigeración del motor (o en la escala térmica del país)
  • Al final se ve el testigo de exceso de temperatura del aceite

Presión de sobrealimentación

  • Indica el valor de presión o depresión (presión negativa) en el colector de admisión
  • Se mide en kg/cm2 o bares más habitualmente
  • Si el motor del automóvil es sobrealimentado recibe aire a presión cuando el sistema es operativo, es decir hay dos fases; con depresión que se indica mediante valores negativos y con presión de sobrealimentación a partir del 0 (cero) con valores positivos de sobre presión
  • Se incluye un testigo informando que se ha superado el valor de presión de sobrealimentación

Amperímetro

  • Informa de la velocidad de circulación de la electricidad en amperios A por segundo, es la intensidad I
  • Los valores negativos indican que la electricidad la aporta la batería y los positivos que es el alternador el que suministra la electricidad

Voltímetro

  • Indica la diferencia de potencial o voltaje V entre los bornes + y – de la batería
  • Con el motor parado los valores corresponden a la tensión o voltaje de la batería, y en marcha la que aporta el alternador que es algo más alta para poder cargar la batería
  • Si aparece alguna anomalía que afecte a la batería se enciende el testigo con su símbolo

Ordenador de a bordo

  • Ofrece al conductor informaciones complementarias relacionadas con el uso del automóvil y son diversas, vamos a comentar estas; distancia recorrida (km), autonomía (km) con el consumo medio (l/100km), consumo medio (l/100km), consumo instantáneo ahora (l/100km), velocidad media (km/h) y tiempo transcurrido (horas y minutos)

Control del tiempo

  • Para diferentes secuencias de funcionamiento es necesario conocer el tiempo, y se puede medir de diferentes formas, representamos un reloj como el más visual
  • Para medir el tiempo el sistema ha de poder detectar desde valores sumamente rápidos, milésimas de segundo, necesarios para diferentes órganos del automóvil, entre esos las secuencias de inyección, encendido y velocidad de ruedas

En el cuadro también se ven algunos testigos sin identificar, de los que como hemos comentado al principio solo se incluyen los relacionados con los instrumentos del cuadro que hemos presentado y que explicaremos a continuación.

Velocímetro, cuentakilómetros, cuenta revoluciones y nivel de combustible

Empezamos con estos instrumentos del cuadro:

Velocímetro y cuenta kilómetros

Informan respectivamente de la velocidad de marcha en km/h y el recorrido desde el inicio de uso del automóvil en km.

La información se puede obtener de dos formas básicamente:

  • Mediante una sirga desde el diferencial, es un cable metálico que gira y de sus movimientos el cuentakilómetros obtiene la distancia recorrida en km. Comparando la distancia recorrida con el tiempo transcurrido, representado por un reloj, el velocímetro indica la velocidad de circulación en km/h
  • Con antibloqueo de frenos ABS, este cuenta con informaciones precisas del giro de las ruedas, que dan el recorrido y la velocidad al tener en cuenta el tiempo. Es la forma más habitual de dar estas informaciones pues hace años todos los automóviles equipan ABS

Se puede contar además de con el recorrido total del automóvil en km, de una o más secuencias de información con posibilidad de reinicio para recorridos parciales con más precisión al indicar décimas de km, estas secuencias se suelen incluir en el ordenador de abordo si el coche lo equipa, luego lo vemos.

Cuentarrevoluciones

  • Informa de las revoluciones por minuto de giro del motor RPM. En el instrumento que vemos se ha de multiplicar el valor por 10
  • En los inicios del automóvil la información de RPM se obtenía de una sirga, cable metálico flexible que gira, de la que saca el instrumento la información, la podemos ver en este enlace sobre el Bugatti Type E35
  • Más adelante, con mayor contenido eléctrico en el automóvil, se pueden obtener informaciones más precisas para el cuenta RPM del sistema de encendido en motores de gasolina o del generador, dínamo o alternador, en cualquier motor, en la imagen se representa un alternador
  • Al llegar la inyección electrónica a todos los motores térmicos, el control electrónico CEI dispone de información de RPM de extrema precisión, obtenida en la imagen mediante un sensor en el volante motor, y se utiliza para el cuenta RPM

Nivel de combustible

  • La información de la cantidad de combustible en el depósito se obtiene mediante un aforador, se representa como un flotador que sigue el nivel del combustible en el interior del depósito, y de su posición el instrumento saca el valor de la cantidad que hay
  • Se da el dato en litros, galones o, lo más habitual, en tramos que es más funcional, en el instrumento representado se dan los valores de lleno a reserva así; 1/1, 3/4, 1/2, 1/4 y 0
  • La llegada al mínimo nivel de combustible es detectado por un contactor, que hace encenderse el testigo de reserva como información adicional al conductor   

En algunos países se mide el recorrido en millas y la velocidad en millas/h, se pueden incluir las dos escalas en el velocímetro.

En el velocímetro se puede incluir información de la distancia de parada a diferentes velocidades como información complementaria de seguridad activa o primaria.

El indicador de distancia recorrida se conoce también como odómetro.

En el cuenta RPM se pueden indicar mediante colores o marcas las zonas de menor consumo, mejor rendimiento y máximo régimen autorizado.

Con caja de cambios automática o automatizada, el control electrónico hace los pasos de relaciones según las actuaciones sobre el acelerador para reducir el consumo, mejor rendimiento o más prestaciones.

Con caja manual lo tendría que hacer el conductor, y una forma sería con marcas en el velocímetro 

Temperatura del motor, manómetro de aceite, termómetro de aceite y presión de sobrealimentación

Los siguientes instrumentos del cuadro controlan diferentes aspectos de funcionamiento del motor, que están interrelacionados entre sí, pues cada uno afecta de alguna forma a los demás.

Temperatura del motor

  • Indica en grados la temperatura del circuito de refrigeración por líquido del motor en ºC, es como se representa en el instrumento
  • También se puede prescindir de valores indicando las informaciones por colores, letras o símbolos
  • El sensor térmico que informa al indicador de temperatura se coloca en la zona más caliente del motor, que es la salida de la culata al radiador
  • Se cuenta con otro sensor, un termocontacto, como un interruptor que abre o cierra a determinado valor de temperatura
  • En caso de exceso de temperatura, sobrecalentamiento del motor, hace encenderse un testigo en el cuadro como aviso complementario a la posición de temperatura máxima en el indicador

Presión de aceite

  • Mide la presión en el circuito de engrase en bares o kg/cm2, que es determinante para el buen estado del motor
  • Se sitúa el sensor de presión en la rampa principal de aceite, después de la bomba y filtro
  • La presión es más alta en frío y va disminuyendo según se caliente el motor a las mismas RPM
  • Hay un manocontacto, como un interruptor que abre o cierra a determinado valor de presión, para que si no hay presión se encienda un testigo en el cuadro. Este se enciende al poner el contacto y se apaga al arrancar el motor

Temperatura del aceite

  • Para que el engrase del motor sea eficiente el aceite ha de alcanzar determinada temperatura, unos 90º C
  • Para indicar su temperatura en el instrumento se cuenta con un sensor térmico en la parte inferior del cárter, donde la temperatura del aceite es menor, pues se refrigera por el aire de la marcha
  • Si se dispone de radiador de aceite, el lubricante baja más de temperatura tras pasar por este, pudiéndose ubicar el sensor de temperatura de aceite en la salida del radiador al circuito de engrase
  • Se puede contar con un testigo de exceso de temperatura del aceite, lo enciende un termocontacto situado en el fondo del cárter si la temperatura sube en exceso, complementando la información de la posición máxima de la aguja del indicador de temperatura de aceite, si se llega a esta situación
  • La temperatura del aceite tras arrancar en frío sube algo más lentamente que la del líquido de refrigeración y alcanza temperaturas algo más altas

En este enlace puedes consultar información sobre lubricación y refrigeración.

Presión de sobrealimentación

  • Mide mediante un sensor la presión del aire en el colector de admisión, en kg/cm2 o bares
  • En un motor sobrealimentado la presión puede ser negativa o depresión y positiva, cuando el sistema de sobrealimentación hace sus funciones sobrellenando el motor a presión
  • Se pueden sustituir en el instrumento los valores por colores o disponer de ambas informaciones
  • La sobrealimentación del motor se puede hacer de dos formas, compresor volumétrico (gasolina) o turbocompresor (gasolina y diésel) que es el que se ve en la imagen
  • Con el motor en marcha a ralentí la presión en el colector de admisión es negativa, depresión, y al subir de RPM va pasado a positiva por los efectos de la sobrealimentación. Se representa así en el instrumento de presión de sobrealimentación
  • Se puede incorporar un manocontacto de presión en el colector de admisión, que hará encenderse un testigo en el cuadro si se llega a un valor de exceso de presión, que complementa la información de la posición máxima de la aguja del indicador

La sobrealimentación ha ido evolucionando para que sea efectiva lo antes posible al acelerar desde bajas RPM, se hace de diversas formas como se puede ver en estos videos del blog; enlace 1 y enlace 2.

Se ha comentado que los datos que controlan los instrumentos del cuadro citados están relacionados entre sí, veamos algunos detalles; si la temperatura del motor sube también lo hace la del aceite, y baja la presión de este.

Si la presión de sobrealimentación es superior a la autorizada, además de fatigar en exceso a los elementos internos del motor, se exige más al sistema de refrigeración y engrase que subirán de temperatura y el aceite reducirá su presión …

Amperímetro y voltímetro

Con estos dos instrumentos del cuadro se controla el almacenaje, generación de electricidad y su distribución al circuito del automóvil, que afecta a la batería y alternador.

Amperímetro

  • Mide la velocidad de circulación de la electricidad en amperios por segundo Amp/seg, que es la intensidad
  • Didácticamente lo podemos comparar con las RPM del motor que es su velocidad
  • En la imagen se ve la batería y dos circuitos eléctricos resumidos, uno viene del alternador ALT a la batería BT y otro parte de esta para alimentar al circuito eléctrico del automóvil
  • El borne negativo de la batería está conectado a la estructura metálica del automóvil, es la “masa”, y también lo está el borne negativo de los demás componentes del circuito eléctrico
  • La escala del amperímetro tiene dos zonas desde el centro “0” (cero), la zona con valores negativos indica que la electricidad la suministra la batería y se va descargando, y la de los valores positivos que la electricidad la aporta el alternador
  • Al poner el contacto el amperímetro indicará intensidad negativa, pues es la batería la que aporta la electricidad demandada por el automóvil, descargándose, más en motores diésel por el elevado consumo eléctrico de las bujías de precalentamiento con el motor frío
  • Con el motor en marcha el alternador genera electricidad, suministrando la que necesite el automóvil y recargando la batería, el amperímetro indicara intensidad positiva
  • Como resumen un comentario didáctico; con el motor parado la electricidad es aportada por la batería y cuando está en marcha lo hace el alternador
  • Si la demanda eléctrica es muy alta y las RPM bajas, podría darse el caso de que el alternador no aporte suficiente electricidad y la batería complete el suministro, lo que implica cierta descarga con valores negativos en el amperímetro

Voltímetro

  • Mide la tensión en voltios V entre los bornes positivo y negativo de la batería, es didácticamente similar a la “fuerza” o par motor
  • Entre los bornes de la batería se genera una diferencia de potencial medida en voltios V, cuanto más alta es mayor fuerza eléctrica se puede aportar, puede salir esta fuerza más o menos rápido al circuito eléctrico que es la intensidad o velocidad de circulación de la electricidad, amperios por segundo
  • Con el contacto puesto y motor parado el voltímetro indica la tensión de la batería entre sus bornes + y –, que ha de estar entre 12,5 y 13V
  • Con el motor en marcha el alternador genera la electricidad que precise el automóvil y recarga la batería si es necesario, para esto la tensión ha de ser más alta, entre 13,5 y 14,5V, controlada por el regulador de tensión del alternador
  • En caso de que haya alguna anomalía que afecte a la batería se encenderá el testigo en el cuadro con su símbolo
  • El incidente puede ser a causa de la misma batería o externo, fallo del alternador, correa de accesorios rota …    

El voltaje de la batería o el aportado por el alternador se mantiene en el circuito eléctrico, lo que varía es la velocidad de circulación, intensidad.

La carga de la batería se mide por la intensidad que puede aportar, amperios, y se indica en sus características que informan de cuánto puede suministrar en función del tiempo.

Con el alternador “inteligente”, este recarga a batería en retenciones o frenadas pero no al acelerar si la carga de la batería es suficiente, y el sistema “stop & start”, para el motor en retenciones de tráfico y lo arranca al iniciar la marcha sin que lo haga el conductor.

Con estos sistemas se producirían fluctuaciones de tensión (voltaje) que alterarían el funcionamiento de diversos componentes eléctricos, se evita con un regulador de tensión en la salida de la batería que la mantiene constante.

Ordenador de a bordo

En diferentes situaciones de uso del automóvil, entre estas los viajes, es útil conocer diferentes datos sobre aspectos relacionados y que afectan a varios detalles que se han de tener en cuenta.

Con los datos disponibles por los distintos sistemas se le pueden ofrecer al conductor diversas informaciones de utilidad, y se suelen incluir en el ordenador de abordo con funciones de información seleccionables, veamos seis de las más habituales.

Estas secuencias de información se van produciendo tras la puesta a cero que reinicia todas estas, o cada una según la configuración.

Distancia recorrida en km

  • Se obtiene la información del cuentakilómetros que a su vez la recibe desde el diferencial por la sirga o del ABS por los captadores de ruedas

Autonomía con el consumo medio memorizado

  • Indica los km que se pueden recorrer manteniendo el consumo
  • Se basa en la distancia recorrida, consumo en l/100 km y tiempo transcurrido
  • La información de consumo de combustible es aportada por el nivel en el depósito o por el combustible inyectado (control electrónico de inyección) mucho más preciso

Consumo medio

  • Indica los l/100 km durante el recorrido, con las informaciones del punto anterior

Consumo instantáneo

  • Indica el consumo en l/100 km en cada momento con informaciones del combustible inyectado, por lo que va variando continuamente al acelerar y decelerar
  • Se observa que al decelerar llega a indicar 0,0 l/100 km, pues en retenciones se corta la inyección de combustible
  • En algunos países esta función no se incluye para evitar distracciones, se suele mirar más al acelerar, y también porque puede asustar al ver cifras muy altas al acelerar en frío, de hecho se suele limitar el valor leído a dos o tres veces el consumo medio

Velocidad media

  • En km/h con informaciones de distancia recorrida y tiempo

Tiempo transcurrido

  • Con datos del control del tiempo, representado por un reloj

Como se ha comentado, estas informaciones se dan desde la última puesta a cero de todas o cada una independientemente.

Puede haber otras secuencias de información en el ordenador de a bordo, una habitual es cuánto tiempo falta para terminar un recorrido memorizado manteniendo la velocidad media actual.

También se pueden comunicar o integrar estas informaciones en el sistema de navegación.

Sensores para las informaciones de los instrumentos del cuadro

Las informaciones para el funcionamiento de los instrumentos del cuadro que hemos visto se obtienen mediante sensores de diferentes características, vamos a ver los más habituales:

Revoluciones por minuto

  • Indica la velocidad del motor en RPM
  • La información que se ha representado es mediante un sensor electromagnético que detecta la secuencia de paso del dentado del volante motor, u otro elemento que gire con el cigüeñal

Se comentó que otra forma a dar esta información menos evolucionada era mediante una sirga mecánica que gira con el árbol de levas u otro elemento del motor.

Distancia recorrida

  • En kilómetros km
  • Se representan las dos formas de medición; mediante una sirga mecánica en el diferencial, o con los sensores electromagnéticos situados en las ruedas para el ABS y que detectan el paso del dentado de las coronas que giran con las ruedas

Tiempo transcurrido

  • Mide el paso del tiempo en diferentes unidades según las necesidades del sistema que las utilice, para los controles electrónicos; secuencias de inyección y encendido, ABS (control de tracción, de estabilidad …), ayudas avanzadas a la conducción ADAS y muchas otras se mide el tiempo en milésimas de segundo

Velocidad

  • En km/h, es la distancia recorrida en función del tiempo
  • Aportan los datos la medición de la distancia recorrida, representada en la imagen por una sirga mecánica desde el diferencial y un sensor electromagnético en rueda del ABS, y tiempo representado por un reloj

Temperatura del motor y del aceite

  • Vemos un motor con sus sistemas de refrigeración por líquido y de engrase
  • El sensor de temperatura del motor está en la salida de la culata al radiador, y el del aceite en el cárter
  • Una escala eléctrica, es una resistencia, recibe electricidad por un lado y sale por el otro el resultado de la medición de temperatura
  • Un sensor se desplaza sobre la escala de medición según varía la temperatura, de esta forma se aporta la información a los respectivos instrumentos del cuadro
  • Este tipo de sensor de temperatura se denomina termo resistencia, es decir la resistencia que opone al paso de la electricidad depende de la temperatura

Nivel de combustible

  • Se indica el litros o más habitualmente en tramos como se ve en la imagen
  • Por una escala de medición, es una resistencia eléctrica, con entrada de electricidad y salida de la medición, se desplaza una guía solidaria al aforador de nivel de combustible
  • Según la posición de la guía así será el valor eléctrico de salida de la escala de medición que informa al indicador de nivel

Presión de aceite y de sobrealimentación

  • Ambos se dan en kg/cm2 o bares y se indican en sus respectivos manómetros
  • Disponen de sus escalas de medición, resistencias eléctricas, con entrada de electricidad y salida de la medición a cada instrumento de presión, manómetro
  • La presión se detecta mediante unos sensores que varían de posición sobre la escala de medición
  • Se representan unos pistones solidarios a unas guías que se desplazan sobre las escalas
  • Los pistones están dentro de unos cilindros con unos muelles, la presión de empuje de la presión, del aceite o del aire, sobre cada pistón comprime proporcionalmente los muelles desplazando los pistones – guías sobre las escalas, que por sus salidas eléctricas informan a sus respectivos instrumentos del cuadro de la presión medida
  • Estos sensores de presión se denominan mano resistencias, pues aportan información eléctrica en función de la presión

Amperímetro

  • Indica la intensidad de circulación de la electricidad, amperios por segundo
  • Su conexión en el circuito eléctrico es en serie, se sitúa en el cable que va del alternador a la batería y en el que sale de la batería al circuito eléctrico del automóvil, detectando el paso de la electricidad
  • Los valores negativos en la escala del instrumento indican que la electricidad sale de la batería y se está descargando
  • Si los valores son positivos es que la electricidad es aportada por el alternador, que puede recargar la batería

Voltímetro

  • Informa de la tensión o voltaje en el circuito eléctrico
  • Mide la diferencia de potencial en voltios V entre los bornes + y – de la batería, conectándose a cada uno de estos en paralelo, es como el potencial de fuerza eléctrica que puede suministrar la batería
  • Con el motor en marcha, el voltaje del circuito eléctrico medido en paralelo en los bornes + y – de la batería ha de estar entre 13,5 y 14,5 V

Como complemento de información proponemos un símil didáctico entre par, potencia, voltaje e intensidad:

  • En el motor térmico el par es la “fuerza” y las RPM la “velocidad” del motor. De su producto; se obtiene la potencia térmica t; Potencia t = Par X RPM
  • En el circuito eléctrico la “fuerza” es la tensión o voltaje y la “velocidad” es la intensidad en amperios X segundo. De su producto se obtiene la potencia eléctrica e; Potencia e = Voltaje X Intensidad

Se ha explicado didácticamente como se obtienen las informaciones para los diferentes instrumentos del cuadro del automóvil.

La tendencia es que no sean demasiados para no restar atención al conductor.

En los coches prestacionales sí se dispone de esos, también en vehículos pesados por sus condiciones severas de trabajo, ya lo hemos anticipado.

Otra tendencia, es ofrecer las informaciones complementarias mediante menús seleccionables y en formato digital.

No queda mucho tiempo para que el motor térmico que emite CO2 circulando sea sustituido por otras energías que no lo generan, y seguirán siendo necesarios instrumentos del cuadro de información según las tecnologías utilizadas.

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