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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 de alta tensión procedente del distribuidor, que atraviesa el cuerpo del motor hasta el interior del cilindro, y allí tiene otro electrodo conectado al otro polo eléctrico (generalmente tierra) y entre los cuales salta la chispa, cuando el voltaje se eleva lo necesario (hasta mas de 20,000 voltios).

El dibujo de la derecha (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 procedente del distribuidor, y en el extremo inferior, se produce la chispa que salta entre dos electrodos como veremos mas adelante. Este salto se produce dentro de la cámara de combustión del motor para producir el encendido de la mezcla de aire y combustible.

Contenido del artículo
Estructura de la bujía clásica
El alto voltaje es caprichoso
El voltaje inducido no es fijo
Una bujía más terminada
El calor en las bujías
La bujía como elemento de diagnóstico
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

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:
  • La bujía tiene que adaptarse a los constantes cambios de temperatura.
  • Debe ser lo suficientemente refractaria para soportar temperaturas muy altas.

  • Debe soportar la erosión producida por las partículas incandescentes que se mueven a gran velocidad en el cilindro
  • Debe ser resistente al ambiente corrosivo generado por los gases calientes en presencia de oxígeno del aire de la mezcla.

  • 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 de la derecha muestra un esquema de 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 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.
cruzando la culata
Figura 1

Bujía de encendido seccionada
Figura 2

El alto voltaje es caprichoso

Desde hace bastante tiempo, los conductores mas 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 colocados estos, por huecos diferentes del botón de manera de mantener un espacio entre ellos, lo que ha hecho que la bujía vuelva a funcionar. Este 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 producen 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 mas terminada

En el gráfico de la derecha (figura 3) se muestra la sección de dos tipos diferentes de bujía.

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 mas 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 mas 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

Como hemos visto, 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 mas 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 y los ciclos de calentamiento son mucho mayores 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).

bujias

Figura 3



Cuando las condiciones de uso de un automóvil se aparta notablemente de las condiciones promedio o el motor empieza a presentar síntomas de desgaste, en posible y hasta necesario, utilizar unas bujías con grado térmico diferente a las bujías de serie.

A la derecha (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 mas profundo reduce notablemente las posibilidades de disipación, mientras que este cono mas 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 que no se rompa la cerámica central por excesiva temperatura, ni se ponga incandescente el saliente metálico, pero que sea suficiente para que se quemen las partículas depositadas sobre la cerámica.
Grado térmico de la bujía
Figura 4

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.

La tabla siguiente muestra vistas de bujías usadas, así como un comentario de la posible causa de fallo en tal caso y su posible solución.

bujía normal
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.
bujía de mucho uso
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.
bujía con cenizas
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
bujía con aceite
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.
depósitos en las bujías
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 mas caliente hace este fenómeno sea improbable.
bujía caliente
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 prever un fallo prematura de la bujía.

Debe cambiarse a un grado térmico mas frío.
bujía detonante
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.
preignicion
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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