Bujías

Terminal de conexión

El terminal de conexión es, por lo general, una conexión SAE con forma de «barril» o una rosca de 4 mm. Un filamento de bujía de alta tensión, o bien una bobina tipo lápiz, se conecta al terminal. Esta conexión permite transmitir el alto voltaje al extremo de encendido de la bujía.

Junta

El anillo de estanquidad impide que se produzcan fugas de gases de combustión más allá de la bujía, debido a las presiones de combustión, extremadamente elevadas. Con ello, evita pérdidas de presión en el cilindro.

Otra función importante es suministrar una buena conducción del calor a la culata, y homogeneizar las distintas propiedades expansivas del alojamiento de la culata y la bujía.

Electrodo central

El electrodo central de una bujía NGK estándar está hecho básicamente de una aleación de níquel. Desde el extremo de este electrodo, la chispa debe saltar al electrodo de masa. Las bujías NGK tienen el núcleo de cobre, lo que mejora considerablemente la conductividad y evita el precalentamiento.

Aislador

El aislante cerámico tiene dos funciones. La principal es suministrar un grado elevado de aislamiento eléctrico, lo que impide que los altos voltajes descarguen a tierra externamente a través de la carcasa del motor u otros componentes. Asimismo, permite una transmisión eficaz del calor de la combustión, desde el extremo inflamable de la bujía hasta la culata.

Sellos internos

Los sellos internos generan una conexión impermeable a los gases entre el aislador y el alojamiento metálico. El sello está formado por un anillo de talco rodeado por dos anillos de estanquidad de acero inoxidable adicionales. Mientras se fabrica la bujía, el anillo de talco se compacta bien, lo que garantiza un perfecto sellado al vacío.

Resistencia

Para garantizar la compatibilidad electromagnética (CEM) y, por ende, un buen funcionamiento de la electrónica de a bordo, se emplea una resistencia cerámica en el interior de la bujía, como dispositivo de eliminación de interferencias.

Se fabrica mediante una fusión de compuestos de carbón y vidrio, que forman un componente sólido dentro de la bujía. También impide las interferencias con componentes electrónicos no situados en el vehículo, p. ej., televisores y radios domésticos.

Limitación de fugas eléctricas

La limitación de fugas eléctricas corrugada del exterior del aislante impide que haya fugas de energía eléctrica en el suelo de la carrocería del vehículo. Para ello, incrementa el recorrido que la corriente debería completar para alcanzar el punto de tierra que aporta la caja metálica.

Es como disponer de una sección del aislante bastante más elevada, que garantice que la energía eléctrica tome la vía de menor resistencia, a través del electrodo central.

Caja metálica

El alojamiento o caja metálica también tiene un papel importante en la conductividad térmica de la bujía, al ser parte del mecanismo de transmisión de calor desde el aislante hasta la culata. El hilo de una bujía NGK se forma enrollándolo, en vez de cortarlo. Tiene la ventaja de carecer de extremos puntiagudos que puedan dañar el orificio roscado de la culata.

Electrodo de masa

El electrodo de masa de una bujía NGK estándar está hecho de una aleación especial de níquel. Suministra el polo eléctrico opuesto al electrodo central.

Tipos de bujía

Las bujías varían en forma, diámetro, longitud de la rosca, y número y forma de los electrodos, así como en los materiales del electrodo empleados. Estos son algunos de los tipos de bujías que se utilizan actualmente.

Bujías con varios electrodos de masa

Una opción para prolongar la vida útil de una bujía estándar es incorporarle varios electrodos de masa. Evidentemente, la chispa se descarga a través del conducto de menor resistencia; por lo tanto, al irse desgastando cada electrodo, la chispa pasará a otro electrodo, menos desgastado. Como resultado, el desgaste se distribuye entre todos los electrodos disponibles, lo que reduce el crecimiento general del espacio entre electrodos y, por lo tanto, prolonga la vida útil.

Bujías de iridio

En la actualidad, las bujías de iridio de NGK representan la solución tecnológica de mayor calidad. Llevan un pequeño chip de aleación de iridio incorporado al electrodo central. Mediante un proceso especial con láser, dicho chip se suelda en el lugar correspondiente.

El metal precioso (noble) iridio es uno de los más duros del mundo. Con un punto de fusión elevadísimo —más de 2450 ° Celsius— es muy resistente a la erosión por chispa. Al utilizarlo,

la vida útil de las bujías aumenta en más del 200 % en comparación con las bujías estándar. Además, gracias al metal noble, el electrodo central puede diseñarse con un diámetro muy menor, normalmente de 0,6 mm, pero puede llegar a los 0,4 mm. Estas características reducen considerablemente el voltaje de encendido, además de contribuir a mejorar la distribución del frente de llama en la cámara de combustión.<br>Hay también un «efecto de autolimpieza» adicional: independientemente de la temperatura de funcionamiento actual, las descargas eléctricas se producen en el espacio anular que hay entre el electrodo central y el recorrido aislante. Estas descargas queman cualquier carbonilla que pueda quedar.

Bujías de platino

El uso del metal precioso (noble) platino aporta un material de electrodo altamente inalterable, que permite reducir notablemente el diámetro del electrodo (normalmente 0,8 mm), sin perjudicar la vida útil. Debido a su electrodo central «de hilo delgado», el voltaje requerido es inferior y se dispone de una posición de encendido más constante. Hay aire de buena calidad circulando en torno a la posición de encendido, lo que mejora la distribución del frente de llama en la cámara de combustión y supone otra ventaja del diseño de hilo delgado. Además, muchos de estos tipos de bujía tienen un chip de platino incorporado al electrodo de masa, para prolongar aún más la vida útil.

El platino también se utiliza en el electrodo central de algunos tipos de bujía con varios electrodos de masa, sin hilo delgado, para prolongar la vida útil.

Bujías de encendido con corte en «V» en el electrodo central

El electrodo central de esta bujía dispone de una ranura en forma de V en la cara superior. Como resultado, la chispa se produce en los extremos exteriores del electrodo y llega mejor a la mezcla inflamable. Durante el mismo espacio de tiempo, dicha mezcla proporciona un mayor crecimiento del núcleo de la llama.

No se reduce la vida útil.

Bujías con galga auxiliar

Estas bujías están pensadas para motores y modos de conducción en los que se genera más carbonilla. Las bujías con galga auxiliar incorporan una caja metálica situada al lado del aislante. Si se arranca el motor con demasiada carbonilla acumulada en el recorrido aislante, lo habitual es que la corriente de encendido encuentre la trayectoria de menor resistencia y fluya por encima de la carbonilla antes de llegar al suelo, en vez de saltar el espacio de chispa deseado.

Sin embargo, al llegar la caja metálica hasta el aislante, el pequeño espacio que hay entre ambos presenta un recorrido eléctrico más sencillo que el desplazamiento hasta la base del aislante. La chispa se descarga en la caja metálica, de manera que la mezcla aire-combustible sigue inflamándose. En cuanto la bujía alcanza la temperatura de autolimpieza de 450 °C, se quema la carbonilla y la chispa puede volver a emprender el trayecto normal a tierra a través del electrodo de masa.

Bujías de descarga semisuperficial

Estas bujías garantizan un arranque en frío seguro cuando el aislante está tiznado. Incluso limpian el aislante con temperaturas inferiores a la de autolimpieza.<br>Para ello, disponen de un mínimo de dos electrodos de masa, dispuestos lateralmente en un  recorrido aislante estrechado.

Si el aislante está limpio, la chispa se produce entre la punta del electrodo central y la  de uno de los electrodos de masa, en dirección al extremo exterior.

Si el aislante está tiznado, primero la chispa se desliza por el recorrido aislante, pero luego salta hasta el extremo inferior del electrodo de masa, al ser una trayectoria más fácil que recorrer todo el aislante hasta llegar a tierra.

Mediante este proceso, no sólo se quema la mezcla aire-combustible, sino que con cada chispa también se limpia la carbonilla del recorrido aislante. Gracias a este proceso, se produce un salto normal de chispas entre el electrodo central y el electrodo de masa.

Bujías híbridas

La tecnología híbrida se desarrolló para los motores que, debido a su diseño, tienden a acumular mayores depósitos de carbonilla. Las bujías híbridas combinan las características de las bujías de platino de electrodo central y las bujías de descarga semisuperficial. Llevan un electrodo de masa «normal» y dos electrodos auxiliares de masa laterales más pequeños.

El electrodo central de platino, de diámetro pequeño, mantiene el voltaje de encendido necesario en un nivel bajo y garantiza una óptima distribución del frente de llama. Gracias a la resistencia del platino, la distancia entre electrodos se mantiene prácticamente constante durante toda su vida útil. La tecnología de descarga semisuperficial garantiza un arranque en frío óptimo aun con el aislante tiznado, así como la eliminación de la carbonilla incluso por debajo de la temperatura de autolimpieza.

Bujías de competición

Las bujías de competición deben poder resistir las cargas extremas que se producen en los motores de alto rendimiento. Las velocidades del motor cambian muy rápido, llegando a superar a menudo las 15.000 r. p. m. en algunas aplicaciones.

La temperatura, la presión, las vibraciones y las corrientes en la cámara de combustión son tan elevadas que los electrodos de masa convencionales podrían romperse o sobrecalentarse.

Por eso las bujías de competición empleadas en los entornos más extremos, como la F1, se diseñan con un electrodo de masa en forma anular. La chispa se desliza desde el electrodo central, pasando por el recorrido aislante, hasta el electrodo de masa, en lugar de saltar una cámara de aire.

Bujías de GLP/GNC

Las bujías de encendido GLP Laser Line son bujías dobles de metal precioso especialmente desarrolladas para motores a gas. En estas bujías, la punta del electrodo central es de iridio, mientras que el electrodo de masa lleva un chip de platino. Ambos metales preciosos son muy resistentes a la erosión por chispa, a pesar de los voltajes de encendido superiores que se requieren en los motores a gas. El electrodo de masa incorpora un núcleo especial de cobre adicional, que proporciona una conductividad térmica óptima; la estructura electrónica lleva un revestimiento de aleación de níquel que protege de la corrosión, mayor en los motores a gas.

Estas bujías también admiten el voltaje de encendido superior requerido en los motores a gas. Al tener un diámetro de electrodo central de 0,6 mm, necesitan menos voltaje de encendido para generar la chispa, lo que reduce la carga en las bobinas de encendido. Para disminuir aún más el voltaje de encendido necesario, incorporan un espacio entre electrodos predeterminado de serie de 0,8 mm.

Funcionamiento de las bujías

Las bujías varían en forma, diámetro, longitud de la rosca, y número y forma de los electrodos, así como en los materiales del electrodo empleados. Estos son algunos de los tipos de bujías que se utilizan actualmente.

Bujías de encendido con corte en «V» en el electrodo central

El electrodo central de esta bujía dispone de una ranura en forma de V en la cara superior. Como resultado, la chispa se produce en los extremos exteriores del electrodo y llega mejor a la mezcla inflamable. Durante el mismo espacio de tiempo, dicha mezcla proporciona un mayor crecimiento del núcleo de la llama.

No se reduce la vida útil.

Bujías con galga auxiliar

Estas bujías están pensadas para motores y modos de conducción en los que se genera más carbonilla. 

Las bujías con galga auxiliar incorporan una caja metálica situada al lado del aislante. Si se arranca el motor con demasiada carbonilla acumulada en el recorrido aislante, lo habitual es que la corriente de encendido encuentre la trayectoria de menor resistencia y fluya por encima de la carbonilla antes de llegar al suelo, en vez de saltar el espacio de chispa deseado. 

Sin embargo, al llegar la caja metálica hasta el aislante, el pequeño espacio que hay entre ambos presenta un recorrido eléctrico más sencillo que el desplazamiento hasta la base del aislante. La chispa se descarga en la caja metálica, de manera que la mezcla aire-combustible sigue inflamándose. En cuanto la bujía alcanza la temperatura de autolimpieza de 450 °C, se quema la carbonilla y la chispa puede volver a emprender el trayecto normal a tierra a través del electrodo de masa.

Bujías con varios electrodos de masa

Una opción para prolongar la vida útil de una bujía estándar es incorporarle varios electrodos de masa. Evidentemente, la chispa se descarga a través del conducto de menor resistencia; por lo tanto, al irse desgastando cada electrodo, la chispa pasará a otro electrodo, menos desgastado. Como resultado, el desgaste se distribuye entre todos los electrodos disponibles, lo que reduce el crecimiento general del espacio entre electrodos y, por lo tanto, prolonga la vida útil.

Aspecto del extremo de encendido

Aspecto normal

Este es el aspecto que debe tener una bujía en buen estado. Es normal que esté de color blanco-gris o marrón claro. Esta coloración es el resultado de los aditivos del combustible y el aceite, que, al quemarse, dejan residuos. Con una bujía como esta, la combustión será controlada y normal.

Depósitos

Esta bujía tiene una gran cantidad de depósitos acumulados. La razón puede ser una mala calidad del combustible, un consumo elevado de aceite debido al desgaste mecánico del motor o la combustión de líquido refrigerante provocada por desperfectos en las juntas de la culata. Como resultado, los depósitos podrían inflamarse y encender la mezcla aire-combustible antes de que salte la chispa, lo que daría lugar a encendidos incontrolados.

Rotura del aislante

Una rotura del aislante como la de la imagen puede causar daños en el motor. Las causas principales de dichas roturas son la utilización de un par de apriete incorrecto, unas condiciones de combustión anormales o la caída de las bujías sobre una superficie dura (p. ej., el suelo del taller) antes de instalarse.

Sobrecalentamiento

En esta bujía, el electrodo de masa y el central casi se han fundido entre sí. Puede ocurrir si la bujía se sobrecalienta extremadamente. En este caso, es posible que el motor también sufra graves desperfectos, debido a la formación de puntos calientes locales. Asimismo, puede haber daños en la cabeza del émbolo o en las válvulas. Puede provocarlos la presencia de una bujía inadecuada (grado térmico incorrecto) o un mal funcionamiento del motor, lo que genera piqueteo o detonaciones.

Carbonilla

Esta bujía está llena de carbonilla. La carbonilla aparece al utilizar la bujía frecuentemente a temperaturas inferiores a la de autolimpieza (450 °C), como cuando solo se recorren trayectos cortos. Otras causas pueden ser la selección de un grado térmico incorrecto (demasiado frío) o una mezcla aire-combustible demasiado rica.