Origen De La Chispa

Desde el origen del motor de combustión interna, las bujías han proporcionado la fuente de encendido para la mezcla aire/combustible.

Al paso de los años, las bujías se han hecho más pequeñas, y el uso de metales exóticos en sus electrodos ha ampliado la vida de la bujía a 100,000 millas o más. Pero el diseño básico de la bujía realmente no ha cambiado mucho. Las bujías todavía tienen un electrodo conductivo central rodeado por un aislador de cerámica, y uno o más electrodos de tierra en la punta. El encendido todavía ocurre como resultado de una chispa de alto voltaje que salta la abertura entre los electrodos.

En un futuro no muy distante, las bujías de hoy podrían ser reemplazadas por una clase de tecnología completamente nueva: Encendido Laser. Los Investigadores del Laboratorio Nacional de Tecnología de la Energía han estado operando motores de combustión interna con los sistemas de encendido laser para estudiar las ventajas del encendido “sin chispa” en las emisiones, el ahorro de combustible y la durabilidad del motor.

El Laser en la Tecnología de las Bujías

Al remover las bujías y proyectando un rayo láser de alta potencia en la cámara de combustión abre todo un mundo nuevo de posibilidades. Con un laser, el encendido ocurre cuando la energía en el rayo láser descompone (ioniza) las moléculas del aire causando que estas generen una “descarga de plasma.” El plasma caliente enciende la mezcla aire/combustible sin realmente crear una chispa.

La descarga del plasma sucede muy rápidamente, tomando solamente de 10 a 100 nanosegundos (¡un nanosegundo es un billonésima parte de un segundo!). Una chispa convencional, por comparación, dura típicamente 0.8 a 1.2 milisegundos (un milisegundo es una milésima de un segundo).

Una ventaja del encendido laser es que el rayo se puede proyectar dondequiera dentro de la cámara de combustión. Por lo que, el punto de encendido se puede optimizar para una combustión más eficiente. El comenzar el núcleo de la llama más al centro de la cámara de combustión puede mejorar más el ahorro de combustible, la potencia y las emisiones. En teoría, el punto de enfoque del encendido laser se puede incluso mover alrededor de la cámara de combustión conforme cambia la carga y la velocidad del motor para optimizar la combustión. Podría incluso ocurrir directamente dentro del cono de descarga de un inyector de combustible en un sistema directo de alta presión. Con el encendido laser, no hay electrodos que obstruyan la propagación del frente de la llama dentro de la cámara de combustión.

Otra ventaja de usar una descarga de plasma generada por laser para encender la mezcla de aire/combustible en vez de una chispa es que se puede utilizar mezclas de aire/combustible mucho más pobres. Esto tiene ventajas obvias sobre la economía del combustible y las emisiones. También trabajan mejor que una chispa para los combustibles alternativos tales como el propano y el gas natural. De hecho, una de las razones por las que los investigadores del NETL están investigando el encendido laser es para mejorar la confiabilidad y la longevidad de los motores industriales y de las bombas accionadas por gas natural. Los motores de gas natural operan más pobres que los motores de gasolina, y requieren voltajes más altos de encendido para la combustión para un encendido más confiable. Con el tiempo, esto realmente se come a las bujías.

De Nuevo a la Realidad

Los sistemas de encendido laser están a muchos años de la producción, así que hasta que las bujías se hagan obsoletas nuestros técnicos todavía tienen que ocuparse de los problemas de servicio asociados a las bujías convencionales. Estos problemas son: fallas de encendido, duración de la bujía y el mantenimiento.

Aunque la mayoría de las bujías de larga duración tienen hoy intervalos de servicio recomendados de 100,000 millas, la contaminación de la bujía como resultado del manejo de viajes cortos o el gasto de aceite de motor puede causar problemas de rendimiento y de emisiones que requieren cambiar las bujías mucho más pronto.

Con las bujías estándares, el desgaste del electrodo y la contaminación generalmente limitan la vida de la bujía a cerca de 30,000 a 45,000 millas. Así que cada par de años, las bujías necesitan ser cambiadas para restablecer la confiabilidad y el rendimiento del sistema de encendido a su condición como nueva. Ése es el porqué los fabricantes de autos han preferido cambiar a las bujías de larga duración. Al usar metales resistentes al desgaste tales como platino, iridio e itrio, los electrodos pueden soportar temperaturas de funcionamiento mucho más altas que los electrodos estándares de aleación de níquel. Esto reduce el desgaste y hace posible los intervalos de cambio de hasta 100,000 millas o más.

Las características térmicas del platino y del iridio de los electrodos dan a las bujías de larga duración un rango más amplio de calor. Esto permite que las bujías operen lo bastante caliente para mantenerse limpias sin mantenerse tan calientes que se corra el riesgo de causar pre-encendido o detonación. También permite que los proveedores de bujías cubran más aplicaciones de motores con menos números de bujías.

Las bujías con platino en el centro y en los electrodos de tierra (bujías de “doble” platino) o ésas con múltiples electrodos de tierra pueden experimentar incluso menos desgaste que las de un solo platino o las de platino solo en la punta.

Las bujías de larga duración son más costosas que las bujías estándares, pero realmente ahorran dinero a sus clientes con el tiempo porque duran más del doble del tiempo que las bujías regulares. En los motores donde las bujías están enterradas y son difíciles de reemplazar, las bujías de larga duración le ahorran la mano de obra. Estas también le mantienen el ahorro de combustible, el rendimiento y las emisiones por un tiempo más largo.

Las bujías de larga duración se deben reemplazar siempre con las mismas bujías. Y en los vehículos más viejos que no fueron equipados de fábrica con bujías de larga duración, las bujías de platino o de iridio deben ser recomendadas como una mejora del encendido.

En años recientes, ha habido una proliferación de bujías “superiores” de reemplazo de donde escoger. Muchos proveedores de bujías no sólo tienen electrodos de platino y/o de aleación de iridio, sino que también tienen configuraciones especiales de electrodos tales múltiples electrodos de tierra, electrodos de abertura en la superficie, y con electrodos de tierra especialmente formados que reducen las fallas de encendido y mejoran la confiabilidad del encendido. El electrodo del centro también se ha hecho más pequeño en algunas bujías de platino y de iridio, parcialmente para reducir los costes de producción pero también para reducir las fallas de encendido.

Sin importar qué marca o estilo de bujía usted elige instalar, las bujías de reemplazo deben siempre tener el mismo rango del calor que la original. Siga la tabla de referencia del proveedor de la bujía si usted está reemplazando una marca de fábrica de bujía por una marca diferente.

Cuando se reemplacen las bujías, los cables de las bujía deben también ser revisados y ser reemplazados si el aislante está agrietado o gastado, o si la resistencia en los extremos excede las especificaciones.

Las bujías en los motores con cabezas de aluminio deben ser cambiadas cuando el motor esté frío o tibio al tacto (nunca caliente) para reducir al mínimo el riesgo de dañar las cuerdas de la rosca de la bujía en la cabeza. Utilice aceite penetrante para ayudar a aflojar las bujías que están atoradas, y nunca utilice una pistola de aire para remover las bujías.

La abertura de la bujía debe también ser medida antes de que las bujías se instalen. Las bujías se calibran en la fábrica, pero la práctica indica que algunas bujías necesitan ser ajustadas ligeramente a la abertura recomendada del fabricante del vehículo (a excepción de las de abertura en la superficie, las cuales son pre-ajustadas y no se debe cambiar).

Siempre apriete las bujías a las especificaciones del OEM. El apretar demasiado las bujías en las cabezas de aluminio generalmente dañará las cuerdas de la rosca en la cabeza. El usar un compuesto en las roscas de la bujía puede reducir el riesgo del daño de la rosca de la cabeza la próxima vez que se quiten las bujías.