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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL
BUJÍAS Y CABLES DE BUJÍAS
Todos los sistemas de encendido del automotor utilizan algún tipo de dispositivo para excitar el devanado primario de la bobina mediante la conmutación de corriente. Un dispositivo de disparo funciona como un interruptor. El circuito del sistema de encendido está cerrado cuando el interruptor se cierra, y cuando esto ocurre, la corriente fluye desde la fuente de alimentación al transformador. Cuando se abre el interruptor, el circuito se abre y el flujo de corriente se detiene inmediatamente. Cuando la corriente se detiene, el campo magnético en el transformador colapsa, produciendo el voltaje necesario para encender la bujía.
Ver : Motores de explosión
Imagínese que usted está de pie cerca de un interruptor de la luz en su casa, presionando el interruptor de encendido y apagado. Cada vez que se activa el interruptor, la luz se enciende. Al presionar nuevamente el interruptor, la luz se apaga. Si sigue haciendo esto, usted obtendrá un patrón de conecta, desconecta, conecta, desconecta… Esto es muy similar a la acción del dispositivo de disparo en un sistema de encendido. El dispositivo de activación está conectado a un extremo del devanado primario de la bobina de encendido. Cada vez que el dispositivo de activación detiene el flujo de corriente en el devanado primario, la bujía produce una chispa. La bujía se mantiene disparando continuamente (cerca de 1.800 veces por minuto) por lo que el motor sigue funcionando.
En los automóviles modernos, los mecanismos de ignición utilizados varían mucho de un motor a otro. Hace unos años, el disparo era controlado por un conjunto de puntos de contacto. Un sistema que utiliza puntos de contacto se conoce como un sistema de encendido del tipo de punto o sistema de encendido convencional. Los puntos de contacto son simples contactos eléctricos que se abren y cierran según sea necesario para conectar o desconectar el bobinado primario.
Sin embargo, debido a que los puntos de contacto tienden a desgastarse y pueden soportar sólo una cantidad limitada de corriente, todos los automóviles modernos ahora utilizan dispositivos de ignición electrónicos. Un sistema que utiliza un dispositivo de ignición electrónico se denomina un sistema de encendido electrónico o sistema de encendido sin distribuidor (DLI). Dado que no hay ningún contacto físico entre los diferentes componentes de un sistema de encendido electrónico, las piezas no se desgastan o no necesitan ajuste. Además, los sistemas de encendido electrónicos pueden manejar más corriente que los sistemas de encendido convencionales. Esto permite que los sistemas electrónicos se desempeñen de forma fiable durante un largo periodo de tiempo.
La mayoría de los vehículos modernos además utilizan un sistema de control por ordenador para controlar el funcionamiento del motor. En estos vehículos, el sistema de encendido está normalmente conectado al sistema de control por ordenador. En un sistema de encendido controlado por ordenador, el dispositivo de activación electrónica envía información al ordenador a bordo. El equipo luego utiliza la información para activar y apagar la bobina de encendido en el momento adecuado. Un sistema de control electrónico puede variar con precisión el tiempo de encendido para que coincida con las condiciones reales de motores, lo que resulta en una mayor eficiencia y más potencia.
Resumiendo, sabemos que el dispositivo electrónico de encendido activa y desactiva la potencia en las bobina de encendido y esto produce una chispa en el cilindro en el momento adecuado. Una vez que la corriente en el bobinado primario se corta, el campo magnético colapsa y produce una alta tensión en el bobinado secundario.
Cables de Bujía
Los cables del sistema de encendido se pueden clasificar en dos tipos generales: cables primarios y cables secundarios. Los cables primarios llevan cargas de alta corriente a bajo voltajes desde la batería hacia los componentes de ignición. Estos cables están hechos de conductores de gran diámetro que están recubiertos con un aislamiento ligero.
En contraste, los cables secundarios se utilizan para transportar pequeñas cantidades de corriente, pero a muy altas tensiones. Por lo tanto, los cables secundarios están hechos de conductores de pequeño diámetro que están cubiertos con recubrimientos gruesos de caucho, plástico, o aislamiento de neopreno. La Figura siguiente muestra una comparación de los cables primarios y secundarios.
Como hemos visto, la electricidad que se envía a la bujía debe ser muy fuerte para producir una chispa adecuada. En los sistemas de encendido modernos, no es raro que las bobinas de encendido produzcan voltajes de hasta 90.000 voltios. Cuando se considera que la tensión suministrada a un circuito domiciliario típico es de sólo 110 voltios ( ó 220 voltios según el país), se puede ver que una bobina produce un voltaje muy elevado! Debido a estos altos voltajes, deben ser utilizados cables especiales, en gran medida aislados, llamados cables de bujía o cables de alta tensión para conectar la bobina a la bujía.
Los cables de las bujías están hechos de cables secundarios altamente aislantes, ya que deben llevar voltajes muy altos. Si el cable de la bujía no estuviera lo suficientemente aislado, el alto voltaje podría saltar hacia cualquier otro objeto metálico, como por ejemplo el bloque del motor, en lugar de fluir hacia la bujía.
Tenga en cuenta que el conductor interior del cable de la bujía no es un alambre de metal. En lugar de ello, el conductor está hecho de un tipo especial de fibra de vidrio impregnada de carbono. El conductor de fibra de vidrio evita la interferencia de radio y televisión, aumenta las tensiones de disparo, y reduce el desgaste de la bujía mediante la reducción de la corriente.
Figura: Esta ilustración muestra las diferencias entre los cables primarios y secundarios. Los cables primarios son de conductores de gran diámetro que están cubiertos con un aislamiento ligero. Los cables secundarios están hechos de conductores de pequeño diámetro que están cubiertos con un aislamiento de mayor espesor.
Ambos extremos de un cable de la bujía tienen conectores de metal llamados terminales conectados a los mismos. El extremo interno de cada terminal está conectado al conductor, y el extremo expuesto del terminal se utiliza para hacer una sólida conexión física a las bujías de encendido o el distribuidor. Por ejemplo, un terminal de un cable de bujía está colocado sobre la tuerca del terminal de la bujía para crear una conexión entre los dos. Al utilizar este tipo de conexión, los cables de bujías se pueden quitar e instalar fácilmente cuando se está probando el sistema o sustituyendo las bujías.
Además del aislamiento alrededor del propio cable, los terminales de los cables de bujía también están rodeados por capuchones de goma, silicona o neopreno aislante. Los capuchones ayudan a evitar que la corriente se fugue o se produzcan arcos del cable de la bujía a las partes metálicas cercanas. También, los capuchones aislantes ayudan a evitar que la suciedad y la humedad se depositen en los terminales
Bujías
Como vemos, una bujía está diseñada para permitir que un voltaje salte y produzca una descarga a través de un espacio de aire, produciendo la chispa que enciende el combustible del motor. Los motores de cuatro tiempos contienen una bujía en cada cilindro.
Una vista externa de una bujía de encendido se muestra en la Figura A. Las partes básicas de una bujía se muestran en la Figura B a continuación.
La sección de metal en la parte inferior de la bujía se conoce como cuerpo metálico. La sección superior del cuerpo metálico está moldeado en una forma hexagonal que encaja en una llave o zócalo. Por lo tanto, se puede usar una llave o para instalar o quitar una bujía. La sección inferior del cuerpo metálico está roscada. Recuerde que las bujías van atornilladas en un orificio del cabezal de cilindro. La rosca en la parte inferior de la bujía se acopla con la rosca en el interior del agujero en la culata de cilindro .
Una bujía tiene dos electrodos metálicos o terminales. Los electrodos de metal son conductores a través de los cuales fluye la corriente. Un electrodo se extiende a través de toda la longitud de la bujía. Este se denomina electrodo central. El segundo electrodo está conectado a la parte roscada de la bujía. Este electrodo es a veces llamado electrodo lateral o electrodo de puesta a masa. El electrodo de puesta a masa está doblado de modo que esté muy cerca de la punta del electrodo central. El espacio de aire pequeño entre los dos electrodos constituye la separación de electrodos.
El extremo superior del electrodo central se conecta a la tuerca terminal de la bujía. Cuando la bujía se atornilla al cabezal del cilindro, la tuerca terminal está conectada a la bujía.
La alta tensión producida por la bobina de encendido viaja a través del cable de la bujía e ingresa en la misma a través de la tuerca de terminal. La electricidad fluye entonces por la bujía de encendido a través del electrodo central y salta a través de la separación de aire de un electrodo al otro para producir la chispa.
Diferentes bujías tienen diferentes tipos de electrodos. En algunas bujías, el electrodo central está hecho de una aleación de cobre y de acero. Otras bujías tienen electrodos que están hechos de una aleación de platino. Los electrodos de aleación de platino operan mejor a altas temperaturas y queman los depósitos de la combustión a temperaturas más bajas. Los diferentes fabricantes de bujías suelen indicar con qué tipo de electrodo está equipada la bujía. El mejor consejo en cuanto a la elección de un determinado tipo de bujía es utilizar la que está recomendada por el fabricante del vehículo. Esta información aparece normalmente en el manual de servicio del vehículo.
En algunas bujías de encendido, un pequeño elemento de cerámica se coloca en el electrodo central. Este elemento actúa como una resistencia, evitando que la bujía interfiera con las frecuencias de radio. Cuando una bujía hace salta la chispa, a veces interfiere con la radio. Esta interferencia provoca un ruido no deseado en radios, televisiones, y en algunos tipos de sistemas de comunicación. El elemento de resistencia en la bujía ayuda a evitar esta interferencia.
La forma de los electrodos de puesta a masa en las bujías varía. La mayoría de los electrodos de puesta a masa son curvos y se extienden sobre toda la anchura del electrodo central. Esta se conoce a veces como bujía automotriz con separación de electrodos.
Sin embargo, en algunas bujías, el electrodo de puesta a masa se divide en "V", y en otras se divide para formar dos o mas electrodos de masa separados. Este tipo de bujía a veces se llama bujía de electrodo múltiple, de múltiples electrodos, de descarga superficial, o de dos, tres o cuatro electrodos según el caso. Los fabricantes de estas bujías afirman que el electrodo múltiple ofrece un mejor rendimiento del motor y economía de combustible. Sin embargo, esta es una cuestión de opinión, algunos técnicos creen que el electrodo múltiple proporciona beneficios, mientras que otros creen que no ofrece ventajas de rendimiento. Una vez más, utilice las bujías recomendadas por el fabricante. Veamos las figuras siguientes:
La separación entre los dos electrodos de la bujía es muy pequeño y se mide en milésimas de pulgada. La medición de la separación correcta es muy importante para el buen funcionamiento de la bujía. Si hay un espacio demasiado estrecho, la chispa producida es débil y el encendido es pobre. Por el contrario, si la separación es demasiado amplia, es difícil que la electricidad pueda saltar el espacio. Esta condición también se traduce en una chispa débil. Por lo tanto, se puede ver que el espacio de la separación es un factor muy importante en el rendimiento del sistema de encendido.
El cuerpo de una bujía está encerrado en un recubrimiento o carcasa de porcelana. La porcelana, una sustancia similar a la porcelana china, se utiliza para la carcasa porque es un aislante eléctrico, o sea no conduce electricidad. Este aislamiento de porcelana aísla eléctricamente la tensión dentro de la bujía. El fabricante y número de identificación de las bujías deben estar impresos sobre el aislamiento de porcelana.
Tenga en cuenta que la carcasa de la porcelana es nervada. Las nervaduras se extienden desde la tuerca de terminal hacia la carcasa de la bujía para evitar una condición llamada descarga disruptiva. En una descarga disruptiva, la corriente salta o forma arcos desde la tuerca terminal hasta el cuerpo metálico por el exterior de la bujía en lugar de viajar a través del electrodo central.
Figura - El conector aislado en el extremo de un cable de la bujía se ajusta a la misma cubriendo la tuerca terminal de la bujía como se muestra aquí.
Si se mira rápidamente a un grupo de bujías, éstas pueden parecer todas iguales.
Sin embargo, las bujías se fabrican con pequeñas diferencias que
afectan a su rendimiento. Cada tipo de bujía se identifica por un
número de identificación específica del fabricante. Cuando se sustituye una bujía, utilice siempre una del mismo tipo.
Supresión de interferencia electromagnética (EMI)
La interferencia electromagnética (EMI) es una consecuencia indeseable del electromagnetismo cada vez que se activa y se corta la corriente. A medida que los fabricantes comenzaron a aumentar la cantidad de componentes y sistemas electrónicos en sus vehículos, fue necesario controlar el problema de la interferencia electromagnética. Los circuitos integrados de baja potencia utilizados en los vehículos modernos son sensibles a las señales producidas como resultado de la interferencia electromagnética. La interferencia electromagnética se produce cuando la corriente en un conductor circula y se interrumpe. La interferencia electromagnética también es causada por la electricidad estática creada por la fricción. En el automóvil, la fricción es el resultado del contacto de los neumáticos con la carretera o de las correas del ventilador que hacen contacto con las poleas.
La interferencia electromagnética puede interrumpir los sistemas informáticos del vehículo al inducir mensajes falsos a la computadora. La computadora requiere que se envíen mensajes a través de circuitos para comunicarse con otras computadoras, sensores y actuadores. Si alguna de estas señales se interrumpe, el motor y/o los accesorios pueden apagarse.
La interferencia electromagnética se puede suprimir mediante cualquiera de los siguientes métodos:
- Agregando una resistencia a los conductores. Esto generalmente se hace en sistemas de alto voltaje, tales como el circuito secundario del sistema de encendido.
- Conectando de un condensador en paralelo y una bobina de choque en serie con el circuito.
- Protegiendo el conductor o los componentes de carga con un metal o plástico impregnado de metal.
- Aumentando el número de conexiones a tierra mediante el uso de circuitos de tierra designados. Esto proporciona un mejor camino a tierra que tiene una resistencia muy baja.
- Agregar un diodo de bloqueo en paralelo con el componente.
- Agregar un diodo de aislamiento en serie con el componente.
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