17/09/2020
La bobina de encendido es un componente vital en el sistema de ignición de los vehículos con motor de gasolina. Su función principal es tomar el voltaje relativamente bajo de la batería del automóvil y transformarlo en un pulso de muy alta tensión, necesario para crear la chispa en las bujías y encender la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión. Para comprender cómo logra esta hazaña, es esencial conocer su diseño y cómo operan los diferentes voltajes dentro de ella.
El diseño básico de una bobina de encendido convencional es notablemente similar al de un transformador eléctrico. Su tarea fundamental, como ya mencionamos, es inducir una alta tensión a partir de una baja tensión. Los componentes principales que le permiten realizar esta conversión son un núcleo de hierro laminado, el bobinado primario, el bobinado secundario y las conexiones eléctricas.
Componentes Clave de la Bobina de Encendido
El corazón de la bobina es su núcleo de hierro laminado. La laminación del hierro tiene una función crucial: amplificar el campo magnético que se genera. Alrededor de este núcleo se enrolla el bobinado secundario. Este es un bobinado muy fino, generalmente hecho de hilo de cobre aislado con un grosor de aproximadamente 0.05 a 0.1 mm. La cantidad de vueltas en este bobinado es considerablemente alta, pudiendo llegar hasta 50,000 vueltas. Sobre el bobinado secundario se encuentra el bobinado primario. Este es más grueso, hecho de hilo de cobre recubierto de aproximadamente 0.6 a 0.9 mm de grosor, y tiene un número significativamente menor de vueltas que el secundario.
Resistencias y Relación de Bobinados
La resistencia óhmica de estos bobinados es una característica importante de la bobina. En el lado primario, la resistencia suele estar en el rango de 0.2 a 3.0 Ω. En contraste, el bobinado secundario tiene una resistencia mucho mayor, típicamente entre 5 y 20 kΩ. Esta gran diferencia en resistencia es indicativa de la diferencia en el grosor del cable y el número de vueltas entre los dos bobinados. La relación de vueltas entre el bobinado primario y el secundario es un factor clave en la transformación del voltaje; en una bobina convencional, esta relación es aproximadamente de 1:100. Esto significa que por cada vuelta en el primario, hay alrededor de 100 vueltas en el secundario. La estructura técnica exacta de la bobina puede variar ligeramente dependiendo de su aplicación específica en diferentes sistemas de encendido.
Conexiones Eléctricas y el Circuito Económico
En el caso de una bobina de encendido cilíndrica convencional, las conexiones eléctricas se designan mediante terminales estándar. El terminal 15 es el borne de alimentación de voltaje, por donde llega la energía de bajo voltaje del vehículo. El terminal 1 está conectado al ruptor (o platinos en sistemas antiguos) y también es una conexión común entre el bobinado primario y el secundario. El terminal 4 es la conexión de alta tensión, desde donde sale el pulso de alto voltaje hacia la bujía. La conexión común entre el bobinado primario y secundario en el terminal 1 se conoce como el "circuito económico". Esta configuración se utiliza principalmente para simplificar el proceso de fabricación de la bobina.
El Proceso de Generación de Alta Tensión
El funcionamiento de la bobina se basa en los principios de la inducción electromagnética. La corriente primaria fluye a través del bobinado primario. Esta corriente es controlada para que se encienda y se apague mediante el ruptor. La cantidad de corriente que fluye a través del bobinado primario está determinada por la resistencia de la bobina en el lado primario y el voltaje que se aplica en el terminal 15 (el voltaje de alimentación del vehículo). Cuando el ruptor interrumpe rápidamente el flujo de corriente en el bobinado primario, se produce un cambio muy rápido en la dirección y la intensidad del campo magnético dentro de la bobina. Este cambio acelerado en el campo magnético induce un pulso de voltaje en el propio bobinado primario y, más importantemente, en el bobinado secundario.
El pulso de voltaje inducido en el bobinado secundario es transformado a un nivel mucho mayor gracias a la relación de vueltas de 1:100. Este pulso de alta tensión es lo que viaja a través del cable de encendido hasta la distancia entre los electrodos de la bujía, generando una chispa que enciende la mezcla de combustible y aire en el cilindro del motor de gasolina.
Los Voltajes en Juego
Ahora, abordemos directamente la cuestión de los voltajes involucrados en la bobina de encendido. Es crucial distinguir entre los diferentes voltajes presentes:
- El voltaje de alimentación: Este es el voltaje de bajo nivel que llega a la bobina a través del terminal 15. Proviene del sistema eléctrico del vehículo. Aunque el texto proporcionado no especifica un número exacto, este es el voltaje de operación estándar del sistema eléctrico del coche (típicamente 12V en la mayoría de los vehículos, aunque el texto solo lo denomina "bajo voltaje"). Este voltaje es el que permite que la corriente primaria fluya, y su magnitud, junto con la resistencia del bobinado primario, determina la cantidad de corriente primaria.
- El voltaje de inducción en el primario: Cuando la corriente primaria se interrumpe bruscamente, se induce un voltaje en el propio bobinado primario debido a la rápida variación del campo magnético. Este voltaje, conocido como voltaje de apertura de la inducción del bobinado primario, se encuentra típicamente entre 300 y 400 V. Aunque es mucho mayor que el voltaje de alimentación, no es la chispa que llega a la bujía.
- El voltaje de alta tensión en el secundario: Este es el voltaje de salida de la bobina, generado en el bobinado secundario debido a la inducción y la gran relación de vueltas. Este es el voltaje que crea la chispa en la bujía. La magnitud de este pulso de alta tensión es significativamente mayor y puede ser de hasta 40 kV (40,000 voltios), dependiendo del diseño específico y la aplicación de la bobina de encendido.
La cantidad exacta de alta tensión inducida en el bobinado secundario depende de varios factores clave: la velocidad a la que cambia el campo magnético (cuanto más rápido, mayor la tensión), el número de vueltas en el bobinado secundario (más vueltas, mayor la tensión) y la fuerza del campo magnético generado por la corriente primaria.
Tabla de Voltajes Típicos
| Tipo de Voltaje | Ubicación | Rango Típico | Función |
|---|---|---|---|
| Voltaje de Alimentación | Terminal 15 (Entrada) | Bajo voltaje del vehículo | Suministra energía para la corriente primaria. |
| Voltaje de Inducción | Bobinado Primario | 300 - 400 V | Inducido por la interrupción de la corriente primaria. |
| Voltaje de Alta Tensión | Terminal 4 (Salida) | Hasta 40 kV | Genera la chispa en la bujía. |
Preguntas Frecuentes sobre la Bobina de Encendido y su Voltaje
- ¿Por qué se necesita un voltaje tan alto para la chispa? Se necesita un voltaje muy alto para que la electricidad pueda saltar la distancia del entrehierro de la bujía, superando la resistencia del aire y la mezcla de combustible y aire bajo presión en la cámara de combustión.
- ¿Qué es el Terminal 15 en una bobina de encendido? El Terminal 15 es el punto de conexión por donde la bobina recibe el voltaje de alimentación de bajo nivel proveniente del sistema eléctrico del vehículo.
- ¿Qué es el "circuito económico" en la bobina? Es la conexión común entre el bobinado primario y el secundario en el Terminal 1. Simplifica la fabricación al compartir un punto de conexión.
- ¿Cómo influye la resistencia de los bobinados en el funcionamiento? La resistencia del bobinado primario, junto con el voltaje de alimentación, determina la cantidad de corriente primaria que fluye. La resistencia del secundario es inherente a su diseño (cable fino y largo) y es parte necesaria para la transformación de voltaje.
- ¿Qué factores determinan la magnitud del voltaje de alta tensión? La velocidad del cambio en el campo magnético (controlado por el ruptor), el número de vueltas del bobinado secundario y la fuerza del campo magnético (determinada por la corriente primaria y el núcleo de hierro).
En resumen, la bobina de encendido es un componente ingenioso que actúa como un transformador, elevando eficazmente el bajo voltaje de la batería del vehículo a los miles de voltios necesarios para crear la chispa de encendido. Comprender los diferentes voltajes presentes (alimentación, inducción primaria y alta tensión secundaria) y cómo interactúan es fundamental para entender el corazón del sistema de ignición de un motor de gasolina convencional. Su diseño, con bobinados primario y secundario con diferentes características y una relación de vueltas específica, es lo que permite esta crucial conversión de energía.
Si quieres conocer otros artículos parecidos a Voltajes en la Bobina de Encendido puedes visitar la categoría Mecanica.