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¿Cuál es la mejor bujía para tu motor?

18 Julio, 2013, modificada el 19 Julio, 2013 por

Los motores de gas y gasolina, a diferencia de los diésel, necesitan de un método que inicie el proceso de combustión del carburante en el cilindro. A lo largo de los años, este sistema de encendido ha variado mucho, aunque la base de funcionamiento sigue vigente. Sin embargo, puede que esto cambie en muy poco tiempo…

¿Cuál es la mejor bujía para tu motor?9

La diferencia básica entre los motores diésel y los de gasolina (o gas, alcohol, etc…) es que mientras en los de gasóleo el combustible arde de forma espontánea debido a la presión, en los de explosión -así se denominan realmente- el carburante explota tras iniciarse el proceso con una chispa.

Los propulsores de ciclo diésel funcionan debido al mismo fenómeno que hace que cuando inflamos la rueda de una bicicleta, la bomba se caliente. Cuando comprimimos un gas, éste aumenta de temperatura. Si el gas es aire, no pasa nada, pero si añadimos un combustible (gasóleo, petróleo, fuel, aceite…) y la presión se incrementa lo suficiente, la temperatura sube hasta hacer que la mezcla sea inflamable y arda de manera espontánea. Las mecánicas diésel, así, cuentan con un alto grado de compresión para iniciar este proceso.

El problema con los motores de gasolina (y GLP, etc) es que el combustible no es tan estable como en los diésel y no siempre arde a la misma presión, por lo que la compresión del propulsor está siempre por debajo de la presión de ignición para evitar auto encendidos descontrolados. En una mecánica de ciclo Otto, con el fin de que el carburante se inflame en el momento preciso es necesario iniciar la combustión con una chispa: además de un sistema de alimentación de combustible, necesita un sistema de encendido o ignición.

Cómo funciona el sistema de ignición

Básicamente, los mecanismos de encendido constan de los siguientes elementos:

  • Sistema de encendido con distribuidor, Wiki Commons9
    El sistema de encendido por distribuidor aún existe.

    Bujía: es un electrodo en el que se produce una chispa. Va montada en la culata, en la cámara de combustión. Aunque no han evolucionado mucho a lo largo de los años y parecen muy simples, son un elemento de alta tecnología y precisión.

  • Transformador de alta tensión: para que la corriente salte de un extremo a otro de la bujía, necesitamos alta tensión. La bobina eleva los 12 V de la batería hasta los 20.000 V o 40.000 V en la bujía. Aunque siempre ha sido una bobina, éste elemento sí se ha desarrollado bastante con los años.
  • Sistema de control del momento de encendido: la chispa tiene que saltar en el instante preciso, no sirve de nada si lo hace demasiado pronto o demasiado tarde. Es, con diferencia, donde más cambios se han dado a lo largo de la historia.

Bosch y la magneto

Aunque para muchos Bosch es un fabricante de taladros y electrodomésticos, esta fundación alemana es el gran gigante de la industria del automóvil y su logotipo es, precisamente, una representación esquemática de su gran invento: la magneto.

Magneto, Wiki Commons9
Así eran los primeros distribuidores de encendido por magneto.

En los primeros motores, el sistema que proporcionaba la alta tensión necesaria para el encendido era un generador eléctrico llamado magneto, ya que empleaba el campo magnético de unos imanes montados en un rotor que, al girar, inducía una corriente en una bobina de hilo de cobre. Básicamente es como la dinamo de la luz de la bicicleta, pero capaz de originar unos 15.000 voltios en lugar de los 6-12 V de la dinamo. Funcionaba muy bien, pero su producción era muy cara y exigía un elevado ajuste y mantenimiento periódico.

Encendido por contactos y distribuidor

Más o menos en los años 30 del siglo XX, la magneto fue dejando paso a los sistemas de encendido por contactos y bobina. Se basan en un interruptor que se abre y cierra sincronizado con el giro del motor. Aunque no es una corriente alterna, es intermitente (pasa cuando se cierra el contacto y para cuando se abre), por lo que varía su campo magnético y puede inducir una corriente en un conductor. Lo que se conoce como bobina de encendido en realidad son dos bobinas, una de baja tensión y otra de alta, enrolladas una sobre la otra. Cuando los contactos abren y cierran, la corriente de baja tensión induce otra de alta tensión en la bobina que está conectada con las bujías.

El interruptor que abre y cierra el paso de la corriente es lo que se suele conocer con el nombre de “platinos“: estaba realizado en ese material para soportar las chispas que se producen al abrir y cerrar el contacto.

Con el fin de que que la bobina descargue su alta tensión en la bujía correspondiente y en el momento oportuno, aparece el distribuidor, también conocido como delco (en realidad, este nombre es el de una marca). Se trata de un contacto rotativo que, a medida que gira, conecta la bobina con los distintos bornes que van a cada una de las bujías del motor.

Magneto, Wiki Commons9
Los encendidos por magneto eran eficaces, pero complejos y caros.

Con los años, el distribuidor ha ido mejorando, incorporando sistemas de avance de encendido (la chispa  debe saltar un poco antes a medida que subimos de revoluciones), cortes de encendido por exceso de revoluciones, etc.

El sistema de encendido por platinos tiene tres limitaciones:

  • La tensión de la bobina no puede ser muy elevada, ya que los platinos se quemarían.
  • Los platinos necesitan de un ajuste y limpieza periódicos.
  • Para evitar el perlado y elevar más la tensión, los platinos precisan un condensador que se carga instantáneamente con el pico de tensión que se produce al abrir el contacto. Se descarga, también de manera instantánea, en la bobina. En corriente continua se produce un fenómeno conocido como “golpe de ariete eléctrico”. Ocurre porque los electrones tienden a seguir circulando por el conductor y cuando se interrumpe su paso, “se amontonan”, elevando momentáneamente la tensión, lo que produce una chispa. Esto hace que el condensador se cargue con unos 36 V, en lugar de los 12 V que hay en los platinos. Este “pico” aumenta notablemente la tensión de alta de la bobina.
  • Para solucionar estos inconvenientes, llegamos al siguiente hito en la evolución de los sistemas de ignición: el encendido electrónico. En lugar de un contacto mecánico que se abre y cierra con una leva, en el distribuidor se monta un dispositivo electrónico (los hay inductivos, ópticos, magnéticos…) que cumple con el papel de los platinos, pero de forma más precisa y sin desgaste. Además, hace innecesaria la presencia del condensador. Gracias al encendido electrónico, las bobinas de alta tensión pueden llegar hasta los 20.000 voltios.

Encendido electrónico sin distribuidor y encendido directo

El siguiente hito en el mundo de los sistemas de encendido fue eliminar el distribuidor para mejorar el rendimiento. En lugar de una única bobina que tiene que repartir su alta tensión a cada bujía, se monta una bobina por bujía: ya no hace falta el distribuidor. Uno de los primeros automóviles que empleó este método fue el Citroën 2 CV, pero era un sistema tan simple que las dos bobinas se cargaban y descargaban siempre, aunque ese cilindro no estuviese en la fase de explosión. Se conoce como encendido por chispa perdida (ya que una de cada dos igniciones no sirve para nada).

Trionic Saab, Rubén Fidalgo9
El sistema de encendido directo de Saab Trionic unifica la gestión de la inyección y el encendido de forma extraordinaria.

Tener una bobina para cada bujía aporta una ventaja añadida, ya que se eliminan los cables ente ambos elementos (producían pérdidas). Una vez más, se puede elevar la tensión y la potencia de la chispa gracias a los sistemas de encendido directo. Actualmente, las tensiones de encendido alcanzan los 40.000 voltios.

Encendido e inyección se unen

Gracias a los avances en la electrónica se ha concentrado en una sola unidad de mando el control del momento y tiempo de inyección y el de encendido, optimizando el rendimiento de manera espectacular. Dependiendo de parámetros como las revoluciones, la posición del acelerador, la presión del turbo y la atmosférica, la temperatura ambiente e incluso la calidad de la gasolina, los sistemas de inyección modernos calculan de forma precisa el instante exacto en el que debe saltar la chispa… e incluso producen más de una chispa.

Dentro de estos dispositivos destaca el ideado por Saab en los años 90, denominado Trionic. Este sistema de inyección-encendido tiene la característica única de calcular la cantidad de gasolina que hay en la cámara de combustión midiendo la conductividad del aire en la misma. Para saber ese valor, antes de saltar la chispa manda una corriente de media tensión a las bujías y mide la caída de dicha tensión, calculando la mezcla de gasolina teniendo en cuenta la mayor o menor conductividad del aire en la cámara de combustión. Optimiza tanto el rendimiento que los BMW M3 y M5 lo han empleado para superar las normas anticontaminación.

De la bujía al CIS de Federal Mogul

ACIS Federal Mogul, Federal Mogul9
El sistema ACIS ioniza el aire gracias a sus 72.000 voltios.

Desde el principio de los tiempos, los motores han contado con una bujía en la cámara de combustión y su forma básica ha permanecido casi inalterada: un cuerpo de cerámica aislante, un núcleo conductor y un electrodo conectado a masa a través de la rosca que fija la bujía a la culata.

Su aparente sencillez hace que sean un elemento subestimado por muchos conductores, sin saber que gran parte del rendimiento (e incluso posibles averías) de su coche dependen del montaje de la bujía correcta y su mantenimiento. Según la separación entre el núcleo conductor y el exterior de la rosca de la bujía, varía su grado térmico, ya que disipa mejor -si hay más distancia- o peor el calor. Cada motor necesita una bujía con un grado térmico determinado. Si montas unas demasiado calientes, se pueden producir autoencendidos que provocarían la rotura de una biela. Si son demasiado frías, pueden romperse y caer dentro del cilindro o provocar fallos de encendido.

Además de las bujías, entre los años 60 y 80 se popularizaron los llamados inflamadores. La chispa, en lugar de saltar entre el electrodo y el núcleo, lo hace entre unas pequeñas láminas alrededor del núcleo, formando una especie de corona eléctrica. Algunos motores se diseñaron para este tipo de bujías y su rendimiento depende en gran medida de su montaje.

Las bujías de varios electrodos (2, 3 e incluso 4) son bastante frecuentes; permiten chispas más fuertes, pero tienen un gran inconveniente: tapan parte de la chispa -cuanto mayor sea la superficie de ésta, mejor se quema el combustible-. Así llegamos a lo que todo apunta que será el futuro: la corona de encendido de Federal Mogul.

Encendido ACIS de Federal Mogul

Advanced Corona Ignition System, eso significan las siglas ACIS del nuevo dispositivo que parece que revolucionará los sistemas de encendido en los próximos años.

En lugar de una bujía convencional, el método ACIS transforma una corriente continua intermitente de 12 V y 1MHz de frecuencia para ser capaz de inducir 72.000 V en la nueva “bujía”. Este tremendo voltaje se concentra en las 4 puntas del núcleo pero, en lugar de producir una chispa al uso, la tensión es tan alta que ioniza el aire de la cámara de combustión, generando una especie de “fuego de San Telmo“. Es algo así como convertir en una chispa eléctrica todo el aire en el cilindro. Al aumentar tanto la superficie de contacto de esta chispa con el combustible, el rendimiento se incrementa de manera considerable. Según las pruebas realizadas por Federal Mogul, han conseguido reducir el consumo y las emisiones de un motor 1.6 turbo en un 10%.

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Rubén Fidalgo

3 Comentarios

PACO 24 Diciembre, 2013

EL DIESEL ES PASADO.

Supremacia hibrida 29 Enero, 2016

Yo puedo decir que los eléctricos son mejores pero no, su autonomía no es buena. A si que los motores son y serán lo mejor para trasladarse sin esfuerzo y como consiguiente este articulo abre un poco mas sobre la mequanica de el gran rompe cabezas que es un motor. A si que muchas gracias y digamos si a ecología y avances que hagan que el humano sea mejor humano. Gracias…

Rubén Fidalgo 29 Enero, 2016

Hola Supremacia híbrida, muchas gracias por tu comentario y por leernos. Un saludo.

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