Tipos de sistemas de encendido: Guía completa
Aunque la industria automotriz ha logrado avances mecánicos y tecnológicos drásticos a lo largo de la historia, existe un elemento que todos los coches equipados con motores de combustión tienen en común: el sistema de encendido.
Si te tomas en serio tu preciado vehículo, es útil conocer el funcionamiento de los diferentes tipos de sistemas de encendido, así como sus ventajas e inconvenientes, para elegir la bujía de encendido correcta que funcione de la manera más eficiente según las exigencias de rendimiento del sistema de encendido.
Aunque casi todos los componentes principales de un coche han experimentado mejoras a lo largo de los años, los principios básicos del sistema de encendido no han cambiado en casi un siglo.
En esencia, toma el voltaje eléctrico de la batería, lo convierte en un voltaje mucho más alto y luego transfiere esta corriente eléctrica a la cámara de combustión del motor para encender la mezcla comprimida de combustible y aire y crear una combustión. Esta combustión genera la energía necesaria para que funcione tu coche.
Dicho esto, el método por el cual se crea y distribuye la chispa ha mejorado enormemente gracias a los avances tecnológicos. Actualmente, existen cuatro tipos de sistemas de encendido utilizados en la mayoría de coches y camiones, ordenados por su invención: encendidos convencionales por ruptor (mecánicos), encendidos de alta energía (electrónicos), encendidos sin distribuidor (chispa perdida) y encendidos de bobina sobre bujía.
Los encendidos por ruptor (mecánicos) y los encendidos de alta energía (electrónicos) son encendidos basados en distribuidor. Otra forma de clasificarlos es en tres tipos más amplios de sistemas de encendido: sistemas basados en distribuidor, sin distribuidor y de bobina sobre bujía.
En esta guía completa, veremos cómo funciona cada sistema, así como las ventajas y desventajas que conllevan, en función de lo que significan para el rendimiento y los requisitos de mantenimiento de tu motor.
¿Para qué sirve el sistema de encendido?
Cuando introduces la llave en el contacto de tu vehículo y giras, tu motor arranca y sigue girando. ¿Te has preguntado alguna vez cuál es el proceso completo que se esconde detrás de una acción tan simple?
Volvamos a lo básico: tu motor produce energía para hacer funcionar tu coche creando una combustión, o explosión, dentro de su cámara de combustión, de ahí el nombre de “motor de combustión interna”. Para generar dicha combustión, el sistema de encendido juega un papel principal: tus bujías de encendido proporcionan la chispa eléctrica que enciende la mezcla de aire y combustible que alimenta la cámara de combustión.
Para que el sistema de encendido funcione correctamente, debe ser capaz de realizar dos tareas de manera eficiente y precisa al mismo tiempo.
Crea una chispa suficientemente fuerte y caliente
La primera tarea consiste en crear una chispa potente que pueda saltar el espacio entre las bujías. En otras palabras, el sistema de encendido debe aumentar el voltaje de 12 voltios de la batería a al menos 20,000 voltios, necesario para encender la mezcla de aire comprimido y combustible en la cámara de combustión y crear una explosión generadora de energía.
Para obtener tal sobretensión, los sistemas de encendido de todos los coches, excepto los modelos diésel, utilizan una bobina de encendido compuesta por dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo de hierro, llamadas devanado primario y devanado secundario. La bobina de encendido actúa como un transformador de potencia eléctrica.
El papel de la bobina de encendido es crear un electroimán haciendo pasar los 12 voltios proporcionados por la batería a través del devanado primario. Cuando el interruptor de activación del sistema de encendido del vehículo corta la alimentación de la bobina de encendido, el campo magnético colapsa. Al hacerlo, el devanado secundario captura el campo magnético colapsante del devanado primario y lo convierte en 15,000 a 25,000 voltios.
Luego proporciona este voltaje a la bujía de encendido, creando así una combustión en la cámara de combustión del motor, generando la energía necesaria para arrancar y hacer funcionar el motor de tu vehículo. Para que se produzca la chispa necesaria, el voltaje convertido entregado a la bujía de encendido debe estar entre 20,000 y 50,000 voltios.
Enciende la chispa en el momento adecuado
Paralelamente, el sistema de encendido también tiene el papel esencial de garantizar que la chispa se active en el momento adecuado durante la carrera de compresión para maximizar la potencia generada por la mezcla aire-combustible encendida. En otras palabras, se debe entregar un voltaje suficiente al cilindro correcto en el momento preciso y esta operación debe realizarse con frecuencia.
Todos los componentes funcionan con precisión y armonía para que tu motor alcance un rendimiento óptimo. Incluso el más pequeño error de sincronización en una sola pieza provocará problemas de rendimiento del motor y, si se prolonga, incluso puede causar daños permanentes.
El sistema de encendido debe proporcionar una chispa suficiente al cilindro correcto. Para garantizar una sincronización precisa del encendido, los ingenieros han utilizado varios métodos, que han evolucionado con los años.
Los primeros sistemas de encendido utilizaban distribuidores totalmente mecánicos para controlar la sincronización del encendido, seguidos de distribuidores híbridos equipados con interruptores semiconductores y el módulo de control del motor (ECM), básicamente un tipo de computadora de proceso simple, para distribuir la energía eléctrica a cada cilindro.
Para contrarrestar las desventajas de estos primeros distribuidores, aparecieron sistemas de encendido 100% electrónicos, siendo el primero un sistema de encendido sin distribuidor, donde se eliminó el distribuidor.
El último invento, los sistemas de encendido de bobina sobre bujía, permitió mejorar considerablemente la sincronización del encendido utilizando una bobina de encendido mejorada que produce una potencia mucho mayor y genera una chispa mucho más caliente.
¿Para qué sirve cada componente del sistema de encendido?
Batería
Cuando el motor gira, también hace funcionar el alternador que genera electricidad para recargar la batería. La batería de tu coche almacena la electricidad y la disipa en forma de corriente continua.
La batería proporciona doce voltios de corriente continua. Sin embargo, para obtener una chispa que permita la combustión, es necesario que la bujía sea alimentada por un voltaje entre 20,000 y 50,000 voltios. Para permitir un aumento de voltaje tan importante, se necesita la bobina de encendido.
Bobina de encendido
La bobina de encendido hace las veces de transformador de potencia eléctrica. Los primeros sistemas de encendido mecánicos se apoyan en una bobina para convertir el bajo voltaje de la batería en el alto voltaje necesario para las bujías de encendido.
La transformación eléctrica de la bobina de encendido funciona según un principio llamado inducción magnética. En un transformador tradicional, la bobina primaria recibe energía, es decir, corriente continua proveniente de las baterías. Sin embargo, esta carga a través de la bobina primaria se interrumpe periódicamente. Esta interrupción es causada por el distribuidor en los primeros sistemas de encendido con distribuidor, y por una computadora para obtener una sincronización más precisa en los sistemas de encendido posteriores. El papel del distribuidor se abordará más adelante.
El voltaje en la bobina primaria produce un campo magnético. La perturbación periódica de la corriente recibida por la bobina primaria provoca el colapso constante del campo magnético producido por la bobina primaria. Tales movimientos importantes del campo magnético de la bobina primaria provocan que la bobina secundaria cree una explosión de energía de alto voltaje.
El voltaje generado por la bobina secundaria depende de la relación entre el número de espiras de la bobina primaria y el número de espiras de la bobina secundaria. Si la bobina secundaria tiene el doble de espiras que la bobina primaria, el voltaje de salida será el doble del voltaje de entrada.
Así, para aumentar el voltaje de 12 voltios a los al menos 20,000 voltios que necesitan las bujías de encendido, en la bobina de encendido de un coche, la bobina secundaria tiene decenas de miles de veces más vueltas que la bobina primaria.
Distribuidor
He aquí cómo el distribuidor crea las cargas periódicas discretas mencionadas anteriormente proporcionadas a la bobina de encendido primaria. El distribuidor contiene un “punto de ruptura” que pone a tierra el circuito de la bobina primaria. Este punto está conectado a tierra por una palanca. La palanca es movida por una leva conectada al eje del distribuidor. Esto abre el circuito de la bobina primaria y provoca el colapso que desencadena los sobresaltos de alto voltaje en la bobina secundaria.
Además, mientras la batería y la bobina de encendido proporcionan la energía, el distribuidor hace un trabajo importante, determinando precisamente dónde y cuándo va esa energía a cada bujía de encendido.
El distribuidor contiene muchas piezas, siendo las más importantes un rotor que gira al ritmo del motor y varios “contactos” montados en la tapa del distribuidor. La corriente eléctrica proveniente de la bobina de encendido se proporciona al rotor.
El rotor gira y cuando el extremo del rotor se acerca a uno de los contactos, se forma un arco eléctrico hacia ese contacto. Desde allí, la energía circula a lo largo de un cable de bujía hasta la bujía asociada, sincronizando así la carga de cada bujía.
Bujías de encendido y sus cables
Los cables de bujía, también llamados cables de encendido, son cables aislados que transportan la energía hacia las bujías de encendido para que estas puedan finalmente crear la chispa que provoca la combustión.
La bujía de encendido está constituida por un cuerpo de cerámica aislado con un núcleo central de metal conductor en el centro. Hay un espacio entre este núcleo central de metal y la punta del electrodo que se conecta a la base metálica de la bujía de encendido. La electricidad forma arcos o salta a través de este espacio, provocando la chispa.
La importancia del sistema de encendido
El punto a recordar es que si el sistema de encendido no funciona correctamente y con precisión, tu coche puede tener dificultades para arrancar o no funcionar en absoluto.
Unas bujías de encendido desgastadas y componentes defectuosos del sistema de encendido afectarán el rendimiento de tu motor, creando una amplia gama de problemas, incluyendo arranques difíciles, fallos de encendido, falta de potencia, bajo consumo de combustible e incluso daños permanentes si los problemas no se resuelven a tiempo. Ten en cuenta también que estos problemas de motor causados por sistemas de encendido defectuosos pueden dañar otros componentes críticos de tu vehículo.
Por lo tanto, un mantenimiento regular de tu sistema de encendido es esencial para garantizar un rendimiento óptimo de tu motor y, en consecuencia, una conducción suave y segura. En este caso, ¿cuál es la frecuencia suficiente? Al menos una vez al año, debes realizar una inspección visual de los componentes de tu sistema de encendido para verificar signos de desgaste o fallo, y luego reemplazarlos inmediatamente si es necesario.
En cuanto a tus bujías de encendido, asegúrate de inspeccionarlas y reemplazarlas en el intervalo recomendado por el fabricante de tu vehículo. Una vez más, dada la importancia del sistema de encendido, un mantenimiento preventivo es esencial para maximizar el rendimiento y la vida útil de tu motor.
Comprendiendo los 4 tipos de sistemas de encendido
1. Encendido por ruptor basado en distribuidor (mecánico)
Historia
El sistema de encendido más antiguo es el sistema de encendido por ruptor convencional, a veces llamado sistema de encendido mecánico. Se ha utilizado desde los inicios de la industria automotriz, especialmente en la década de 1970.
Se trata de uno de los dos tipos de sistemas de encendido que utilizan un distribuidor, llamados sistemas con distribuidor. A diferencia de los otros tres tipos de sistemas de encendido descritos más adelante, el sistema de encendido por ruptor es totalmente mecánico, de ahí su segundo nombre.
Veamos cómo funcionan y, sobre esta base, veremos las ventajas y desventajas que conllevan para este tipo de sistema de encendido. Profundizaremos en los detalles en esta sección, ya que el sistema de ruptura mecánica es el primer invento y constituye, por tanto, la base de todos los modelos posteriores. Debes comprender bien el funcionamiento de este sistema para ver las ventajas y desventajas de los sistemas mejorados posteriores.
Una breve descripción del encendido por distribuidor
Los dos primeros tipos de sistemas de encendido, el sistema por ruptor y el sistema electrónico, están ambos basados en un distribuidor, a diferencia de los otros dos sistemas sin distribuidor. Así pues, aprendamos las bases del funcionamiento de un sistema basado en distribuid