¿Sabías que la bujía es una pieza fundamental en el funcionamiento de los motores de combustión? En este artículo, te invitamos a descubrir todo sobre la función, estructura, funcionalidad y tipos de bujías. Desde cómo generan la chispa que enciende el combustible hasta los diferentes modelos que existen en el mercado, aprenderás todo lo necesario para entender el papel crucial que juegan en el rendimiento de tu vehículo. Sigue leyendo y adéntrate en el apasionante mundo de las bujías.
Bujía: funciones, estructura, principio de funcionamiento y tipos.
Una bujía es un dispositivo eléctrico que encaja en la culata de algunos motores de combustión interna y enciende gasolina en aerosol comprimida mediante una chispa eléctrica. Las bujías tienen un electrodo central aislado conectado mediante un cable fuertemente aislado a una bobina de encendido o circuito magnético en el exterior y con un terminal conectado a tierra en la base de la bujía para formar una vía de chispa en el cilindro.
La bujía tiene dos funciones principales:
1. Para encender la mezcla de aire y combustible.
La energía eléctrica se transfiere a través de la bujía y cierra el espacio en el extremo de encendido de la bujía cuando el voltaje aplicado a la bujía es lo suficientemente alto. Esta chispa eléctrica enciende la mezcla de gasolina y aire en la cámara de combustión.
2. Para eliminar el calor de la cámara de combustión.
Las bujías no pueden generar calor, sólo pueden disipar calor. La temperatura en el extremo de encendido de la bujía debe mantenerse lo suficientemente baja para evitar el preencendido, pero lo suficientemente alta para evitar la contaminación. La bujía actúa como un intercambiador de calor al eliminar la energía térmica no deseada de la cámara de combustión y transferir calor al sistema de enfriamiento del motor. El rango de calor de una bujía se define como su capacidad para disipar el calor de la punta.
CONSTRUCCIÓN
1. Costillas
Las nervaduras aislantes brindan protección adicional contra voltaje secundario o arcos y también ayudan a mejorar el agarre de la tapa de goma de la bujía en el cuerpo de la bujía.
El cuerpo del aislante está formado de cerámica de alúmina. Se utiliza un sistema de moldeo en seco de alta presión para producir esta parte de la bujía. Una vez formado el aislante, se cuece en un horno a una temperatura superior al punto de fusión del acero. Este proceso crea un componente con una rigidez dieléctrica excepcional, alta conductividad térmica y excelente resistencia a los golpes.
2. Aislador:
El cuerpo del aislante está formado de cerámica de alúmina. Se utiliza un sistema de moldeo en seco de alta presión para producir esta parte de la bujía. Una vez formado el aislante, se cuece en un horno a una temperatura superior al punto de fusión del acero. Este proceso crea un componente con una rigidez dieléctrica excepcional, alta conductividad térmica y excelente resistencia a los golpes.
El puntero muestra el aislante de la bujía. Como se mencionó anteriormente, está hecho de cerámica de alúmina. La superficie exterior tiene nervaduras para brindar soporte a la tapa de la bujía y al mismo tiempo brindar protección contra chispas (fuego cruzado).
3er hexágono:
El hexágono sirve como punto de ataque para una llave de tubo. El tamaño hexagonal es generalmente consistente en toda la industria y generalmente está relacionado con el tamaño de la rosca de la bujía.
4. Cuenco:
La carcasa de acero se fabrica mediante un proceso especial de extrusión en frío con tolerancias precisas. Ciertos tipos de bujías utilizan un lingote de acero (barra) para la construcción de la carcasa.
5. Recubrimiento:
La concha casi siempre está chapada. Esto aumenta la durabilidad y garantiza la resistencia al óxido y la corrosión. La carcasa de acero se fabrica con tolerancias precisas mediante un proceso especial de extrusión en frío o, en otros casos especiales, a partir de un lingote de acero. El hexágono mecanizado en la carcasa permite el uso de una llave de tubo para instalar o quitar el tapón.
6. Sello:
Ciertas bujías usan juntas, mientras que otros ejemplos no tienen juntas. La junta utilizada en las bujías es una construcción de acero plegado que proporciona una superficie lisa para sellar. Las bujías sin sello utilizan una carcasa de asiento cónica que sella con una tolerancia ajustada dentro de la bujía.
7. Temas:
Las roscas de las bujías generalmente se enrollan, no se cortan. Esto cumple con las especificaciones SAE y la Asociación Internacional de Estándares.
8. Electrodo de tierra:
Hay varias formas y configuraciones diferentes de electrodos de tierra, pero la mayoría están hechos de acero aleado de níquel. El electrodo de tierra debe ser resistente tanto a la erosión por chispas como a la erosión química, ambas bajo fluctuaciones extremas de temperatura.
9. Electrodo central:
Los electrodos centrales deben estar hechos de una aleación especial que sea resistente tanto a la erosión por chispas como a la corrosión química. Recuerde que las temperaturas en la cámara de combustión varían (y a veces radicalmente). El electrodo central debe soportar estos parámetros.
10. Separación del electrodo de estacionamiento de chispa:
El área entre el electrodo de tierra y el electrodo central se llama espacio. Los electrodos centrales deben estar hechos de una aleación especial que sea resistente tanto a la erosión por chispas como a la corrosión química.
11. Nariz del aislador:
Existe una amplia variedad de formas y tamaños de puntas de aisladores, pero esencialmente la punta del aislador debe poder eliminar depósitos de carbón, aceite y combustible a bajas velocidades. A velocidades más altas del motor, la base del aislador generalmente se enfría, lo que reduce las temperaturas y la corrosión de los electrodos.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
La bujía está conectada en un extremo a una fuente de alto voltaje, como el magneto o la bobina de encendido. El otro extremo con los dos electrodos está sumergido en la cámara de combustión. Cuando la corriente fluye a través del terminal y hacia el electrodo central principal, se crea una diferencia de potencial (caída de voltaje) entre dos electrodos. La mezcla de gases que ocupa el espacio entre ellos actúa como aislante para que la corriente no pase más allá de la punta del electrodo central.
Pero a medida que aumenta el voltaje, los gases en el espacio comienzan a estar bajo tensión. Tan pronto como el voltaje aumenta hasta el punto en que excede la rigidez dieléctrica (resistencia a conducir corriente) de los gases, estos se ionizan. Una vez que los gases se ionizan, actúan como conductores, permitiendo que la corriente fluya a través del espacio aislante. Cuando se excede la intensidad del voltaje, los electrones comienzan a fluir a través de este espacio. Este movimiento repentino de los electrones aumenta rápidamente el calor en esa zona, lo que hace que comiencen a expandirse rápidamente, lo que resulta en una miniexplosión que resulta en la formación de una chispa.
TIPO
Las bujías se pueden dividir en dos clases principales diferentes según la temperatura de funcionamiento y el diseño.
Basado en temperaturas de funcionamiento
Una vez finalizado el proceso de combustión en el ciclo de combustión, se debe disipar el calor generado. El calor se escapa a través de los gases de escape, la pared del cilindro del motor y la superficie de la bujía. Según la temperatura de funcionamiento y el grado de disipación de calor, las bujías se pueden dividir en dos tipos:
1. Bujía caliente:
Una bujía caliente funciona en un rango de temperatura más alto. Tiene una superficie cerámica más pequeña que se utiliza como aislamiento térmico. Una bujía caliente libera menos calor de combustión y hace que la punta y el electrodo se mantengan más calientes. Esto garantiza que los depósitos se quemen y no permanezcan por mucho tiempo.
2. Bujía fría:
En motores de alto rendimiento que funcionan calientes de forma predeterminada, el uso de una bujía caliente provocará un preencendido. En casos extremos, la punta también puede derretirse. En tales casos se utiliza una bujía fría. Aquí la superficie de aislamiento cerámico es mayor y se disipa más calor. Sin embargo, por otro lado, es vulnerable a una mayor acumulación de depósitos. Asegúrese de seguir el manual del propietario y utilizar el tipo de conector correcto recomendado para su motor para un rendimiento óptimo.
Según el material utilizado
Las bujías se clasifican además según el material utilizado en los extremos de los electrodos.
Hay 4 tipos:
1. Tipo cobre-níquel:
Estos son los tipos más básicos de bujías. Aquí el electrodo central está hecho de una aleación de cobre y níquel, ya que el cobre por sí solo es muy débil y se funde debido al calor del motor. Para fortalecer el conector, se agrega níquel, pero aun así estos son los tipos más débiles disponibles. También necesitan tener un diámetro mayor y por tanto requieren más voltaje para funcionar.
2. Tipo de platino único:
Estos enchufes tienen un pequeño disco de platino en la punta del electrodo central. Esta punta de platino es exponencialmente más resistente que un revestimiento de cobre y níquel, por lo que este tipo de conector también durará mucho tiempo. También son menos susceptibles a la acumulación de suciedad.
3. Tipo Doble Platino:
Estos conectores tienen puntas de platino tanto en el electrodo central como en el electrodo lateral. Se encienden dos veces durante el ciclo de combustión, una vez antes de la combustión y otra durante el ciclo de escape. La segunda chispa se desperdicia y, por lo tanto, esta bujía sólo se puede utilizar si su vehículo está equipado con un distribuidor de encendido por chispa residual.
4. Tipo de iridio:
Estas son las mejores bujías disponibles en el mercado. Aquí la punta del electrodo central está hecha de iridio, el níquel, cobre y platino más fuertes. Por tanto, son los menos susceptibles a depósitos y daños. También tienen un pequeño electrodo que también requiere menos voltaje para funcionar. Las bujías de iridio son mucho más caras que los otros tipos, pero pagas por lo que obtienes.
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**Bujía de encendido: Función, Construcción, Principio de funcionamiento y Tipos**
La bujía de encendido es un dispositivo eléctrico que se ajusta en la culata de algunos motores de combustión interna e enciende el aerosol de gasolina comprimida mediante una chispa eléctrica. La bujía de encendido tiene un electrodo central aislado que está conectado por un cable altamente aislado a un circuito de bobina de encendido o magneto en el exterior, formando, junto con un terminal conectado a tierra en la base de la bujía, una brecha de chispa dentro del cilindro.
La bujía de encendido tiene dos funciones principales:
1. Encender la mezcla de aire/combustible: La energía eléctrica se transmite a través de la bujía de encendido, saltando la brecha en el extremo de encendido de la bujía si el voltaje suministrado a la bujía es lo suficientemente alto. Esta chispa eléctrica enciende la mezcla de gasolina/aire en la cámara de combustión.
2. Eliminar el calor de la cámara de combustión: Las bujías de encendido no pueden generar calor, solo pueden eliminarlo. La temperatura del extremo de encendido de la bujía debe mantenerse lo suficientemente baja como para evitar la pre-ignición, pero lo suficientemente alta como para evitar la carbonización. La bujía de encendido funciona como un intercambiador de calor al extraer la energía térmica no deseada de la cámara de combustión y transferir calor al sistema de enfriamiento del motor. El rango de calor de una bujía de encendido se define como su capacidad para disipar el calor desde la punta.
**CONSTRUCCIÓN**
1. Costillas: Las costillas del aislador proporcionan protección adicional contra la sobretensión secundaria o el destello de chispa y también ayudan a mejorar el agarre de la bota de la bujía de goma contra el cuerpo de la bujía. El cuerpo del aislador se moldea a partir de cerámica de óxido de aluminio. Para fabricar esta parte de la bujía de encendido, se utiliza un sistema de moldeo en seco de alta presión. Después de moldear el aislante, se calienta en un horno a una temperatura que supera el punto de fusión del acero. Este proceso da como resultado un componente que tiene una resistencia dieléctrica excepcional, una alta conductividad térmica y una excelente resistencia a los impactos.
2. Aislador: El cuerpo del aislador se moldea a partir de cerámica de óxido de aluminio. Para fabricar esta parte de la bujía de encendido, se utiliza un sistema de moldeo en seco de alta presión. Después de moldear el aislador, se calienta en un horno a una temperatura que supera el punto de fusión del acero. Este proceso da como resultado un componente que tiene una resistencia dieléctrica excepcional, una alta conductividad térmica y una excelente resistencia a los impactos. El puntero muestra el aislador de la bujía de encendido. Como se mencionó anteriormente, se forma a partir de cerámica de óxido de aluminio. La superficie externa tiene costillas para proporcionar agarre a la bota de la bujía y al mismo tiempo añadir protección contra destellos de chispa (fuego cruzado).
3. Hexágono: El hexágono proporciona el punto de contacto para una llave de vaso. El tamaño del hexágono es básicamente uniforme en la industria y generalmente está relacionado con el tamaño del roscado de la bujía de encendido.
4. Carcasa: La carcasa de acero se fabrica con tolerancias exactas utilizando un proceso especial de extrusión en frío. Ciertos tipos de bujías de encendido utilizan una barra de acero para la construcción de la carcasa.
5. Recubrimiento: La carcasa casi siempre está recubierta. Esto mejora la durabilidad y proporciona resistencia a la corrosión y el óxido. La carcasa de acero se fabrica con tolerancias exactas utilizando un proceso especial de extrusión en frío o, en otros casos especializados, mecanizada a partir de una barra de acero. El hexágono mecanizado en la carcasa permite utilizar una llave de vaso para instalar o quitar la bujía de encendido.
6. Junta: Algunas bujías de encendido utilizan juntas, mientras que otros ejemplos son «sin juntas». La junta utilizada en las bujías de encendido es un diseño de acero plegado que proporciona una superficie lisa para fines de sellado. Las bujías de encendido sin juntas utilizan una carcasa de asiento cónico que se sella mediante una tolerancia estrecha incorporada en la bujía de encendido.
7. Roscas: Las roscas de la bujía de encendido normalmente se enrollan, no se cortan. Esto cumple con las especificaciones establecidas por SAE junto con la Asociación Internacional de Normas.
8. Electrodo de tierra: Existen diferentes formas y configuraciones de electrodo de tierra, pero en su mayoría se fabrican con acero de aleación de níquel. El electrodo de tierra debe ser resistente tanto a la erosión de chispa como a la corrosión química, ambas en condiciones de temperaturas extremas.
9. Electrodo central: Los electrodos centrales deben fabricarse a partir de una aleación especial que sea resistente tanto a la erosión de chispa como a la corrosión química. Ten en cuenta que las temperaturas de la cámara de combustión varían (y a veces radicalmente). El electrodo central debe funcionar bajo estos parámetros.
10. Brecha del electrodo de la chispa: El área entre el electrodo de tierra y el electrodo central se llama brecha. Los electrodos centrales deben fabricarse a partir de una aleación especial que sea resistente tanto a la erosión de chispa como a la corrosión química.
11. Nariz del aislador: Existen una gran cantidad de formas y tamaños de nariz de aislador disponibles, pero en esencia, la nariz del aislador debe ser capaz de eliminar los depósitos de carbono, aceite y combustible a bajas velocidades. A mayores velocidades del motor, la nariz del aislador se enfría para reducir las temperaturas y la corrosión del electrodo.
**PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO**
La bujía de encendido se conecta a una fuente de alto voltaje como el magneto o la bobina de encendido en un extremo. El otro extremo con los dos electrodos se sumerge en la cámara de combustión. Cuando la corriente pasa a través del terminal y entra en el electrodo central principal, se crea una diferencia de potencial (caída de voltaje) entre los dos electrodos. La mezcla de gases que ocupa la brecha entre ellos actúa como un aislante y, por lo tanto, la electricidad no fluye más allá de la punta del electrodo central.
Pero a medida que aumenta el voltaje, los gases en la brecha comienzan a energizarse. Una vez que el voltaje alcanza el punto en que cruza la resistencia dieléctrica (resistencia para conducir electricidad) de los gases, se ionizan. Una vez que los gases se ionizan, comienzan a actuar como conductores y permiten que la corriente viaje a través de la brecha aislante. Cuando se cruza la resistencia dieléctrica, los electrones comienzan a fluir a través de esa brecha. Este movimiento repentino de electrones aumenta rápidamente el calor en esa región, lo que provoca una rápida expansión y la formación de una chispa.
**TIPOS**
Las bujías de encendido se pueden clasificar en dos categorías principales, según sus temperaturas de funcionamiento y según su construcción.
Basado en las temperaturas de funcionamiento:
Una vez que se completa el proceso de combustión en el ciclo de combustión, el calor generado necesita disiparse. El calor escapa a través de los gases de escape, las paredes del cilindro del motor y la superficie de la bujía de encendido. Según la temperatura de funcionamiento y el nivel de disipación de calor, las bujías de encendido se pueden clasificar en dos tipos:
1. Bujía de encendido caliente: Una bujía de encendido caliente funciona en un rango de temperatura más alto. Tiene un área cerámica menor que se utiliza para aislar el calor. Una bujía de encendido caliente disipa menos calor de combustión y permite que la punta y el electrodo se mantengan más calientes. Esto garantiza que cualquier acumulación de depósitos se queme y no se permita que permanezcan durante mucho tiempo.
2. Bujía de encendido fría: Para motores de alto rendimiento que funcionan con calor por defecto, usar una bujía de encendido caliente provocará la pre-ignición. En casos extremos, también puede provocar que la punta se derrita. En estos casos, se utiliza una bujía de encendido fría. Aquí, el área de aislamiento cerámico es mayor y, por lo tanto, disipará más calor. Pero por otro lado, es propenso a una mayor acumulación de depósitos. Asegúrate de seguir el manual de instrucciones y utilizar el tipo de bujía recomendado para tu motor para un rendimiento óptimo.
Basado en el material utilizado:
Las bujías de encendido también se clasifican según el material utilizado en los extremos de los electrodos. Hay 4 tipos:
1. Tipo de cobre-níquel: Estos son los tipos más básicos de bujías de encendido. Aquí, el electrodo central está hecho de una aleación de cobre-níquel, ya que el cobre por sí solo es muy débil y se derretirá debido al calor del motor. Se agrega níquel para fortalecer la bujía, pero aún así son los tipos más débiles disponibles en el mercado. También se requiere que tengan un diámetro más grande y, por lo tanto, requieren más voltaje para funcionar.
2. Tipo de platino simple: Estas bujías tienen un pequeño disco de platino en la punta del electrodo central. Esta punta de platino es exponencialmente más resistente que un revestimiento de cobre-níquel, lo que hace que este tipo de bujía tenga una mayor duración. También son menos propensas a la acumulación de residuos.
3. Tipo de platino doble: Estas bujías tienen puntas de platino en ambos el electrodo central y el electrodo lateral. Generan dos chispas en el ciclo de combustión, una antes de la combustión y otra durante la carrera de escape. La segunda chispa se desperdicia, por lo que esta bujía solo se puede usar si tu vehículo está equipado con un distribuidor de encendido de chispa residual.
4. Tipo de iridio: Estas son las mejores bujías de encendido disponibles en el mercado. Aquí, la punta del electrodo central está hecha de iridio, que es el material más resistente entre níquel, cobre y platino. Por lo tanto, son las menos propensas a la acumulación de depósitos y daños. También tienen un electrodo de tamaño pequeño que requiere menos voltaje para funcionar. Las bujías de iridio son mucho más caras que los otros tipos, pero al final obtienes lo que pagas.
En resumen, las bujías de encendido desempeñan un papel crucial en el proceso de ignición de los motores de combustión interna. La elección del tipo de bujía adecuada para tu motor dependerá de las temperaturas de funcionamiento y del material de electrodo que mejor se adapte a tus necesidades. Al seguir las recomendaciones y mantener las bujías de encendido en buen estado, puedes garantizar un buen rendimiento de tu motor.