Lunes, 30 Julio 2012 10:03

FUNCIONAMIENTO DE LAS BUJIAS

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CONSTRUCCIÓN DE UNA BUJÍA

bujias-composicionComo se aprecia en la figura, está formada por un electrodo central (1), compuesto generalmente por un núcleo de cobre con una aleación de níquel. Una gran cantidad de calor se disipa a través de este elemento, por lo que debe ser resistente al desgaste por quemadura. En casos de altas solicitaciones térmicas, se fabrican de plata o de platino o de aleaciones de este último. El núcleo sobresale por la parte inferior de la bujía y se une por su parte alta a través de vidrio fundido (2) (conductor de electricidad) a un perno de conexión de acero (3). Este perno termina en su parte superior con una tuerca de conexión (4) a la que se une el cable de alta tensión. Además de la función conductora, el vidrio realiza el anclaje mecánico de las piezas y garantiza la estanqueidad frente a los gases procedentes de la combustión.
Un aislador (5) rodea al electrodo central y al perno de conexión; su función es incomunicar a los mismos con respecto al cuerpo (6). El aislador requiere unas características muy especiales, como son resistencia mecánica, dureza, alta rigidez dieléctrica y buena conductibilidad térmica. Se fabrica de óxido de aluminio (Al2O3) con aditivos de sustancias vidriosas formando así un cuerpo cerámico. En su parte superior, lleva talladas unas nervaduras (7) que hacen de barreras a la corriente de fuga, mientras que por su parte inferior (8), llamada pie del aislador, envuelve al electrodo central con una determinada longitud y espesor en función de las cuales las bujías tendrán unas características u otras (en concreto, el grado térmico). Entre el cuerpo y el aislador se forma el espacio respiratorio (9). El cuerpo fija la bujía a la culata. Es de acero niquelado con una zona roscada en la parte inferior para su acoplamiento a la culata y un fresado hexagonal en su parte superior para aplicar la llave de bujía. El aislador queda unido al cuerpo en una zona (10), llamada de contracción térmica, a la que se le aplica calentamiento inductivo a alta presión. Se interponen dos juntas (11 y 12) entre el cuerpo y el aislador, que hacen hermético el interior de la bujía al paso de los gases de la cámara de combustión. El electrodo de masa (13) está soldado al cuerpo y suele tener una sección rectangular.
Al igual que el electrodo central, el electrodo de masa está sometido a altas temperaturas y a fuertes presiones, por lo que los materiales de fabricación suelen ser los mismos. La separación entre ambos electrodos constituye la denominada distancia disruptiva (distancia entre la que salta la chispa). Una juntaarandela metálica (14), colocada entre la rosca y el asiento con la culata, forma una unión estanca de la bujía con la cámara de combustión.

TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BUJÍA Y GRADO TÉRMICO

La temperatura que se alcanza en la cámara de combustión varía de unos motores a otros en función de la refrigeración, de la relación de compresión, etc.
Sin embargo, la temperatura de funcionamiento de una bujía debe mantenerse por encima del límite de autolimpieza (500 °C) y por debajo del límite de inflamaciones prematuras (900 °C), independientemente del motor que se trate.
T1 – T2 = 500 a 900 °C
T1 = Temperatura de la bujía en el interior de la cámara durante la combustión en °C.
T2 = Temperatura que evacua la bujía, en °C.
bujias-grado-temperaturaLa bujía debe entregar al sistema de refrigeración, a través de la culata, la misma cantidad de calor que recibe en la combustión. La figura nos da una visión del recorrido del calor en la bujía. Observamos que un 80% aproximadamente se evacua por conducción térmica, mientras que un 20% lo absorben los gases frescos de la admisión.
Si la temperatura debe ser la misma en todas las bujías y, sin embargo, la que se alcanza en las cámaras de combustión varía, evidentemente la capacidad de transmitir el calor al sistema de refrigeración difiere de unas bujías a otras. De ahí que se utilice el concepto de grado térmico de las bujías.
Las bujías se agrupan en tres categorías dependiendo de su facilidad de evacuación de calor:
• Bujía caliente o bajo grado térmico (figura a). El pie del aislador es largo por lo que la evacuación del calor se efectúa lentamente. Se usan en motores lentos de baja compresión o en aquellos que utilizan aceite en el combustible, en cuyas cámaras de combustión las temperaturas son bajas.

bujias-grado-termico• Bujía de grado térmico medio (figura b). El pie del aislador es más corto que en la bujía anterior, por tanto la facilidad para evacuar el calor es mayor.
Se utiliza en motores cuya relación de compresión es media.
• Bujía fría o alto grado térmico (figura c). El pie del aislador es muy corto y transmite rápidamente el calor al sistema de refrigeración. La utilizan aquellos motores de elevada compresión y altas revoluciones.
La figura de abajo nos muestra las curvas de temperatura en bujías con diversos grados térmicos, montadas en un mismo motor y actuando este a plena carga.
bujias-grado-termico-temperatura-curvasEs muy importante que en la sustitución de las bujías de un vehículo, seleccionar la bujía correcta para cada aplicación. Por tanto, es recomendable seguir escrupulosamente las indicaciones del fabricante de la bujía, para asegurarse que cumple las especificaciones establecidas por el constructor del vehículo.
Para determinar el grado térmico, no sólo se tiene en cuenta la temperatura de la cámara de combustión sino también la probabilidad de inflamación, la cual se deduce mediante corriente de iones.

DISTANCIA ENTRE ELECTRODOS, TENSIÓN DE ENCENDIDO Y TIPOS DE ELECTRODOS

bujias-distancia-entre-electrodosLa distancia entre los electrodos de una bujía influye, entre otros factores, en la tensión de encendido. Una separación demasiado pequeña implica una tensión baja. Esto puede acarrear problemas debido a una transmisión insuficiente de energía a la mezcla con la consiguiente dificultad para inflamarla.
Por el contrario, una separación demasiado grande conlleva una elevada tensión de encendido, lo cual supone una reducción de la reserva de tensión, con el peligro de que haya más fallos en el encendido.
El valor de separación exacto lo determina el fabricante del motor. Normalmente oscila entre 0,7 y 1,1 mm. La figura nos muestra un gráfico donde se aprecia la relación entre dicha separación y la tensión de encendido.

bujias-distancia-de-electrodosLa longitud de chispa queda determinada también por la disposición de los electrodos. Distinguimos dos tipos:
• Longitud de chispa al aire. Los dos electrodos de masa están enfrentados al central. La chispa hace un recorrido directo entre el electrodo central y el de masa.
• Longitud de chispa deslizante. Aquí los electrodos de masa están colocados lateralmente a la cerámica. La chispa se desliza desde el electrodo central por encima de la punta del pie del aislador y luego salta por una hendidura del vidrio al electrodo de masa. Es muy utilizada actualmente por su efecto positivo sobre la inflamación de la mezcla.

Con objeto de prolongar la duración de las bujías, se utilizan bujías con un mayor número de electrodos de masa. La chispa salta siempre desde el electrodo central al electrodo de masa más próximo. Si la distancia aumenta, la chispa salta sobre el siguiente electrodo de masa que esté más cerca. Así se mantiene una separación entre los electrodos más homogénea y durante más tiempo.

RESISTENCIA ANTIPARASITARIA

Algunas bujías están dotadas en su interior de una resistencia antiparasitaria con la finalidad de eliminar posibles interferencias eléctricas.

IDENTIFICACIÓN DE LAS BUJÍAS

Las características de las bujías vienen grabadas mediante un código (cada fabricante utiliza el suyo propio) en el cuerpo o en el aislador de la misma.
Cada número o letra que interviene en ese código tiene un significado con respecto a las características de la bujía (en cuanto a grado térmico, separación de los electrodos, tamaño de rosca, etc.).
Existen tablas de equivalencias entre las distintas marcas de bujía y los modelos de vehículo a que están destinadas.

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