Una bujía es un componente esencial en los motores de combustión interna, ubicado en la culata del motor. Su función principal es iniciar la combustión de la mezcla de aire y combustible dentro del cilindro mediante una chispa eléctrica generada por un arco de corriente.
Actúa como un dispositivo eléctrico que convierte la energía de la bobina de encendido en una chispa que inflama la mezcla comprimida, lo que permite la explosión que impulsa el motor.
Las bujías son, en términos simples, conductores eléctricos que reciben una diferencia de potencial proveniente de la bobina de encendido, transmitiéndola al interior del cilindro. Además de iniciar la combustión, también cumplen la función de disipar el calor generado durante este proceso, ayudando a mantener la temperatura óptima dentro del motor.
El diseño de una bujía incluye un electrodo central aislado, que está conectado por un cable fuertemente aislado a un circuito exterior de la bobina de encendido. Este electrodo se sitúa frente a un terminal conectado a tierra en la base de la bujía, formando un espacio de chispa dentro del cilindro, donde se produce la ignición.
Funcionamiento de la bujía
El funcionamiento de la bujía está basado en la ley de Lorentz, donde la corriente eléctrica y el campo magnético interactúan para generar una chispa. Cuando los electrones fluyen desde la bobina de encendido, se crea una diferencia de voltaje entre los electrodos central y lateral de la bujía.
En condiciones normales, la mezcla de aire y combustible en el cilindro actúa como aislante, lo que impide el paso de la corriente. Sin embargo, a medida que el voltaje aumenta, la estructura de los gases entre los electrodos cambia, y cuando el voltaje excede la resistencia dieléctrica de los gases, estos se ionizan.
El gas ionizado se convierte en conductor, permitiendo que los electrones fluyan a través del espacio entre los electrodos, lo que genera una chispa que enciende la mezcla de aire y combustible. Para que esta chispa se produzca correctamente, las bujías requieren un voltaje superior a los 20,000 voltios, lo que asegura una ignición eficiente. Debido a su ubicación en el motor, las bujías también sirven como indicador del estado del motor y pueden señalar problemas de rendimiento o necesidad de mantenimiento.
Grado térmico de una bujía
El grado térmico de una bujía es un parámetro que determina su capacidad para disipar el calor generado durante la combustión. Este grado térmico depende del material aislante que recubre el electrodo central, generalmente porcelana, y juega un papel importante en la eficiencia del sistema de refrigeración de la bujía.
El grado térmico de la bujía influye directamente en su rendimiento. Una bujía de "grado frío" tiene una mayor capacidad para disipar el calor, lo que la hace ideal para motores que operan a altas velocidades o con un alto rendimiento térmico. En cambio, una bujía de "grado caliente" disipa menos energía y es más adecuada para motores de baja potencia, donde las temperaturas son más bajas.
Calibración de las bujías
Para garantizar un funcionamiento adecuado del motor, es esencial que las bujías estén correctamente calibradas. Un calibrado adecuado de la bujía mejora la combustión, reduce el consumo de combustible y optimiza la expulsión de gases. Uno de los aspectos clave en la calibración es la distancia entre los electrodos, que debe ser la especificada por el fabricante. Si esta distancia no se respeta, el flujo de corriente será deficiente, lo que podría resultar en una ignición ineficaz o incluso en el fallo del motor.
Una forma de mantener las bujías en buen estado es limpiarlas y limar los electrodos periódicamente, para garantizar que no haya acumulación de residuos que puedan interferir con el funcionamiento. Además, es importante revisar la distancia de los electrodos antes de volver a colocar la bujía en el motor, para asegurar que la chispa se genere correctamente.
Tipos de bujías
Las bujías se clasifican según varios parámetros, como la resistencia, el tamaño del arco de corriente o el tipo de material. Entre los tipos más comunes se incluyen:
- Bujías con resistencia desnuda: La resistencia es visible y está expuesta.
- Bujías con resistencia protegida: La resistencia está cubierta con una funda para mejorar la transmisión de calor.
- Bujías con resistencia antiparasitaria: Similar a las protegidas, pero con una resistencia adicional para eliminar las interferencias electromagnéticas.
- Bujías de apertura normal: El arco de corriente salta hasta 0,9 mm.
- Bujías de apertura grande: El arco de corriente puede alcanzar hasta 2,05 mm, lo que requiere bobinas de alta tensión para producir la chispa.
- Bujías de platino o iridio: Más resistentes y con una menor conductividad eléctrica, pero con un electrodo central más eficiente para generar la chispa.
- Bujías de cobre: Son las más comunes y económicas.
- Bujías para motores de gasolina: Tienen características similares a las de cobre y son las más utilizadas en vehículos de gasolina.
- Bujías para motores diésel: Están diseñadas para soportar altas temperaturas y transferir calor directamente a la cámara de combustión.
- Bujías para motores a gas: Usadas en motores de Gas Natural Comprimido (GNC) y Gas Licuado del Petróleo (GLP). Están cubiertas con níquel para resistir la oxidación y soportar una mayor tensión de ignición.
Cada tipo de bujía está diseñado para cumplir con las necesidades específicas del motor y garantizar un rendimiento óptimo bajo diferentes condiciones de operación.
Bujías para motores diésel
En los motores diésel, las bujías no se utilizan para encender la mezcla de combustible, como ocurre en los motores de gasolina, sino que cumplen una función diferente. Estas bujías, conocidas como bujías de precalentamiento, tienen la misión de calentar el aire dentro de los cilindros antes de que el motor arranque, especialmente en condiciones de bajas temperaturas.
Debido a que los motores diésel funcionan por compresión, donde el aire se calienta por la alta presión antes de que se inyecte el combustible, las bujías de precalentamiento facilitan este proceso al reducir la cantidad de esfuerzo necesario para que el motor arranque, ayudando a la correcta atomización del combustible y su combustión en los momentos iniciales.
A diferencia de los motores de gasolina, que dependen de una chispa generada por la bujía para encender la mezcla de aire-combustible, los motores diésel funcionan mediante la autoignición debido a la alta temperatura alcanzada por la compresión del aire en el cilindro.
Las bujías de precalentamiento son particularmente útiles en condiciones frías, donde la temperatura interna del motor puede ser insuficiente para la autoignición del combustible. En estos casos, las bujías se activan para elevar la temperatura del aire en los cilindros y garantizar un arranque suave y eficiente del motor diésel.