El encendido por chispa es el sistema utilizado en los motores de combustión interna de ciclo Otto para iniciar el proceso de combustión de la mezcla aire-combustible comprimida dentro de la cámara de combustión. A diferencia del encendido por compresión, característico de los motores diésel, en los motores de gasolina o gas el encendido no ocurre de forma espontánea por la presión y temperatura generadas por la compresión, sino que requiere una chispa eléctrica controlada que provoque la inflamación del combustible en el momento oportuno.
Este principio es una de las bases fundamentales del diseño de motores de encendido positivo, y ha sido utilizado desde finales del siglo XIX, con el desarrollo del primer motor de cuatro tiempos por parte de Nikolaus Otto. A lo largo del tiempo, el sistema de encendido ha evolucionado desde mecanismos puramente mecánicos hasta los actuales sistemas completamente electrónicos y gestionados por la ECU.
Fundamento del encendido por chispa
El funcionamiento de este sistema se basa en la generación de una descarga eléctrica de alta tensión, capaz de vencer la rigidez dieléctrica del aire entre los electrodos de una bujía, produciendo así un arco eléctrico que enciende la mezcla comprimida en el cilindro.
Durante el ciclo de admisión y compresión, la mezcla aire-combustible se comprime hasta alcanzar presiones de entre 10 y 15 bar. Justo antes de que el pistón alcance el punto muerto superior, el sistema de encendido activa una descarga de alto voltaje que salta a través del espacio de la bujía. Esta chispa alcanza temperaturas de hasta 3.000 °C, suficientes para iniciar el proceso de combustión en un punto específico, desde el cual se propaga una onda de llama en forma controlada por todo el volumen de la cámara.
La sincronización exacta de este evento es esencial. Si la chispa ocurre demasiado pronto (avance excesivo), puede producir detonación o pérdida de eficiencia térmica. Si ocurre demasiado tarde (retraso de encendido), se pierde potencia útil y se incrementa el consumo y la temperatura de escape. Por eso, el sistema debe garantizar una precisión absoluta en el ángulo de encendido, que se ajusta dinámicamente según condiciones de carga, velocidad del motor, temperatura, presión de admisión y calidad del combustible.
Componentes principales del sistema
El sistema de encendido por chispa está compuesto por varios elementos cuya función conjunta permite elevar la tensión desde los 12 V del sistema eléctrico hasta valores que pueden alcanzar los 45.000 V o más, en los sistemas más modernos. Este alto voltaje se canaliza hacia la bujía en el momento preciso, generando la chispa de encendido.
Históricamente, este proceso comenzaba con un ruptor mecánico (platinos), una bobina de encendido, un distribuidor y cables de alta tensión. En la actualidad, ha sido reemplazado casi en su totalidad por sistemas de encendido electrónico, en los que un sensor de posición del cigüeñal (y, en algunos casos, del árbol de levas) proporciona la referencia temporal a una unidad de control, que regula el momento de activación de la bobina.
Cada bobina genera una descarga controlada que se dirige directamente a una bujía, sin necesidad de un distribuidor mecánico. En motores modernos, este sistema es conocido como COP (Coil-on-Plug), ya que cada bujía tiene su propia bobina integrada.
Variantes y evolución tecnológica
Con el objetivo de mejorar la precisión del encendido y adaptarse a nuevas exigencias de rendimiento y emisiones, han surgido distintos sistemas de encendido por chispa, como el encendido electrónico transistorizado (TCI), el encendido por descarga capacitiva (CDI) y el encendido de chispa múltiple en aplicaciones deportivas o de alto desempeño.
En el caso de motores con inyección directa de gasolina, donde la mezcla puede no estar perfectamente homogénea cerca de la bujía, se han desarrollado estrategias avanzadas de encendido, como los sistemas con múltiples chispas por ciclo o encendidos por plasma, con el fin de garantizar una inflamación segura y completa.
Además, los sistemas modernos están integrados con la gestión completa del motor, permitiendo controlar el ángulo de avance dinámicamente, activar estrategias de corte de encendido por protección térmica o misfire (detección de fallos de combustión), y sincronizar el encendido con funciones del control de tracción, modos de conducción o incluso sistemas híbridos.
Relevancia en el diseño y diagnóstico del motor
Desde el punto de vista del ingeniero mecánico automotriz, el encendido por chispa es una de las variables clave que influyen en el rendimiento global del motor. Su correcta sincronización afecta no solo a la potencia específica, sino también al consumo específico de combustible, a la temperatura del ciclo térmico y a la durabilidad de componentes como el catalizador y los sensores de oxígeno.
Las fallas en este sistema pueden ser difíciles de detectar si no se dispone de herramientas de diagnóstico adecuadas. Errores como fallos intermitentes de encendido (misfire), detonación por encendido adelantado, o apagones térmicos del sistema de bobinas pueden afectar el rendimiento sin encender necesariamente el testigo del motor en los primeros momentos.
Por esta razón, es fundamental no solo entender la teoría del encendido, sino también interpretar correctamente los valores de avance dinámico, la energía de la chispa, la resistencia de las bujías y el estado del aislamiento del sistema de alta tensión.
Conclusión
El encendido por chispa es el corazón funcional del motor de ciclo Otto. Su misión no es solo provocar la combustión, sino hacerlo con precisión, regularidad y consistencia bajo todas las condiciones de carga y temperatura. Su evolución ha sido constante, desde los primeros mecanismos mecánicos hasta los modernos sistemas integrados digitalmente en la ECU.
Para el técnico y el ingeniero automotriz, comprender su funcionamiento en profundidad es esencial para optimizar la combustión, reducir emisiones, mejorar la respuesta del motor y garantizar la eficiencia térmica del sistema. La chispa no es un evento aislado: es el momento exacto donde comienza todo el ciclo termodinámico del motor, y su control define buena parte del carácter de un vehículo.
