El Generador del Automvil.GeneralidadesEl generador es el encargado de producir la electricidad para el consumo del automvil y para reponer las prdidas de carga en los acumuladores. Hasta los comienzos de los aos 1960s se usaba un generador de corriente directa conocido como dinamo, el que produca directamente corriente directa para la carga de las bateras de acumuladores. Con la invencin y desarrollo de los diodos rectificadores, empez a utilizarse un generador de corriente alterna con diodos rectificadores incorporados para rectificar la corriente de salida, conocido como alternador.

Dinamo tpico

Alternador tpico

Este generador casi universalmente est montado como un agregado del motor y es accionado por este, a travs de correas de goma desde una polea montada en el cigeal, como se muestra en la imagen siguiente:

Tpico montaje del generador

Las correas de accionamiento tradicionalmente han sido correas de seccin en V , como la de la figura anterior, desde hace unos aos a esta parte se han comenzado a utilizar mayoritariamente las correas de tipo "serpentina" cuyo nombre surge, debido a que estas correas "serpentean" abrazando todas las poleas de los agregados del motor. Las correas de serpentina son mas planas que las de seccin V y por tal motivo pueden ser utilizadas sobre poleas de pequeo dimetro donde las de seccin V acortaran su vida til, debido al excesivo doblado.

Seccin de una correa de serpentina Como las dinamos han cado en desuso aqu solo nos ocuparemos de los alternadores.

Alternador elementalEl funcionamiento del alternador del automvil se basa en el principio general de induccin de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un campo magntico igual que cualquier generador. Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magntico y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo.

Figura 1.- Disposicin de elementos en un alternador simpleAs, en el alternador mostrado en la Figura 1,el inductor est constituido por el rotor, dotado de cuatro piezas magnticas cuya polaridad se indica y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares . Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de hierro (zapatas polares) se magnetizan bajo la accin de los imanes del inductor. Dado que el inductor est girando, el campo magntico que acta sobre las cuatro piezas de hierro cambia de sentido cuando el rotor gira 90 (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un mximo, cuando estn las piezas enfrentadas como en la figura, a un mnimo cuando los polos N y S estn equidistantes de las piezas de hierro. Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magntico las que inducirn en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo. La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el nmero de vueltas por segundo del inductor por el nmero de pares de polos del inducido (en nuestro caso 2). El alternador elemental descrito hasta aqu tiene varios problemas para su uso en el automvil: El valor del voltaje generado, crece con la velocidad de rotacin del alternador, por lo tanto no es apropiado para el uso en el automvil cuyo voltaje nominal de trabajo tiene un valor casi fijo ( 6, 12 y 24 Volts). Su voltaje cambiante de polaridad, no sirve para suministrar carga a las bateras de acumuladores ni para alimentar los dispositivos elctricos del automvil que son todos de corriente directa.

Veamos como se resuelven estos problemas en el alternador real.

Alternador realLa figura que sigue muestra un alternador real seccionado, para mostrar sus partes internas y un alternador desarmado para mostrar todas sus piezas.

Seccin de un alternador real

Piezas de un Alternador

En el alternador real, el rotor est formado por dos piezas dentadas que se montan sobre le eje de rotacin con ajuste a presin por lo que girarn con l. Estas piezas dentadas abrazan una bobina central que se alimenta con electricidad desde el sistema a travs de las escobillas. Las escobillas se deslizan sobre anillos colectores y conducen la electricidad de excitacin a la bobina central formando un potente electroimn. Este electroimn convierte los "dedos" de las tapas dentadas del rotor en imanes de polaridad permutada (uno N y el que le sigue S). Si se regula la corriente que circula por las escobillas a la bobina central se cambiar la potencia del imantado de la bobina y con ello la de los dedos que funcionan como zapatas polares, generando mayor o menor voltaje de salida. Un dispositivo electrnico, sensa el voltaje de salida y regula esta corriente de manera automtica manteniendo el valor del voltaje de salida en un valor constante con independencia de la velocidad de rotacin. Este dispositivo regulador se conoce como regulador de voltaje y en la gran mayora de los alternadores est incorporado como una pieza dentro del propio alternador. El voltaje regulado inducido en las bobinas de estator, se conduce a un juego de diodos que se encargan de rectificarlo y as obtener un voltaje, que adems de constante es de polaridad fija. La corriente de exitacin a la bobina del rotor se establece desde la batera de acumuladores del vehculo a travs del interruptor de encendido, de forma tal

que cuando se acciona este interruptor para poner en marcha el vehculo, se conecta la corriente de exitacin al alternador, y as est listo a recargar las bateras tan pronto como el motor se ponga en marcha. Esta corriente aunque pequea (unos 2 Amp) terminar descargando la batera si no se tiene el cuidado de cerrar el interruptor de encendido cuando se abre para pruebas o cuando el motor se detiene por alguna avera. Como los diodos del alternador conducen la electricidad en una direccin, resultarn averiados por sobre-corriente o se descargar rpidamente la batera, si se conectan los terminales de ella invertidos, se notar que se producen chispas potentes al hacer la conexin en tal caso. El regulador de voltage del alternador es un elemento a semiconductores sensible, no es recomendable mantener el motor en funcionamiento con la batera desconectada ya que puede averiarse.

Causas de falloEn un alternador solo hay una pieza en movimiento, el rotor, este est montado en cojinetes de bolas (uno en cada extremo) y tiene acoplado en el eje de salida la polea de donde recibir el movimiento desde el motor a travs de la correa. Otra parte vulnerable del alternador son las escobillas de deslizamiento, como funcionan deslizndose sobre los anillos colectores transmitiendo la corriente al rotor, es natural que se desgasten con el uso. El resto de las piezas tienen "tericamente" una vida ilimitada (o extremadamente larga) y rara vez son causa de fallo del alternador. Por este motivo la reparacin del alternador en caso de fallo, puede ser ejecutado por cualquiera, ya que en la inmensa mayora de los casos se limita a la sustitucin de las escobillas, elemento con un 5-10% del valor de un nuevo alternador. Estas escobillas en muchos casos pueden sustituirse incluso, sin desmontar el alternador del coche. Un caso menos frecuente es la rotura de los cojinetes de bolas, para esto hay que separar las tapas de la carcasa y sustituirlos. Los cojinetes de bolas tienen en general una larga vida. Solo son necesarias una pocas herramientas para hacer la reparacin, siendo en algunas ocasiones lo mas difcil la extraccin de la polea.

Arranque del Motor del Automvil (viene desistema elctrico)

GeneralidadesEl motor de combustin interna no tiene arranque propio, hay que hacerlo girar con una fuente externa para que se completen los procesos necesarios y se produzca el encendido. Existen varias formas de hacer girar el motor para que arranque: 1. Arranque manual 2. Arranque por motor de aire comprimido 3. Arranque por motor de combustin auxiliar 4. Arranque por motor elctrico El arranque manual se usa para los pequeos motores donde con un aceptable esfuerzo corporal se hace girar el motor para el arranque y puede ser: 1. Accionando una palanca con los pies (motocicletas y similares). 2. Tirando de una cuerda arrollada en una polea en el cigeal. 3. Girando un eje acodado acoplado al cigeal. 4. Empujando el vehculo hasta el arranque. El arranque por aire comprimido se usa para algunos grandes motores en los que la potencia necesaria hace difcil el uso del arranque elctrico debido a las altsimas corrientes necesarias, y en algunos vehculos especiales adaptados para funcionar a muy bajas temperaturas donde las bateras de acumuladores no pueden utilizarse. Tambin en estos grandes motores el proceso de arranque es mas complejo y por lo general, deben hacerse girar hasta que se lubriquen las partes internas antes de someterlos al funcionamiento por ellos mismos. El arranque por motor de combustin auxiliar se usa en algunas mquinas de la construccin que usan motores Diesel. Estas mquinas pueden prescindir de las bateras de acumuladores y as ser mas adaptables a condiciones climticas de fros severos. Usan un pequeo motor de gasolina que se arranca por el mtodo manual o con motor elctrico, este a su vez acciona el motor principal a travs de un acoplamiento de engranajes desplazables. Estos pequeos motores pueden hacer girar por largo tiempo al motor principal para permitir la lubricacin antes de la puesta en marcha. En los automviles se usa casi universalmente el arranque por motor elctrico, por lo que ser este mtodo el que ser tratado.

Arranque por motor elctricoPara el arranque de los motores de automvil se usa un motor elctrico de corriente continua que se alimenta desde la batera de acumuladores a travs de un rel. Este rel a su vez se acciona desde el interruptor de encendido del automvil.

Esquema del sistema de Arranque Cuando se acciona el interruptor de arranque se alimenta con electricidad proveniente de la batera a la bobina del rel, y este a su vez cierra dos grandes contactos en su interior alimentando el motor de arranque directamente desde la bateras a travs de un grueso conductor (representado con color rojo). El motor elctrico El motor de arranque es un motor de corriente directa tipo shunt especialmente diseado para tener una gran fuerza de torque con un tamao reducido, capaz de hacer girar el motor de combustin interna. Esta capacidad se logra a expensas de sobrecargar elctricamente las partes constituyentes ya que el tiempo de funcionamiento es muy breve, por tal motivo no debe mantenerse en accin por largo tiempo, so pena de terminar averiado por sobrecalentamiento. El consumo de electricidad durante el arranque es elevado (hasta 1000 Amp para grandes motores de combustin), de manera tal que tambin la batera funciona en un rgimen muy severo durante este proceso. Debido a estas razones es muy recomendable, cuando se intenta arrancar un motor "perezoso" usar varios intentos de corta duracin (unos 10 segundos), en lugar de un solo intento de larga duracin.

Vista de un arranque tpico En la vista puede diferenciarse el rel as como los grandes tornillos de conexin para los cables procedentes de la batera. El mecanismo de accionamiento La transmisin de la rotacin desde el motor de arranque al motor de combustin se realiza a travs de engranajes. Un pequeo engrane deslizante est acoplado al eje del motor de arranque, este engrane es desplazado sobre estras por el rel a travs de una horquilla pivotante, de manera que se acopla a un engrane mayor que rodea el volante del cigeal del motor hacindolo girar.

Motor de arranque seccionado

Este engrane funciona a travs de un mecanismo de rueda libre (como el de las bicicletas) de manera que el torque del motor de arranque se trasmita al engrane del cigeal, pero una vez que el motor de combustin se ponga en marcha, no pueda arrastrar al motor de arranque. Sin este mecanismo de rueda libre, debido a la gran velocidad del motor de combustin y a la elevada relacin de transmisin entre el par engranado, la velocidad de rotacin del rotor del motor elctrico llegara a velocidades peligrosas para su integridad, especialmente en conductores demorados en soltar la llave de encendido. Una vez que el motor de combustin se ha puesto en marcha y el conductor suelta la llave de encendido, se corta la alimentacin elctrica a la bobina del rel y el muelle de recuperacin retira el ncleo cortando la alimentacin con electricidad y desacoplando ambos engranes. La prxima figura muestra un tpico motor de arranque despiezado donde pueden observarse sus partes constituyentes.

Vista de un motor de arranque desarmado

Causas de fallo Como en todo motor elctrico de corriente continua para la transmisin de la electricidad es necesaria la presencia de un colector-permutador para el funcionamiento, y con ello el movimiento relativo entre este colector y las escobillas. Este movimiento de rozamiento con el agravante adicional del chisporroteo por alta corriente y cambio de delgas en el colector, hace que la

vida de las escobillas sea relativamente corta, principal causa de fallo del motor de arranque. Tambin se desgastan los contactos del rel, los casquillos o cojinetes de rozamiento donde gira el rotor y en menor cuanta que las escobillas, el propio colector. Otra causa de fallo menos frecuente es el fallo del mecanismo de rueda libre.

El sistema elctrico (viene de automviles)El sistema elctrico del automvil ha evolucionado desde su surgimiento en gran medida y adems, son muchas las prestaciones que pueden aparecer en uno u otro tipo de vehculo, por tal motivo resulta muy difcil, si no imposible, establecer un sistema elctrico universal para todos. En la poca en la que el generador de corriente directa (dinamo) suministraba la potencia elctrica, y debido a su limitada capacidad, las partes accionadas elctricamente se limitaban generalmente al arranque del motor, la iluminacin y alguna que otra prestacin adicional, pero con el surgimiento del alternador en los aos 60s del pasado siglo y su posibilidad de producir grandes potencias, se ha ido dejando a la electricidad la mayor parte del accionamiento de los mecanismos adicionales del vehculo, y han surgido muchos nuevos. De este modo, hasta la preparacin de la mezcla aire-combustible del motor de gasolina se hace de manera elctrica con el uso del sistema de inyeccin. En la figura 1 se ha tratado de establecer un circuito lo mas general posible del automvil de gasolina de serie actual con las prestaciones bsicas. Observe que en la figura 1 que los cables conectores aparecen con diferentes colores, note lo siguiente: Rojo: Conexiones directas al acumulador sin proteccin con fusibles. Marrn: Conexiones alimentadas a travs de fusibles de proteccin. Estos fusibles y sus circuitos correspondientes pueden ser mltiples, aunque en

Figura 11.- Acumulador 2.-Regulador de voltaje 3.-Generador 4.- Bocina o claxon 5.-Motor de arranque 6.Caja de fusibles 7.-Interruptor de claxon 8.-Prestaciones de potencia que funcionan con el interruptor de encendido conectado y con interruptor propio; ejemplo: vidrios de ventanas, limpiaparabrisas etc. 9.-Representa los interruptores de las prestaciones 8 10.-Distribuidor 11.-Bujas 12.-Representa las prestaciones de potencia que funcionan sin el interruptor de encendido; ejemplo: seguros de las puertas, cierre del bal de equipaje etc. 13.-Interruptor de encendido 14.- Bobina de encendido 15.-Faros de luz de carretera delanteros 16.-Interruptor de faros de luz de carretera 17.-Interruptor de faros de luz de frenos 18.-Luces indicadoras de frenado 19.-Interruptor-permutador de faros de va (intermitentes) 20.-Tablero de instrumentos 21.-Interruptor de lmpara de cabina 22.-Lmpara de cabina 23.-Luces de va (intermitentes) 24.-Interruptor de prestaciones especiales 25.-Luces de carretera traseras 26.Representa las prestaciones especiales que solo funcionan con el interruptor de encendido conectado; ejemplo: radio, antenas elctricas etc. 27.-Sistema de inyeccin de gasolina 28.-Sensores de instrumentos del tablero.

el esquema se representan como uno solo. Cuando la potencia elctrica lo requiere se utilizan rels relevadores que no han sido representados. Verde: Circuitos alimentados desde el interruptor de encendido. Estos circuitos solo tienen tensin elctrica cuando el interruptor est conectado. Cuando la potencia elctrica lo requiere se utilizan rels relevadores que no han sido representados. Azul: Cables de alta tensin del sistema de encendido.

Violeta: Circuitos protegidos con fusible, para algunas de las prestaciones adicionales, con interruptor propio. Estos circuitos estan alimentados con tensin en todo momento. Cuando la potencia elctrica lo requiere se utilizan rels relevadores que no han sido representados. Amarillo: Circuito de iluminacin de carretera y tablero de instrumentos. Est protegido con fusibles y alimentado con tensin permanentemente. Tiene su propio interruptor. En algunos casos la permutacin de las luces principales de carretera se hace con el uso de rels relevadores, que no han sido representados. Magenta: Cables a los sensores de los instrumentos del tablero. Negro: Conexiones de tierra. Para poder hacer una descripcin mas detallada de las diferentes partes constituyentes del sistema, se hace necesario dividir este sistema en diferentes sub-sistemas de acuerdo la funcin que realizan en el automvil. De esta forma tenemos:

Sistema de encendido (viene de sistema elctrico)

Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o LPG, conocidos tambin como motores de encendido por chispa, ya que en el motor Diesel la propia naturaleza de la formacin de la mezcla produce su auto-encendido. En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la potencia necesaria para iniciar la combustin.

Generacin de la chispaEn conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente producindose lo que se conoce como arco elctrico. Este fenmeno del salto de la electricidad entre dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de la presin reinante en la zona del arco. As tenemos que una chispa puede saltar con mucho menos voltaje en el vaco que cuando hay presin y que a su vez, el voltaje requerido ser mayor a medida que aumente la presin reinante. De esto surge la primera condicin que debe cumplir el sistema de encendido: Condicin 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistema elctrico del automvil hasta valores capaces de hacer saltar la electricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del cilindro a la presin alta de la compresin.

Momento del encendidoDurante la carrera de admisin la mezcla que ha entrado al cilindro, bien desde el carburador, o bien mediante la inyeccin de gasolina en el conducto de admisin se calienta, el combustible se evapora y se mezcla ntimamente con el aire. Esta mezcla est preparada para el encendido, en ese momento una chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la combustin. Esta combustin produce un notable incremento de la presin dentro del cilindro que empuja el pistn con fuerza para producir trabajo til. Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presin debe comenzar a producirse en un punto muy prximo despus del punto muerto superior del pistn y continuar durante una parte de la carrera de fuerza. Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cmara como un frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso aunque rpido no es instantneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro sistema debe producir la chispa un tiempo antes de que sea necesario el incremento brusco de la presin, es decir antes del punto muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cmara de combustin, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el

pistn est en constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa con respecto al punto muerto superior se le llama avance al encendido. Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante, resulta evidente que con el aumento de la velocidad de rotacin del motor, el pistn se mover mas rpido, por lo que si queremos que nuestro incremento de presin se haga siempre en la posicin adecuada del pistn en la carrera de fuerza, tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la chispa a medida que aumenta la velocidad de rotacin del motor. De este asunto surge la segunda condicin que debe cumplir el sistema de encendido: Condicin2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento del salto de la chispa con respecto a la posicin del pistn gradualmente a medida que aumenta la velocidad de rotacin del motor.

La consideracin hecha de que la velocidad de avance de la llama es constante no es estrictamente cierta, adems en dependencia del nivel de llenado del cilindro con mezcla durante la carrera de admisin y de la riqueza de esta, la presin dentro del cilindro se incrementar a mayor o menor velocidad a medida que se quema, por lo que durante el avance de la llama en un cilindro lleno y rico la presin crecer rpidamente y puede que la mezcla de las partes mas lejanas a la buja no resistan el crecimiento de la presin y detonen antes de que llegue a ellas el frente de llama, con la consecuente prdida de rendimiento y perjuicio al motor. De aqu surge la tercera condicin que debe cumplir el sistema de encendido: Condicin 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento del salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la carrera de admisin.

Distribucin del encendidoCuando el motor tiene mltiples cilindros de trabajo resultar necesario producir la chispa cumpliendo con los requisitos tratados hasta aqu, para cada uno de los cilindros por cada vuelta del cigeal en el motor de dos tiempos, y por cada dos vueltas en el de cuatro tiempos. De aqu la cuarta condicin: Condicin 4: El sistema de encendido debe producir en el momento exacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor.

Veamos ahora como se cumplen estas exigencias para el sistema de encendido.

El diagrama bsicoEn la figura de la derecha se muestra un diagrama de bloques de los componentes del sistema de encendido. Resulta imprescindible una fuente de suministro de energa elctrica para abastecer al sistema, este puede ser una batera de acumuladores o un generador. Luego ser necesario un elemento que sea capaz de subir el bajo voltaje de la batera, a un valor elevado para el salto de la chispa (varios miles de voltios). Este generador de alto voltaje tendr en cuenta las seales recibidas de los sensores de llenado del cilindro y de la velocidad de rotacin del motor para determinar el momento exacto de la elevacin de voltaje. Para la elevacin del voltaje se usa un transformador elevador de altsima relacin de elevacin que se le llama bobina de encendido en trabajo conjunto con un generador de pulsos que lo alimenta. Ser necesario tambin un dispositivo que distribuya el alto voltaje a los diferentes cables de cada uno de los productores de la chispa dentro de los cilindros (bujas) en concordancia con las posiciones respectivas de sus pistones para el caso del motor policilndrico.

Figura 1

Descripcin de los componentesDada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la actualidad las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de adaptacin a las tecnologas existentes se hace difcil abarcar todas las posibilidades, no obstante, haremos un recorrido por los mas representativos. La aparicin en la dcada de los 60s del siglo pasado de los dispositivos semiconductores y en especial los transistores, y luego los circuitos integrados, sent pauta en la composicin y estructura de los sistemas de encendido, de manera que para hablar de ellos habr un antes, y un despus, que son decisivos a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos para la descripcin del sistema uno de tipo clsico, de los utilizados antes de que los dispositivos electrnicos formaran parte del sistema. Fuente de alimentacin La fuente de alimentacin del sistema de encendido depende en muchos casos de la futura utilizacin a que se destine el motor, as tenemos que normalmente para el motor del automvil que incluye, porque es requerido, una batera de acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentacin del sistema, pero para los motores estacionarios, especialmente los pequeos, donde la batera no es necesaria para otro fin, se acude a los generadores de pulsos elctricos conocidos como magnetos. Estos magnetos son pequeos generadores del tipo de rotor a imanes permanentes de corriente alterna movidos por el propio motor y sincronizados con l que producen electricidad para alimentar el sistema de encendido durante el tiempo necesario para generar la chispa. En ocasiones y para la mayora de los motores mono cilndricos pequeos de arranque manual, la electricidad la induce un imn permanente empotrado en el volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo del motor. Generacin del alto voltaje El voltaje de alimentacin del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado con una batera suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho mas bajo de los 18,000 a 25,000 voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la buja, separados hasta 2mm, y bajo la presin de la compresin. Para lograr este incremento se acude a un transformador elevador con muy alta relacin entre el nmero de vueltas del primario y del secundario, conocido como bobina de encendido. Usted se preguntar Cmo un transformador, si es corriente directa? pues s, veamos como:

En la figura de la derecha se muestra un esquema del modo de convertir el voltaje de la batera al necesario para la chispa en el motor mono cilndrico. Note como la corriente de la batera est conectada al primario del transformador a travs de un interruptor y que la salida del secundario se conecta al electrodo central de la buja. Todos los circuitos se cierran a tierra. El interruptor est representado como un contacto, que era lo usual antes de la utilizacin de los dispositivos semiconductores. Hoy en da ese contacto es del tipo electrnico de diversos tipos. Mientras el contacto est cerrado, circula una corriente elctrica por el primario del transformador, en el momento de abrirse el contacto, esta corriente se interrumpe por lo que se produce un cambio muy rpido del valor del campo magntico generado en el ncleo del transformador, y por lo tanto la generacin de un voltaje por breve tiempo en el secundario. Como la relacin entre el nmero de vueltas del primario y del secundario es muy alta y adems el cambio del campo magntico ha sido violento, el voltaje del secundario ser extremadamente mas alto, capaz de hacer saltar la chispa

Figura 2

en la buja. Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento del motor y la posicin del pistn, se puede generar la chispa en el momento adecuado al trabajo del motor en cada carrera de fuerza. Si en lugar de una batera se utiliza un magneto, el esquema es esencialmente el mismo, con la diferencia de que el magneto estar generando la corriente del primario en el momento de apertura del contacto, aunque en el resto del ciclo no genere nada. Utilizando el sincronismo adecuado, magneto-contactoposicin del pistn el encendido estar garantizado. Distribucin Cuando el motor tiene mas de un cilindro se necesita un chispa para cada uno, puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por cilindro y de hecho se hace, pero lo mas comn es que solo haya un sistema generador del alto voltaje que produzca la elevacin tantas veces como haga falta (una vez por cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la buja del cilindro correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.

A la derecha se muestra un esquema que sirve para entender como funciona el distribuidor. Hemos supuesto el sistema de encendido para un motor de seis cilindros. Como se explic anteriormente, un contacto elctrico interrumpe el circuito primario de la bobina de encendido y genera en el secundario el voltaje suficiente. En este caso una leva exagonal sincronizada con el motor a travs de engranajes gira, y abre el contacto en seis ocasiones por cada vuelta, el voltaje generado por la bobina de encendido se conecta a un puntero que gira tambin sincronizado con el motor, de manera que cada vez que la leva abre el contacto, uno de los terminales que conduce a una buja est frente al puntero y recibe la corriente. Colocando adecuadamente los cables a las bujas correspondientes se consigue que con un solo circuito generador de alto voltaje se alimenten todas las bujas en el momento propicio. En el esquema de abajo se ilustra el trabajo del distribuidor con un animado, considerando media vuelta del puntero del distribuidor.

Figura 3

Figura 4 Adelanto al encendido con la velocidad del motor Ya sabemos como se genera el alto voltaje y adems como se distribuye a las diferentes bujas del motor, ahora veremos como se puede adelantar el encendido con el aumento de la velocidad de rotacin del motor. Consideremos el esquema de la figura 3, en l una leva determina el momento de la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispa en la buja. Hemos visto que esta leva est montada en un eje que a su vez se mueve desde el motor a travs de un engranaje para garantizar el debido sincronismo. Si montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre l y determinamos su posicin exacta con respecto al eje a travs de un mecanismo centrfugo podremos modificar la posicin de la leva con respecto al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma podremos ir adelantando el encendido cuando la velocidad aumenta y disminuyndolo cuando esta velocidad baja. Como se altera la posicin, la punta de la leva alcanzar a abrir el contacto con mas o menos atraso. Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los sistemas de encendido de los motores de automvil. Unos contrapesos adelantan la posicin de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza centrfuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperacin del mecanismo la hacen retornar cuando baja.

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro. Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del sistema de inyeccin de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta apertura hace que la magnitud del vaco dentro del conducto de admisin entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presin absoluta en este conducto aumenta al haber mejor acceso a la presin atmosfrica exterior. De esta forma, la magnitud de la presin absoluta dentro del conducto de admisin sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el cilindro del motor, el valor de esta presin absoluta es la que se utiliza para adelantar o atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde est montado el contacto descrito en la figura 3 se construye de manera tal que pueda girar con respecto al eje de la leva. Observe el animado de la figura 4. Un diafragma flexible al que se le aplica la presin del conducto de admisin vence la fuerza de un resorte (no representado), haciendo girar la base del contacto en mayor o menor proporcin de acuerdo a la presin y por lo tanto mueve el contacto con respecto a la leva con lo que la apertura de este se logra mas temprano o mas tarde de acuerdo al llenado del cilindro. Resulta ser el mismo efecto del mecanismo centrfugo del punto anterior, pero en este caso teniendo en cuenta el valor absoluto de la presin en el conducto de admisin.

Figura 4

Pongamos todo junto Tratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos el esquema de la figura 5 correspondiente al sistema de encendido tpico por contacto, tal y como se usaba antes de la introduccin de los dispositivos semiconductores. Observe que el cable procedente de la batera pasando por el interruptor de arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del primario se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado como Conjunto distribuidor. Note tambin como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto voltaje a las diferentes bujas, estn montados en el eje que se conecta al motor. Un elemento nuevo es el condensador, est conectado en paralelo con el elemento mvil del contacto, este condensador ayuda a reducir

Figura 5

las chispas en el contacto y aumenta la potencia de la chispa. El mecanismo centrfugo y el diafragma que sirven para acomodar el avance al encendido no estn representados. El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro del rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la buja correspondiente al girar.

Un distribuidor real luce as como se muestra en la figura 6, en el costado izquierdo est el diafragma de avance al que se conecta una manguera procedente del carburador. La tapa de color negro donde se conectan los cables de alta tensin est construida de un material plstico resistente al calor y aislante de la electricidad que se acopla al cuerpo con la ayuda de unas presillas metlicas fcilmente desmontables. Observe el tornillo lateral, ah se conecta el cable procedente de la bobina de encendido, el cable exterior que se muestra, es el del condensador, que en este caso est en el exterior detrs del diafragma. La pieza dorada mas inferior es el acoplamiento al engranaje del motor.

Figura 6 Entendido como funciona un sistema de encendido clsico (sin electrnica) veamos ahora el encendido electrnico.

Sistema de iluminacin (viene de sistema elctrico)Cada vez es mas frecuente la utilizacin de circuitos electrnicos de control en el sistema de iluminacin del automvil, de esta forma en un auto actual es frecuente que las luces de carretera se apaguen solas si el conductor se descuida y las deja encendidas cuando abandona el vehculo, o, las luces de cabina estn dotadas de temporizadores para mantenerlas encendidas un tiempo despus de cerradas las puertas, y otras muchas, lo que hace muy difcil generalizar, no obstante se tratar de describir el sistema mnimo necesario.

El la figura 3 se muestra un esquema de un sistema de iluminacin tpico de automvil. Todos estos circuitos se alimentan a travs de fusibles para evitar sobrecalentamiento de los cables en caso de posibles corto-circuitos. En general cualquier automvil tiene como mnimo: 1.- Seis interruptores marcados con los nmeros del 3 al 8 en la figura 1 y cuya funcin es la siguiente: Interruptor # Funcin 3Encend er luces de reversa Iluminar la cabina Encend er las luces de carreter a

4

5

Figura 1

6

7

8

Encend 1.-Acumulador 2.-Caja de fusibles 3.-Interruptor de er las luces de reversa 4.-interruptor de luz de cabina 5.luces de Interruptor de luz de carretera 6.-Interruptor de ciudad luces de ciudad 7.-interruptor Poner a de Luces de va a la derecha 8.-Interruptor de luz funcion de frenos 9.-Luces de va 10.-Luces de reversa ar las 11.-Luces altas de carretera 12.-Permutador de luces de luces de carretera 13.-Interruptor de luces de va 14.-Luces bajas de carretera 15.-Luces de frenos va 16.-Luces de ciudad y tablero de instrumentos 18.Encend Luces de va a la izquierda er las

luces de cola al frenar

Aunque los interruptores se han representado como uno solo por circuito, en algunos casos pueden ser varios conectados en paralelo para hacer la misma funcin; ejemplo: puede haber un interruptor de la luz de cabina en cada puerta y uno adicional en el tablero, o en la propia lmpara. Es muy frecuente un interruptor adicional para encender las luces intermitentes de avera. 2.- Dos permutadores de luces, uno para permutar las luces de carretera de altas a bajas y otro para seleccionar las luces intermitentes de va de acuerdo al giro a efectuar. Como indicadores de va en algunos vehculos se usan las propias lmparas de frenos, en otros, lmparas aparte, comnmente de color amarillo o mbar.

LmparasLas lmparas en el automvil pueden clasificarse bsicamente en tres tipos: 1. Lmparas de gran potencia para iluminar el camino. 2. Lmparas de media potencia para visualizacin del automvil.

3. Lmparas de pequea potencia para sealizacin de control e iluminacin. Lmparas de iluminacin del camino En el automvil, por norma, deben haber dos tipos de estas luces; las luces largas o de carretera y las luces de cruce ambas deben estar alineadas adecuadamente para lograr una iluminacin ptima. Las primeras son luces de gran alcance y elevada potencia que sirven para lograr una visibilidad mxima del camino y sus alrededores durante la conduccin nocturna, y las segundas con menos alcance y potencia se usan para alumbrar el camino durante el cruce con otro vehculo que transita en sentido contrario en vas de doble sentido sin deslumbrar al conductor. En general hay dos formas de colocar estas luces en el vehculo; en un solo faro con un el uso de dos elementos independiente generadores de luz (larga y corta) o en faros aparte, cada uno con su respectivo elemento generador de luz, uno para la luz de carretera y otro para la de cruce. En los esquemas que siguen se muestra el principio de funcionamiento de estos focos. Para lograr aprovechar al mximo la luz procedente del punto luminoso, en este caso representado como un filamento incandescente, todos los faros de iluminacin del camino estn dotados de un reflector parablico perfectamente plateado y pulido en su interior, que refleja casi el 100% de la luz que incide desde el punto luminoso. La colocacin del emisor de luz dentro de la parbola determina como ser reflejada la luz al exterior. Observe (figura 2) que cuando el punto brillante se coloca en el foco de la parbola la luz reflejada sale como un haz concentrado Punto luminoso en el foco formado por lineas paralelas dirigidas rectas al de la parbola frente del foco, en este caso el haz luminoso Figura 2 tiene el mximo alcance y representa la luz de carretera. Si el filamento luminoso se coloca por delante del foco (figura 3), los rayos reflejados salen de la lmpara con un ngulo de desviacin con respecto al eje de la parbola y el alcance se reduce. En este caso si colocamos una superficie reflectora de forma adecuada por debajo del bulbo, que impida la iluminacin de una zona de la parbola, nuestro haz de luz se inclina hacia abajo como muestra el dibujo de la figura 4. De esta forma se consigue la luz corta o de cruce, esto es, se concentra la iluminacin en la zona

prxima por delante del automvil para garantizar la iluminacin adecuada del camino mientras se coloca al chofer que circula en sentido contrario en una zona de sombra. Esta superficie reflectora no es simtrica con respecto al eje del bulbo, de manera que est diseada para impedir la iluminacin de la zona de la parbola que tiende a iluminar la senda contraria, mientras permite la iluminacin del borde del camino y sus reas adyacentes para mejorar la seguridad de conduccin. Estos dos tipos de iluminacin pueden conseguirse en un mismo faro utilizando el bulbo Punto luminoso por delante con dos filamentos en las posiciones adecuadas del foco de la parbola que se permutan por el conductor, o con un faro Figura 3 de luz de cruce (casi siempre permanentemente encendido) y otro de luz de carretera que se enciende y apaga a voluntad del conductor de acuerdo a la necesidad. Una adecuada construccin del lente transparente exterior del faro o la estratificacin apropiada de la superficie del reflector parablico, completan la ptima distribucin de la luz al frente del camino. Tipos de bulbos de alta potencia. Aunque se fabrican faros de iluminacin del camino en los que todos los componentes estn integrados como una unidad sellada, nos ocuparemos aqu de aquellos en los que bulbo generador de luz es intercambiable. Hay tres Superficie reflectora debajo tipos bsicos:del punto luminoso

Figura 4

1. De filamento incandescente estndar 2. De filamento incandescente en atmsfera de halgeno. 3. De arco elctrico en atmsfera de gas xenn. Bulbo incandescente estndar Los bulbos incandescentes estndares fueron utilizados durante muchos aos por todos los vehculos, comnmente con el filamento de luz de carretera de 55 vatios y el de luz de cruce de 45 vatios para los sistemas de 12 voltios. No

obstante han ido cayendo en desuso debido a las ventajas de los otros dos tipos de bulbos. La figura 5 muestra uno de estos bulbos.

Figura 5 Bulbo incandescente halgeno Este tipo de bulbo incandescente halgeno ha venido reemplazando al incandescente estndar en casi todas las aplicaciones y especialmente en las luces de camino, debido a que puede tener una vida mas larga y produce una iluminacin mas brillante, con lo que se mejora el alcance del faro. La figura 6 muestra un tpico bulbo halgeno. Bulbo de arco elctrico de xenn Estos bulbos de arco son sumamente brillantes debido a que la iluminacin la produce un arco elctrico en el interior del bulbo relleno con gas xenn, esto hace que los faros dotados de estos bulbos tengan un gran alcance. Adems de la intensidad luminosa, tienen otras ventajas como; una mayor economa de electricidad para producir la misma iluminacin y una extensa vida til. Tiene la desventaja de que funcionan a voltaje elevado por lo que necesitan un dispositivo elevador de voltaje que los hace mas caros y requieren mas cuidado en la manipulacin. Otra desventaja es que se demoran cierto breve tiempo para alcanzar el brillo mximo, esta demora hace que exista un tiempo de oscuridad si se permutan de alta a baja como en el resto de los bulbos, por lo que su utilizacin est restringida solo a las luces de carretera mientras que la luz de cruce se deja a un bulbo mas convencional. Algunos automviles mas caros estn dotados de un

Figura 6

sistema de apantallamiento mecnico que los hace tiles tambin para las luces de cruce, al tapar parte del haz de luz producido. En la figura 7 puede verse una imagen de uno de estos bulbos. Debido a la intensidad del brillo y alcance de estos bulbos, las legislaciones de los diferentes pases establecen que los faros que los utilizan, deben estar dotados de un mecanismo de compensacin de la posible inclinacin del vehculo por la carga y otras razones, para evitar el deslumbramiento de los conductores que circulan en sentido contrario.

Figura 7 Lmparas de posicin y sealizacin Como mnimo en el vehculo actual estn incorporadas lmparas para las funciones siguientes: 1. Dos faros traseros, uno a cada lado del automvil, de color rojo y visibles en la oscuridad hasta una distancia de mas de 1km. Llamados luces de cola o pilotos. 2. Dos faros delanteros, uno a cada lado del vehculo, de color blanco o mbar que pueden ser iluminados a voluntad del conductor para mostrar la posicin de vehculo cuando la visibilidad es baja o para sealar el ancho del vehculo en la oscuridad. En la mayor parte de los automviles estas luces funcionan sincronizadas con las luces de cola. 3. Dos faros traseros, uno a cada lado del automvil, de color rojo o mbar de mas intensidad que los anteriores que se iluminan cuando el conductor acciona los frenos. Las luces de los frenos y las piloto pueden estar en un mismo faro con diferentes bulbos o con un bulbo de dos filamentos. Llamados cuarto de luz o luz de ciudad, 4. Uno o dos faros de iluminacin del camino, de luz blanca, en la parte trasera, que se iluminan cuando el conductor coloca la marcha hacia

atrs, sirven para visualizar el rea detrs del vehculo cuando el conductor ejecuta una maniobra en esa direccin. 5. Dos luces, una trasera y otra delantera, de color rojo o mbar, a cada lado del vehculo, que funcionan de manera simultnea e intermitente y que pueden ser puestas en funcionamiento de uno u otro lado a voluntad del conductor, para indicar que el automvil realizar una maniobra de cambio de va o giro en ese sentido. El conductor podr tambin poner a funcionar las cuatro luces de manera simultnea e intermitente para indicar que el automvil est detenido en la va por alguna razn,en este caso son llamadas luces de avera.Algunas veces los bulbos para las luces de avera son diferentes y de menos potencia que los intermitentes de giro. 6. Una o dos lmparas blancas que iluminen en la noche la placa o matrcula trasera. Estas luces funciona sincronizadas con las luces de cola. 7. Un faro trasero de color rojo sincronizado con las luces de los frenos colocado en la parte alta del vehculo. Tradicionalmente se han utilizado para estas lmparas los bulbos incandescentes convencionales de diferente potencia segn la aplicacin, lo mas comn es que se usen las potencias siguientes: 1. Bulbos de 5 vatios para las luces piloto y las de ciudad. 2. Bulbos de 21 vatios para las luces de frenos, las intermitentes de giro y las de marcha atrs. 3. Bulbos de 5 vatios o menos para la iluminacin de las placas. Tipos de bulbos de media potencia. Estos bulbos puede contener en usa sola unidad uno o dos filamentos de diferente potencia elctrica, con el fin de realizar dos funciones en el mismo faro. En general los bulbos de media potencia pueden clasificarse adems de por su potencia, por el tipo de zcalo de montaje, hay cuatro tipos bsicos: 1. De zcalo cilndrico metlico, llamados de bayoneta de los que hay tres dimetros en el zcalo, 15, 9 y 6 mm. 2. Sin zcalo metlico. 3. De cpsula, con pines de conexin, generalmente halgenos. 4. Los cilndricos con conectores en los extremos, llamados Festoon Abajo en la figura 8 aparecen vistas de algunos de ellos.

De bayoneta, De bayoneta, De bayoneta, De bayoneta zcalo 15 mm simple filamento zcalo 15 mm sin zcalo 6 mm y 5 doble filamento, 5 21 vatios y zcalo este a tierra y vatios. De y 21 vatios. tiles 15 mm. Muy doble contacto, 5 pequeo tamao, para luces piloto y utilizados en las vatios. tiles para utilizados para de freno en un luces de reversa. cuando se iluminacin de las solo faro. encienden y placas. apagan a travs de tierra.

Sin zcalo Tipo festton, 5 De cpsula 21 metlico, 5 vatios, vatios, los hay de vatios, los hay de los hay de doble diferentes filamento de 5, 21 potencias, tiles varias potencias y vatios. Muy para lmparas de tamaos, son de uso universal. utilizados en las perfil bajo. luces de cola y laterales.

Figura 8 Mas recientemente se estn introduciendo con fuerza los faros que utilizan lmparas de emisin electrnica (LEDs), el desarrollo de estos led ha hecho que su potencia de brillo y color, sea adecuado para ser utilizados en grupos, en sustitucin los bulbos incandescentes en las luces de cola, de frenos, y las intermitentes de va. La elevada durabilidad, bajo consumo y velocidad de respuesta de estas luces las hace muy tiles en estas funciones. Lmparas de control e iluminacin del panel. Se refiere a pequeas lmparas que se utilizan como seales de alerta en el tablero o para iluminar reas reducidas como los porta guantes, instrumentos de control, estribos, cerraduras etc. Son casi siempre del tipo incandescente estndar, aunque en ocasiones se usan LEDs, especialmente en las seales de alerta. La potencia elctrica de estas lmparas es por lo general de 5 vatios o menos y en ocasiones son verdaderas miniaturas. Tipos de bulbos utilizados. En algunos casos se utilizan bulbos como los representados en la figura 8, especialmente los de zcalo 6 mm, los de cpsula, los sin zcalo y los festoon

en sus variantes mas chicas. Adems se encuentran con frecuencia los que se muestran en la figura 9. Estos bulbos son generalmente de 3 vatios y tienen una iluminacin poco intensa lo que los hace de vida muy larga.

De zcalo roscado

De bayoneta alargada

Sitema de generacin y almacenamiento(viene de sistema elctrico)Este sub-sistema del sistema elctrico del automvil est constituido comnmente por cuatro componentes; el generador, el regulador de voltaje, que puede estar como elemento independiente o incluido en el generador, la batera de acumuladores y el interruptor de la excitacin del generador. En la figura 1 puede verse un esquema de este sub-sistema.

El borne negativo de la batera de acumuladores est conectado a tierra para que todos los circuitos del sistemas se cierren por esa va. Del borne positivo sale un conductor grueso que se conecta a la salida del generador, por este conductor circular la corriente de carga de la batera producida por el generador. Esta corriente en los generadores modernos puede estr en el orden de 100 amperes. De este cable parte uno para el indicador de la carga de la batera en el tablero de instrumentos, generalmente un voltmetro en los vehculos actuales. Este indicador mostrar al conductor el estado de trabajo del sistema. Desde el borne positivo de la batera tambin se alimenta, a travs de un fusible, el interruptor del encendido. Cuando se conecta este interruptor se establece la corriente de exitacin del generador y se pone en marcha el motor, la corriente de exitacin ser regulada para garantizar un valor preestablecido y estable en el voltaje de salida del generador. Este valor preestablecido corresponde al mximo valor del voltaje nominal del acumulador durante la carga, de modo que cuando este, est completamente cargado, no circule alta corriente por l y as protejerlo de sobrecarga.

Figura 1

Con este esquema de conexiones se garantiza que una vez puesto en marcha el motor, ya el generador tenga la corriente de exitacin y comience rapidamente a generar electricidad para restituir el estado de carga completa del acumulador, y alimentar el resto de los consumidores.

Bujas de Precalentamiento.El las mquinas, en ocasiones es necesario calentar previamente ciertas partes antes de poner la mquina en marcha, lo mas comn es calentar el aceite de lubricacin o de los dispositivos hidrulicos. Esto se logra casi siempre a travs de calentadores elctricos termostatados acoplados a las partes en cuestin. Para el inters de esta pgina estos dispositivos son calentadores elctricos y no bujas de precalentamiento. Las bujas de precalentamiento o bujas incandescentes son dispositivos dotados de una resistencia elctrica y accionados desde la llave del encendido, que se utilizan para facilitar el arranque en fro de los motores de combustin interna, especialmente los Diesel. Estas bujas sirven para producir un punto incandescente (o muy caliente) dentro de la cmara de combustin, que es alcanzado por el aerosol del combustible inyectado. Al entrar en contacto parte del aerosol con la zona caliente de la buja de precalentamiento, el combustible se evapora e inflama, produciendo el arranque del motor aun en condiciones de bajas temperaturas. Adicionalmente a esto, los materiales de que estn hechas estas bujas tienen en su composicin elementos como platino o iridio que tienen un efecto cataltico sobre el proceso de combustin. Una vez producido el arranque, y unos segundos despus, se retira la corriente elctrica de la buja al no ser necesaria su funcin ya que la cmara de combustin se ha calentado como para producir la auto inflamacin del combustible sin ayuda. Debido a la naturaleza de las cmaras de inyeccin directa, estas bujas de precalentamiento comnmente no son necesarias en los motores provistos de este tipo de cmara, mientras que en los motores con inyeccin separada se convierten en un dispositivo indispensable para garantizar un arranque seguro en todas condiciones. Hay dos tipos bsicos de bujas de precalentamiento:

1. De resistencia elctrica desnuda utilizadas tradicionalmente. 2. De resistencia elctrica protegida que se han introducido mas recientemente.

Bujas de resistencia desnudaLa figura 1 muestra una clsica buja de precalentamiento con la resistencia elctrica desnuda. En un cuerpo de acero provisto de una rosca para ser instalada en el motor, tal y como lo hace la buja de encendido de los motores de gasolina, se coloca aislada de cuerpo, y en su centro, un conductor que termina en el extremo inferior en una resistencia elctrica de grueso alambre en forma de lazo. El otro extremo de la resistencia se conecta al cuerpo de acero y con ello a tierra. Este conductor central termina en el extremo superior en un perno roscado para conectar el cable de alimentacin. El dispositivo tiene suficiente longitud como para que la resistencia elctrica (lazo) llegue al interior de la cmara de combustin, y el perno de conexin est en el exterior del motor, al alcance del cable de alimentacin. La resistencia elctrica esta construida de aleaciones metlicas muy resistentes al ambiente altamente corrosivo de la cmara de combustin, y a la erosin que producen los gases de la combustin para lograr una una larga vida til. Cuando se va a poner en marcha el motor fro, primero se conecta la corriente de la batera de acumuladores a la buja el tiempo suficiente para que el lazo interior se caliente al rojo incandescente, usando una posicin al efecto de la llave de encendido del motor. Una vez transcurrido ese tiempo, se gira la llave de encendido a la posicin de arranque, con con este cambio se producen dos efectos; se alimenta el motor de arranque para hacer girar el motor de combustin y, se retira la corriente a la buja. La gran masa del grueso alambre de la resistencia la mantiene caliente unos segundos despus de retirarle la corriente, con lo que se garantiza que algunos ciclos de inyeccin posteriores al arranque se produzcan con eficiencia. En el motor poli-cilndrico hay una buja de precalentamiento por cada cilindro y otra que sirve como testigo, al alcance de la vista del conductor en el tablero de instrumentos. Como todas las bujas son iguales, observando el color de la buja testigo, el conductor podr saber en que momento las que estn colocadas en los cilindros estn a buena temperatura para

Figura 1

proceder a intentar el arranque.

Bujas de resistencia cubiertaLas bujas de precalentamiento con la resistencia cubierta son una mejora tecnolgica de la buja tradicional pero su funcin bsica es la misma. La figura 2 muestra la imagen de una buja de precalentamiento del tipo de resistencia cubierta de manera que pueden verse las partes interiores. La diferencia principal con la buja tradicional es que la resistencia elctrica est constituida de dos partes, es de alambre mas fino y est cubierta con una funda resistente al ambiente para protegerla. En estas bujas, la resistencia calentadora est formada por dos resistencias elctricas conectadas en serie, una que funciona como elemento calefactor, de resistencia casi constante con la temperatura, y la otra como elemento regulador de la corriente ya que est hecha de un material que aumenta notablemente la resistencia elctrica con el incremento de la temperatura. Como la resistencia calefactora es de alambre muy fino, su inercia trmica es baja y se calienta muy rpidamente con peligro de avera si no fuera porque comunica el calor a la otra resistencia conectada a ella en serie, esta ltima aumenta rpidamente la resistencia elctrica y limita la corriente a un valor seguro para las dos, por lo que la temperatura final queda limitada. La funda protectora est rellena de un material en polvo (xido de magnesio) buen conductor de calor, por lo que el calor generado se transfiere rpidamente a las paredes metlicas de la funda tornndose incandescente en pocos segundos. En los vehculos con estos tipos de bujas, lo mas comn es que el testigo en el tablero de instrumentos sea una lmpara de aviso. El rpido calentamiento de estas bujas y el desarrollo actual de los componentes elctricos y electrnicos ha permitido que este tipo de bujas funcionen de manera automtica sin la intervencin del conductor en algunos modelos de automviles.

Figura 2

Figura 3

La figura 3 muestra una imagen real de una de estas bujas.

Causas de fallo1. La principal causa de fallo de estas bujas es que se queden conectadas a la corriente con el motor en funcionamiento, el calor de la combustin se agrega al generado por la electricidad por lo que la temperatura puede llegar a producir la fusin del material de la resistencia. 2. Como estas bujas estn sometidas a los gases erosivos, corrosivos e incandescentes de la combustin su vida, aunque larga, puede verse afectada por elementos nocivos de combustibles de mala calidad o con contaminantes inadecuados.

DiagnsticoEs muy fcil diagnosticar si una buja de precalentamiento funciona o no. Estos dispositivos tienen en general un valor bajo de resistencia elctrica, por lo que una simple lmpara de las usadas en el automvil, colocada en serie con el cable de la buja correspondiente encender si la buja est buena y no lo har si esta averiada.

La bujaEs cierto que las bujas de encendido son pequeas y baratas, pero estn en la "linea de fuego" y no todas son iguales en su construccin, por eso es necesario su correcto uso y seleccin. Este diminuto pero importantsimo dispositivo, es el encargado de generar la chispa que comenzar el encendido del combustible dentro del cilindro en el motor de gasolina, por lo que en esencia, constituye una prolongacin del cable de alta tensin procedente del distribuidor, que atraviesa el cuerpo del motor hasta el interior del cilindro, y all tiene otro electrodo conectado al otro polo elctrico (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 muestra como se instala la buja para hacer su trabajo en el motor. La buja est 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 cmara de combustin del motor para producir el encendido de la mezcla de aire y combustible. El montaje de la buja al motor se realiza a travs de una unin roscada estanca, con el uso de una junta o empaque, o con un asiento cnico.

Estructura de la bujaUna buja como la mostrada durante el ciclo de trabajo del motor, est en contacto por su extremo inferior primero con la mezcla de aire y combustible fro que entra al cilindro, luego con los gases y partculas incandescentes de la combustin en un ambiente oxidante, y finalmente con los gases y partculas calientes del escape. Esto supone que: La buja tiene que adaptarse a los constantes cambios de temperatura. Debe ser lo suficientemente refractaria para soportar temperaturas muy altas. Debe soportar la erosin producida por las partculas incandescentes que se mueven a gran velocidad en el cilindro Debe ser resistente al ambiente corrosivo generado por los gases calientes en presencia de oxgeno del aire de la mezcla. Como si todo esto fuera poco, debe mantener su aislamiento elctrico entre el electrodo central y el lateral en todas condiciones, para impedir las fugas de electricidad y generar una chispa potente y sin prdidas.

Para poder cumplir todas estas exigencias se apela a materiales especiales que pueden trabajar sin fallo por largo tiempo.

La figura de la izquierda muestra un esquema de una buja simple seccionada para ver sus elementos internos. En un cuerpo de acero hueco roscado exteriormente en el extremo inferior y provisto de un hexgono de apriete, se coloca un aislador de cermica (porcelana) que ocupa todo el interior y se prolonga hacia arriba cubriendo un ncleo conductor que va desde una terminal de conexin para el cable del distribuidor (arriba) hasta un pequeo conductor inferior nombrado como electrodo central hecho de un material resistente a la corrosin (aleaciones de nquel) capaz de soportar la inclemencias del ambiente. El aislador de cermica es monoltico, y se coloca dentro del cuerpo de acero, asentado sobre una junta refractaria en el apoyo inferior en el cambio de seccin a la parte roscada. Este aislador cubre todo el electrodo central, incluyendo el inserto anticorrosivo final, del cual solo sobresale una pequea porcin. Entre esta porcin sobresaliente y el electrodo de tierra soldado al cuerpo de acero y construido tambin de material resistente al ambiente de trabajo, salta la chispa de ignicin del combustible en la cmara de combustin.

El alto voltaje es caprichosoDesde hace bastante tiempo, los conductores mas experimentados se dieron cuenta que en muchos casos, una buja que ha dejado de funcionar, vuelve al trabajo cuando previamente la chispa ha tenido que saltar un espacio de aire, as en el pasado, cuando los cables de bujas ern metlicos, fueron comunes los casos de conductores que han quitado uno de los botones plsticos de su ropa, han cortado el cable a la buja defectuosa, han desnudado del forro un pequeo tramo de cada extremo del corte y colocados estos, por huecos diferentes del botn de manera de mantener un espacio entre ellos, lo que ha hecho que la buja vuelva a funcionar. Este comportamiento "extrao" del alto voltaje inducido en el encendido, ha hecho que algunos fabricantes de bujas lo hayan incorporado internamente a sus producciones.

El voltaje inducido no es fijoEl voltaje inducido por el sistema de encendido no es un pico de voltaje instantneo de valor fijo que hace saltar la chispa. Este voltaje se genera en un circuito formado por una bobina de induccin y un condensador (circuito LC),

por lo que el voltaje generado es en realidad un valor oscilante a frecuencia elevada. Esta oscilacin del voltaje convierte el cable de la buja en un potente generador de ondas electromagnticas al aire, estas ondas producen una indeseable interferencia en el funcionamiento del radio del vehculo. Para resolver este asunto, o bien el cable, o bien la buja, estn dotados de una elevada resistencia elctrica que amortigua rpidamente la oscilacin, eliminando la generacin de ondas de radio al aire. Esta resistencia elevada no influye en el pico de voltaje necesario para el salto de la chispa.

Una buja mas terminadaEn el grfico de la derecha se muestra la seccin de dos tipos diferentes de buja. A la izquierda est la buja de ncleo de cobre convencional y a la derecha una buja a la que se le ha colocado una resistencia supresora adicional para aumentar la efectividad de la chispa, y adems amortiguar la onda de voltaje que interfiere con el radio. Observe que la resistencia est alejada de la zona mas caliente de la buja a travs de un trozo de conductor de cobre. En la bsqueda de mayores prestaciones los fabricantes de bujas han elaborado verdaderos complejos tecnolgicos, cuyas "bondades" son objeto de una feroz propaganda que atrapa muchos incautos que pagan verdaderas fortunas en sus bujas sin la menor necesidad de ello. Generalmente una buja convencional, con el grado trmico adecuado (como veremos mas adelante) es adecuada para la mayor parte de los vehculos de serie con trabajo normal, y solo en casos especiales hay que recurrir a bujas especiales.

El calor en las BujasComo hemos visto, el extremo de los electrodos de la buja est en contacto con los gases incandescentes de la combustin y del escape durante una parte del ciclo de trabajo correspondiente del motor, este contacto evidentemente calienta la buja. La parte roscada de ella, est en ntimo contacto con las partes metlicas del motor que se refrigeran con agua, por lo que su temperatura no puede subir mucho mas all de la temperatura del motor.

No obstante el electrodo central que est cubierto en su mayor parte por el aislamiento cermico, no tiene una va rpida por donde disipar el calor recibido de la combustin 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 combustin de los sedimentos de combustible y partculas 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 cortocircuito el electrodo central con el cuerpo metlico interior de la buja 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 cermica que lo recubre ,o ponerlo incandescente, lo que tendra el negativo efecto de producir la pre-ignicin del combustible con la consecuente tendencia del motor a girar en sentido contrario. Es necesario entonces controlar la temperatura, ni muy fra ni muy caliente, pero.... como el automvil es una mquina muy verstil que lo mismo se usa como coche de reparto con constantes paradas y arrancadas que tienden a mantener las bujas muy fras, o como vehculo de trnsito a alta velocidad por autopistas por largos perodos de tiempo, la solucin de la disipacin de calor en las bujas es una situacin de compromiso. Por tal motivo los fabricantes de bujas las producen aparentemente iguales pero con diferente capacidad para disipar el calor (grado trmico). Cuando las condiciones de uso de un automvil se aparta notablemente de las condiciones promedio o el motor empieza a presentar sntomas de desgaste, en posible y hasta necesario, utilizar unas bujas con grado trmico diferente a las bujas de serie. A la derecha puede verse un esquema de como se transfiere el calor desde el electrodo central a la parte roscada (fra) de la buja. El calor entra a la buja por el extremo inferior que est en contacto con la combustin, las flechas rojas indican el camino que debe seguir este calor para llegar a la parte fra de la buja. Un cono de aislante cermico mas profundo reduce notablemente las posibilidades de disipacin, mientras que

este cono mas corto la aumenta en mucho. Por este sencillo mtodo 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 cermica central por excesiva temperatura, ni se ponga incandescente el saliente metlico, pero que sea suficiente para que se quemen las partculas depositadas sobre la cermica.

La buja como elemento de diagnsticoUna inspeccin visual de las bujas usadas puede suministrar importante informacin sobre la adecuidad de su grado trmico, e incluso sobre el estado del motor. Veamos. La tabla siguiente muestra vistas de bujas usadas, as como un comentario de la posible causa de fallo en tal caso y su posible solucin. De este modo debe lucir una buja funcionando en buenas condiciones, observe que la cermica y electrodo centrales estn limpios de depsitos extraos, lo que indica que los depsitos que se han producido durante el trabajo del motor se han quemado sobre la superficie, sin producir sedimentos carbonizados conductores. Una ptina de color amarillo sobre la porcelana, producida por cenizas ptreas indica buena temperatura de trabajo. Esta buja ha estado funcionando por mucho tiempo, observe el desgaste por erosin y los bordes redondeados del electrodo metlico central, as como el color oscuro de la porcelana debido a la gruesa capa de cenizas. Esta capa de cenizas tambin puede verse sobre el electrodo de tierra. Puede suponerse de buen grado trmico a juzgar por el largo perodo de trabajo sin fallos. Debe ser sustituida por una nueva buja. En esta buja puede apreciarse una gran capa de depsitos de cenizas en un perodo de trabajo no muy prolongado (no hay desgaste notable del electrodo central). Este problema es comn con el uso de combustibles con muchos residuos de cenizas o a la penetracin de mucho aceite con aditivos al cilindro. El grado trmico parece adecuado. Pruebe cambiando el tipo de gasolina, y revisando las

posibles entradas de aceite a la cmara de combustin Una capa de aceite cubriendo el interior de la buja, denota que el grado trmico de la buja es demasiado fro y/o que est entrando abundante aceite al cilindro. Revise las posibles averas del motor en cuanto a las posibles entradas de aceite por las guas de las vlvulas o los anillo del pistn. Cambie a un grado trmico mas caliente. La formacin de depsitos semi-carbonizados en las partes activas de las bujas pueden poner en cortocircuito ambos electrodos y desactivar la chispa. Este es un fenmeno en ocasiones accidental, especialmente en el trnsito urbano intenso. La solucin puede ser retirar el sedimento o cambiar la buja, puede probarse si el incremento del grado trmico a uno mas caliente hace este fenmeno sea improbable. Tpico de la buja de muy alto grado trmico, el cono de cermica 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 buja. Debe cambiarse a un grado trmico mas fro.

La rotura del cono de cermica y el desgaste total del electrodo central es un fenmeno comn cuando el motor funciona detonando con mucha frecuencia, los grandes incrementos de presin erosionan el electrodo y rompen la porcelana. Revise la puesta a punto del encendido y/o aumente el octanaje de la gasolina que usa. Esta buja 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-ignicin del combustible. Ponga bujas mas fras, revise la puesta a punto del encendido o la calidad de la mezcla de aire y combustible, probablemente sea muy pobre.