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La bujía
Es cierto que las bujías
de encendido son pequeñas y
baratas, pero están en la "linea de fuego" y no todas son
iguales en su construcción, por eso es necesario su correcto uso
y selección.
Este diminuto pero importantísimo dispositivo, es el encargado
de generar la chispa que comenzará el encendido del combustible
dentro del cilindro en el motor
de gasolina,
por
lo que en esencia, constituye una prolongación del cable procedente de
la bobina de alta tensión. La bujía está montada de manera roscada y
atraviesa el cuerpo del
motor hasta el interior del
cilindro, y allí presenta uno más electrodos centrales que están
conectados al cable de alta tensión. El cuerpo de la bujía se conecta a
su vez al segundo polo
eléctrico, es decir, tierra, presente en el cuerpo metálico del motor y
que se conduce a través de la rosca y el cuerpo de la bujía. Entre
ambos elementos salta una
chispa, cuando el voltaje se eleva lo necesario (hasta más de 20,000
voltios).
El dibujo de la figura1
muestra como se instala la bujía para hacer su trabajo en el
motor. La bujía está representada en verde, en el extremo
superior se conecta al cable de salida de la bobina de alta tensión,
usualmente procedente del distribuidor, y en el
extremo
inferior, se produce la chispa que salta entre dos electrodos como
hemos mencionado y que
veremos con más detalles
más adelante. Este salto se produce dentro de la cámara de
combustión del motor
para producir el encendido de la mezcla de aire y combustible.
El montaje de la bujía al
motor se realiza a través de
una unión roscada estanca, con el uso de una junta o empaque, o
con un asiento cónico.
Estructura de la
bujía clásica
Figura 1.
Figura 2.
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Una bujía como la mostrada en la figura 2 durante el ciclo de trabajo
del
motor, está en contacto por su extremo inferior
primero con la mezcla de aire y combustible frío que entra al
cilindro, luego con los gases y partículas incandescentes de la
combustión en un ambiente oxidante, y finalmente con los gases y
partículas calientes del escape. Esto supone que:
1.- La bujía
tiene que adaptarse a los constantes cambios de temperatura.
2.- Debe ser
lo suficientemente refractaria para soportar temperaturas muy altas.
3.- Debe soportar la
erosión producida por las
partículas incandescentes que se mueven a gran velocidad en el
cilindro
4.- Debe ser
resistente al ambiente corrosivo generado
por los
gases calientes en
presencia de oxígeno
del aire de la mezcla.
5.- Como si todo esto
fuera poco, debe mantener su aislamiento eléctrico entre el
electrodo central y el lateral en todas condiciones, para impedir las
fugas de electricidad y generar una chispa potente y sin
pérdidas.
Para poder cumplir todas estas exigencias se apela a materiales
especiales que pueden trabajar sin fallo por largo tiempo.
La figura 2
muestra una bujía simple seccionada para ver sus
elementos internos.
En un cuerpo de acero
hueco roscado exteriormente en el extremo
inferior y provisto de un hexágono de apriete, se coloca un
aislador de cerámica (porcelana) que ocupa todo el interior y se
prolonga hacia arriba cubriendo un núcleo conductor que va
desde una terminal de conexión para el cable del distribuidor
(arriba) hasta un pequeño conductor inferior, nombrado en la figura
como
electrodo central, hecho de un material resistente a la corrosión
(aleaciones de níquel)
capaz
de
soportar
la inclemencias del
ambiente.
El aislador de cerámica es monolítico, y se coloca dentro
del cuerpo de acero, asentado sobre una junta refractaria en el apoyo
inferior en el cambio de sección a la parte roscada. Este
aislador cubre todo el electrodo central, incluyendo el inserto
anticorrosivo final, del cual solo sobresale una pequeña
porción. Entre esta porción sobresaliente y el electrodo
de tierra soldado al cuerpo de acero y construido también de
material resistente al ambiente de trabajo, salta la chispa de
ignición del combustible en la cámara de
combustión.
El alto
voltaje es caprichoso
Desde hace bastante tiempo, los conductores más experimentados se
dieron cuenta que en muchos casos, una bujía que ha dejado de
funcionar, vuelve al trabajo cuando previamente la chispa ha tenido que
saltar un espacio de aire, así en el pasado, cuando los cables
de bujías erán metálicos, fueron comunes los casos
de
conductores que han quitado uno de los botones plásticos de su
ropa, han cortado el cable a la bujía defectuosa, han desnudado
del forro un pequeño tramo de cada extremo del corte y colocado
estos, por huecos diferentes del botón de manera de mantener un
espacio entre ellos. Esta nueva ubicación de los extremos de los cables
ha hecho que la bujía vuelva a
funcionar. Tal comportamiento "extraño" del alto voltaje
inducido en el encendido, ha hecho que algunos fabricantes de
bujías lo hayan incorporado internamente a sus producciones.
El voltaje
inducido no es fijo
El voltaje inducido por el sistema
de encendido no es un pico de
voltaje instantáneo de valor fijo que hace saltar la chispa.
Este voltaje se genera en un circuito formado por una bobina de
inducción y un condensador (circuito LC), por lo que el voltaje
generado es en realidad un valor oscilante a frecuencia elevada. Esta
oscilación del voltaje convierte el cable de la bujía en
un potente
generador de ondas electromagnéticas
al aire, estas ondas pueden producir una
indeseable interferencia
en el funcionamiento del radio del vehículo.
Para resolver este asunto, o bien el cable, o bien la bujía,
están dotados de una elevada resistencia
eléctrica que
amortigua rápidamente la oscilación, eliminando la
generación de ondas de radio al aire. Esta resistencia elevada
no influye en el pico de voltaje necesario para el salto de la chispa.
Una bujía más terminada
En la figura 3 se muestra la sección de dos tipos diferentes de bujía.
Figura 3.
Figura 4.
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A la izquierda está la bujía de núcleo de cobre convencional y a la
derecha una bujía a la que se le ha colocado una resistencia supresora
adicional para aumentar la efectividad de la chispa, y además
amortiguar la onda de voltaje que interfiere con el radio. Observe que
la resistencia está alejada de la zona más caliente de la bujía a
través de un trozo de conductor de cobre.
En la búsqueda de mayores prestaciones, los fabricantes de bujías han
elaborado verdaderos complejos tecnológicos, cuyas "bondades" son
objeto de una feroz propaganda que atrapa muchos incautos que pagan
verdaderas fortunas en sus bujías sin la menor necesidad de ello.
Generalmente una bujía convencional, con el grado térmico adecuado
(como veremos maá adelante) es adecuada para la mayor parte de los
vehículos de serie con trabajo normal, y solo en casos especiales hay
que recurrir a bujías especiales.
El calor en las
Bujías
Dada la ubicación, el extremo de los electrodos de la bujía
está en contacto con los gases incandescentes de la
combustión y del escape durante una parte del ciclo de trabajo
correspondiente del motor, este contacto evidentemente calienta la
bujía. La parte roscada de ella, está en íntimo
contacto con las partes metálicas del motor que se refrigeran
con agua, por lo que su temperatura no puede subir mucho más
allá de la temperatura del motor.
No obstante, el electrodo central que está cubierto en su mayor
parte por el aislamiento cerámico, no tiene una vía
rápida por donde disipar el calor recibido de la
combustión y se calienta notablemente, especialmente cuando el
motor gira a altas velocidades con los que los intervalos de
calentamiento son mucho más frecuentes por unidad de tiempo.
Este calentamiento es hasta cierto punto deseable, porque ayuda a la
combustión de los sedimentos de combustible y partículas
semi-carbonizadas que se depositan en el aislamiento durante el trabajo
del motor, y que pueden llegar a producir una capa conductora sobre el
aislamiento, que pone en corto-circuito el electrodo central con el
cuerpo metálico interior de la bujía haciendo desaparecer
la chispa.
Sin embargo, el valor final de temperatura que puede alcanzar el
electrodo central no puede crecer hasta poner en peligro la integridad
de la cerámica que lo recubre, o ponerlo incandescente, lo que
tendría el negativo efecto de producir la pre-ignición
del combustible con la consecuente tendencia del motor a girar en
sentido contrario. Es necesario entonces controlar la temperatura, ni
muy fría ni muy caliente, pero.... como el automóvil es
una máquina muy versátil que lo mismo se usa como coche
de reparto con constantes paradas y arrancadas que tienden a mantener
las bujías muy frías, o como vehículo de
tránsito a alta velocidad por autopistas por largos
períodos de tiempo, la solución de la disipación
de calor en las bujías es una situación de compromiso.
Por tal motivo los fabricantes de bujías las producen
aparentemente iguales pero con diferente capacidad para disipar el
calor (grado térmico).
Cuando las condiciones de uso de un automóvil se aparta
notablemente de las condiciones promedio o el motor empieza a presentar
síntomas de desgaste o deterioro prematura de las bujías, es posible, y
hasta necesario, utilizar
unas bujías con grado térmico diferente a las
bujías de serie.
En figura 4
puede verse
un esquema de como se transfiere el calor desde el electrodo central a
la parte roscada (fría) de la bujía.
El calor entra a la bujía por el extremo inferior que
está en contacto con la combustión, las flechas rojas
indican el camino que debe seguir este calor para llegar a la parte
fría de la bujía. Un cono de aislante cerámico más
profundo reduce notablemente las posibilidades de disipación,
mientras que el mismo cono más corto la aumenta en mucho. Por este
sencillo
método se controla el valor de la temperatura final del electrodo
central a un valor dentro de los rangos adecuados de trabajo para
evitar la avería de la cerámica central por excesiva
temperatura, o que se ponga incandescente el saliente metálico,
pero que sea suficiente para que se quemen las partículas
depositadas sobre la cerámica.
La bujía
como elemento de diagnóstico
Una inspección visual de las bujías usadas puede
suministrar importante información sobre la adecuidad de su
grado térmico, e incluso sobre el estado del motor. Veamos.
Las imágenes siguientes muestras vistas de bujías usadas, así
como un comentario de la posible causa de fallo en cada caso y su
posible solución.
Caso 1:
De este modo debe lucir
una bujía funcionando en buenas condiciones, observe que la
cerámica y electrodo centrales están limpios de
depósitos extraños, lo que indica que los
depósitos que se han producido durante el trabajo del motor se
han quemado sobre la superficie, sin producir sedimentos carbonizados
conductores.
Una pátina de color amarillo sobre la porcelana, producida por
cenizas pétreas indica buena temperatura de trabajo.
Caso 2:
Esta bujía ha
estado funcionando por mucho tiempo, observe el desgaste por
erosión y los bordes redondeados del electrodo metálico
central, así como el color oscuro de la porcelana debido a la
gruesa capa de cenizas. Esta capa de cenizas también puede verse
sobre el electrodo de tierra. Puede suponerse de buen grado
térmico a juzgar por el largo período de trabajo sin
fallos.
Debe ser sustituida por una nueva bujía.
Caso 3:
En esta bujía puede
apreciarse una gran capa de depósitos de cenizas en un
período de trabajo no muy prolongado (no hay desgaste notable
del electrodo central). Este problema es común con el uso de
combustibles con muchos residuos de cenizas o a la penetración
de mucho aceite con aditivos al cilindro. El grado térmico
parece adecuado.
Pruebe cambiando el tipo de gasolina, y revisando las posibles entradas
de aceite a la cámara de combustión.
Caso 4:
Una capa de aceite
cubriendo el interior de la bujía, denota que el grado
térmico de la bujía es demasiado frío y/o que
está entrando abundante aceite al cilindro.
Revise las posibles averías del motor en cuanto a las posibles
entradas de aceite por las guías de las válvulas o los
anillo del pistón. Cambie a un grado térmico mas caliente.
Caso 5:
La formación de
depósitos semi-carbonizados en las partes activas de las
bujías pueden poner en corto-circuito ambos electrodos y
desactivar la chispa. Este es un fenómeno en ocasiones
accidental, especialmente en el tránsito urbano intenso.
La solución puede ser retirar el sedimento o cambiar la
bujía, puede probarse si el incremento del grado térmico
a uno más caliente hace que este fenómeno sea improbable.
Caso 6:
Típico de la
bujía de muy alto grado térmico, el cono de
cerámica perfectamente blanco y los bordes erosionados
irregularmente del electrodo central indican que trabaja a temperatura
muy alta. Se puede suponer un fallo prematuro de la bujía.
Debe cambiarse a un grado térmico mas frío.
Caso 7:
La rotura del cono de
cerámica y el desgaste total del electrodo central es un
fenómeno común cuando el motor funciona detonando con
mucha frecuencia, los grandes incrementos de presión erosionan
el electrodo y rompen la porcelana.
Revise la puesta a punto del encendido y/o aumente el octanaje de la
gasolina que usa.
Caso 8:
Esta bujía trabaja
tan caliente que los electrodos se tornan incandescentes y se erosionan
en el punto de contacto de la chispa que los semi-funde. Seguramente se
ha producido durante el funcionamiento del motor la pre-ignición
del combustible.
Ponga bujías mas frías, revise la puesta a punto del
encendido o la calidad de la mezcla de aire y combustible,
probablemente sea muy pobre.
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