encendido electrónico
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ENCENDIDO ELECTRÓNICO
Aunque en la actualidad el encendido convencional mediante bobina ha sido perfeccionado
considerablemente, en muchos casos la tensión de encendido que necesita la bujía no puede
proporcionarla en medida suficiente este sistema de encendido. Esto ocurre, por ejemplo, en
los regímenes de rotación de motor elevados, en los cuales los platinos se abren y cierran con
tal rapidez que ni siquiera llega a alcanzarse el valor máximo de la corriente primaria, que se
lograría con unas maniobras más pausadas. La consecuencia inmediata es la aparición de fallos
del encendido, debidos a una acentuada disminución de la tensión secundaria, dado que la
bobina no puede acumular suficiente energía en el cortísimo tiempo que permanecen cerrados
los contactos del ruptor en los altos regímenes.
La bobina de encendido de alta potencia solucionó en parte los problemas mencionados. Con
ella se elevó la corriente primaria hasta los 5 A, alcanzándose el límite de la corriente de corte
del ruptor, a partir del cual el deterioro de los contactos es de tal importancia que la duración
de éstos se acorta hasta valores apropiados para su utilización.
El desarrollo alcanzado en la fabricación de componentes electrónicos supuso un paso
definitivo en la solución de estos problemas. La utilización del transistor como interruptor
permite el gobierno de corrientes mucho más intensas que las admitidas por el ruptor,
pudiendo disponer bobinas para corrientes primarias de más de 10 A.
Encendido con ayuda electrónica Los sistemas de encendido con ayuda electrónica presentan unas ventajas indudables frente a
los convencionales. Los platinos utilizados en la actualidad, pese a la calidad de los materiales
empleados, solamente permiten corrientes de hasta A sin que se acorte su vida
considerablemente, mientras que los transistores son capaces de conmutar hasta 15 A sin
problemas de duración, lo que supone una vida considerablemente más larga de los sistemas de
encendido con ayuda electrónica.
Dado que el transistor puede conmutar corrientes elevadas, es suficiente con la utilización de
pocas espiras en el devanado primario de la bobina de encendido, con lo que se consigue
alcanzar el valor máximo de la corriente primaria en un tiempo sensiblemente menor cuando se
cierran los contactos del ruptor, pues la oposición que presenta la bobina (autoinducción) al
establecerse la corriente primaria es notablemente menor. La formación del campo magnético
es mucho más rápida, almacenándose la máxima energía en un corto espacio de tiempo, lo que
en regímenes elevados no es posible obtener en los sistemas de encendido convencionales,
debido al poco tiempo que los contactos del ruptor permanecen cerrados.
La figura muestra el esquema de un sistema de encendido con ayuda electrónica, para un motor
de cuatro cilindros. Como puede verse, se trata de un sistema de encendido convencional, al
que se han añado un transistor en la salida del primario de bobina y las resistencias (Rl) y (R2).
En su funcionamiento, el transistor gobierna la corriente primaria de bobina. Cuando los
contactos del ruptor se cierran, con el giro de la leva, queda establecido en el transistor el
circuito emisor-base, pues la base (B) está ahora puesta a masa a través de los contactos del
ruptor (cerrados). En estas condiciones queda establecido en el transistor el circuito emisor-
colector, con lo cual el grueso de la corriente primaria de la bobina es vertida a masa por el
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transistor, liberando a los contactos del ruptor de este paso de corriente con lo cual sufren un
desgaste mucho menor, alargándose su duración.
Sistema de encendido con ayuda electrónica
Cuando la leva del ruptor separa los contactos, la base del transistor queda aislada de masa,
con lo cual circuito emisor-colector deja de conducir, quedando cortada la corriente primaria
de bobina. De esta manera, la corriente primaria es cortada o establecida por los contactos del
ruptor como en un circuito convencional, pero con la diferencia de que aquí no pasa toda la
corriente a través de estos contactos.
Pese a las ventajas conseguidas por los sistemas de encendido con ayuda electrónica, éstos no
han llegado a subsanar los inconvenientes debidos al rebote de los contactos del ruptor en los
altos regímenes de giro del motor, que producen los consiguientes fallos del mismo.
El ruptor mecánico no puede ser aplicado en motores capaces de alcanzar los elevados
regímenes de determinados tipos actuales y, aunque con el encendido con ayuda electrónica se
elimina el grueso del trabajo de los platinos, subsiste el problema de desgaste de la fibra sobre
la que actúa la leva que abre y cierra los contactos. El desgaste de esta pieza supone un desfase del punto de encendido y variación del ángulo Dwell, lo que obliga a reajustar la
separación de los contactos periódicamente, con los consiguientes gastos de mantenimiento
que ello supone.
En sustitución del clásico ruptor mecánico, se han desarrollado en la actualidad diferentes tipos
de mando electrónico para conmutación del encendido. Tales sistemas se califican de
totalmente electrónicos y están completamente exentos de mantenimiento.
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Encendido electrónico con generador de impulsos Uno de los sistemas de encendido totalmente electrónico utilizado en la actualidad es el de
generador de impulsos de inducción representado esquemáticamente en la figura,
Encendido con generador de impulsos de inducción
donde el ruptor ha sido sustituido por un sistema generador (G) capaz de engendrar golpes de
corriente y entregarlos al formador de impulsos (F), donde son amplificados y transmitidos al
circuito de mando de un transistor (T) que realiza la conmutación de corriente en el primario
de bobina.
El generador de inducción dispone de una rueda de aspas (A) llamada rotor, de acero
magnético, que produce durante su rotación una variación del flujo magnético del imán
permanente (D).
Generador de impulsos de inducción
En la bobina (C) se induce de esta forma una tensión, que se hace llegar al formador de
impulsos (E). La rueda (A) tiene tantas aspas como cilindros el motor y a medida que se acerca
cada una de ellas a la bobina de inducción, la tensión va subiendo cada vez con más rapidez,
hasta alcanzar su valor máximo cuando el aspa y la bobina están frente a frente. Al alejarse el
aspa siguiendo el giro, la tensión cambia muy rápidamente de sentido y asciende a su valor
negativo máximo. Este cambio tiene lugar en el punto de encendido y el impulso así originado
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se hace llegar al formador de impulsos, quien producirá el bloqueo transistor de conmutación,
interrumpiéndose la corriente en el primario de la bobina. Cuando en el generador de impulsos
no se presenta ninguna de las aspas frente a la bobina, el formador de impulsos permite la
conducción del transistor, estableciendo su circuito emisor-base, con lo cual conduce el
circuito emisor-colector, estableciéndose la corriente en el primario de la bobina.
Secuencia de formación de impulsos de tensión
El módulo electrónico al que son enviados los impulsos eléctricos generados por el captador es
el encargado de mandar sobre el primario de la bobina.
En el funcionamiento interno del módulo se distinguen tres etapas funcionales: modulador de
impulsos, mando del ángulo de cierre y estabilizador de la corriente.
En la primera etapa, un circuito electrónico del módulo se encarga de transformar la tensión
alterna de mando del generador de impulsos en una tensión de impulsos rectangulares, de
intensidad independiente de la velocidad del motor.
En una segunda etapa el bloque electrónico, mediante un circuito interno, modifica el ángulo
de cierre del encendido por la variación de la duración de los impulsos en función de la
velocidad de rotación del motor (frecuencia de la señal).
En una tercera etapa la tensión de la señal es estabilizada, con el fin de que permanezca
constante en todas las condiciones, y amplificada gracias a un dispositivo electrónico. El
proceso completo se puede ver en la siguiente figura:
Proceso completo de la señal en un encendido transistorizado con mando electromagnético.
1. Generador de impulsos.
2. Módulo electrónico.
3. Bobina de encendido
Este sistema de encendido dispone para la variación del punto de encendido de los mismos
dispositivos de avance centrífugo y por depresión de un sistema convencional.
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Encendido electrónico con generador Hall Esquemáticamente, el generador Hall se compone básicamente de una barrera magnética (parte
fija) y un tambor obturador (parte rotatoria). La barrera magnética está formada por un imán
permanente con piezas conductoras (2) y un circuito integrado (3) de semiconductor Hall, que
es un interruptor electrónico.
Generador con efecto Hall
Cuando una de las pantallas (1) del tambor obturador se sitúa en el entrehierro (4) de la barrera
magnética, desvía el campo magnético impidiendo que pase al circuito integrado (3). La capa
de Hall queda prácticamente sin campo, con lo que se anula la tensión entre los bornes del
generador, diciéndose entonces que el circuito integrado Hall desconecta. Cuando la pantalla
del tambor obturador abandona el entrehierro, el campo magnético atraviesa de nuevo la capa
Hall y la tensión en bornes del generador es activa, conectando el circuito integrado. En ese
momento tiene lugar el encendido.
La anchura (b) de las pantallas (1) del tambor obturador determina la magnitud del ángulo de
cierre, es decir, fija el tiempo que está pasando corriente por el primario de la bobina, con la
consiguiente formación del campo magnético, que posteriormente se hará desaparecer
bruscamente para conseguir la alta tensión en el secundario.
Como esta anchura es idéntica para cada una de las pantallas e inalterable, el ángulo de cierre
resulta invariable y de igual magnitud para cada uno de los cilindros del motor.
En la figura puede verse la disposición práctica de este tipo de generador.
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Conjunto distribuidor con generador de efecto Hall
El módulo electrónico de este sistema de encendido es similar al del generador de impulsos de
inducción. La figura muestra su esquema eléctrico de conexiones, donde se aprecia que
dispone de tres etapas funcionales: la de potencia (6c) que incluye el transistor Darlington que
comanda el primario de la bobina de encendido, la etapa moduladora y amplificadora (6b) de
los impulsos y la etapa estabilizadora (6a) de la tensión.
Conexionado del módulo de control del encendido de efecto Hall
Cuando está conectado el generador Hall, las etapas de excitación y salida del Darlington se
encuentran bloqueadas y la corriente primaria en la bobina de encendido interrumpida. Al
pasar una pantalla del tambor por la barrera magnética, el circuito integrado Hall desconecta su
corriente de señal y conecta la corriente primaria de bobina. El encendido tiene lugar tan
pronto como el circuito integrado Hall conecta de nuevo la corriente de señal, pues en este
caso activa el circuito electrónico de mando que interrumpe la corriente primaria.
El generador de Hall se conecta al módulo electrónico por medio de tres hilos conductores,
como muestra la figura, que permiten alimentar de corriente al circuito integrado Hall (bornes
+ y —) y transmitir las señales de mando al módulo electrónico (borne 0). Por otra parte, el
módulo electrónico recibe corriente por su borne 15 a través de contacto y toma masa por su
borne 31. La salida del primario de bobina está conectada al borne 16 del módulo electrónico.
Encendido electrónico integral Es un sistema de encendido sin ruptor que, además, suprime totalmente los dispositivos
mecánicos de corrección de avance al encendido, a los que sustituye por componentes
electrónicos.
Comparativamente con los sistemas electrónicos ya tratados, el encendido electrónico integral
ofrece las mismas ventajas que ellos, e incluso ciertas mejoras.
Un calculador electrónico recoge informaciones de régimen y carga del motor de combustión y
genera el correspondiente avance al encendido que, en cualquier caso, será el más adecuado.
Este mismo calculador trata igualmente las señales de mando para cortar o dar paso a la
corriente primaria en la bobina de encendido, determinando el instante en que debe saltar la
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chispa en la bujía que corresponda, a la que se hace llegar por medio de un distribuidor
convencional.
En la figura se ha representado esquemáticamente un
sistema de encendido electrónico integral, cuyo principal
componente es el módulo o calculador electrónico (7), que
define la ley de avance al encendido esencialmente en
función de la velocidad de rotación del motor y de la
depresión reinante en el colector de admisión. Las señales
correspondientes son proporcionadas al calculador por el
captador de posición (2), situado frente al volante de
inercia (1) del motor de combustión y por una cápsula
manométrica (4) unida neumáticamente al colector de
admisión. A partir de estas señales, el calculador determina
el ángulo de avance al encendido y el tiempo que debe
estar pasando la corriente por el arrollamiento primario de
la bobina. En el módulo se incorpora la bobina (8), cuyo
borne de alta tensión se conecta a la tapa del distribuidor por medio del correspondiente cable
de alta tensión (9). Los captadores (5) de temperatura del aire de admisión y del agua del
motor, pueden hacer llegar sus señales al módulo para variar la ley de avance en función de
estos parámetros, adaptando mejor dicha ley a las condiciones de funcionamiento del motor.
En este tipo de encendido, el generador de
impulsos lo constituye una corona dentada
que va acoplada al volante de inercia y un
captador magnético colocado frente a ella
formado por un imán permanente alrededor del cual está arrollada una bobina, donde se
induce una tensión para cualquier variación -
del entrehierro. De esta manera, el giro
continuado de la corona produce sucesivas
variaciones del flujo debidas al paso de sus
dientes o huecos frente al captador, en cuya
bobina se induce una tensión. Los sucesivos impulsos tomados detectan la velocidad de
rotación del motor. Captador de impulsos
La corona dentada dispone de un diente y su correspondiente hueco más ancho que los demás,
situado antes de cada posición de p.m.s., de manera que entre este punto y el diente ancho hay
12 pequeños dientes, como muestra la figura. Cuando uno de estos pequeños dientes pasa bajo
el núcleo del sensor, en el giro de la corona, la variación del campo magnético experimentada
induce una pequeña tensión en el arrollamiento de la bobina de captación del sensor. Estas
pequeñas tensiones eléctricas permiten contar los dientes a su paso por el sensor. Cuando es un
diente ancho el que pasa, la variación del campo magnético es mayor y, por tanto, también lo
es la tensión inducida, lo que indica al módulo electrónico que un pistón se encontrará en la
posición de p.m.s. 12 dientes más tarde.
Para todo sistema de encendido electrónico es necesario referir la posición angular del
cigüeñal, de manera que ponga en conducción el primario de la bobina y posteriormente
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interrumpa la corriente para generar la chispa en el instante preciso del ciclo motor. Esta
función la realizan la corona dentada y su captador correspondiente, mediante los cuales se
proporciona al calculador electrónico una imagen eléctrica del giro del motor y la posición
angular del cigüeñal.
El captador de depresión suministra una imagen eléctrica de la depresión en el colector de
admisión. Está constituido por una cápsula manométrica del mismo tipo que las aplicadas al
encendido mecánico convencional.
Captador de depresión
La membrana está unida mecánicamente al núcleo de la bobina de un oscilador, cuya
frecuencia varía en función de la posición del núcleo en el interior de la bobina, con lo cual la
señal captada está relacionada con la depresión reinante en el colector de admisión, es decir, la
carga del motor.
Las señales enviadas por el captador de posición y la cápsula manométrica llegan hasta el
módulo electrónico, formado por una serie de componentes electrónicos y circuitos integrados,
que se montan sobre una placa de circuito impreso a la que van conectados.
En cada media vuelta del motor, el calculador mide la velocidad de rotación del motor y la
presión en el colector de admisión. La señal de velocidad sirve para crear una tabla de valores
y extraer los números que sirvan para el cálculo del ángulo de avance y el tiempo de
conducción de la bobina.
El circuito de potencia produce la alta tensión que se hace llegar a las bujías en el instante
preciso. Lo forman una bobina de baja impedancia y un elemento de conmutación constituido
por un transistor Darlington, que es gobernado por el circuito analógico.
Los tiempos de conducción y bloqueo del Darlington, así como los instantes de comienzo y
final de los mismos, están determinados por el módulo electrónico en función de la velocidad
de rotación del motor, tomando como base la señal recibida del captador magnético de volante,
de manera que se establezca la corriente en el primario de bobina con la suficiente antelación
para lograr la saturación magnética de la misma. De ello resulta una variación del ángulo de
leva en función de la velocidad.
El corte de la corriente primaria y, en consecuencia, el salto de la chispa, se produce de
acuerdo con la señal de diente largo tomada por el captador, en correspondencia con la
posición angular del cigüeñal corregida en función del régimen motor y el grado de depresión,
con objeto de dar en cada condición de funcionamiento el avance de encendido necesario y
adecuado.
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La ley de encendido proporcionada por el calculador es susceptible de ser modificada en
función de parámetros exteriores como temperatura del agua de refrigeración, aire de
admisión, etc., que por medio de captadores adecuados envían las oportunas señales al módulo
electrónico. En este aspecto, es importante también el captador de picado que se instala en
algunos motores, en las proximidades de las cámaras de combustión, capaz de detectar el inicio
de picado, en cuyo instante la señal enviada al calculador es procesada por éste y determina un
cierto retardo en el encendido.
De todo lo reseñado puede concluirse que el encendido electrónico integral presenta unas
ventajas indudables frente a los encendidos convencionales de contactos, al tiempo que su
sistema electrónico de avance del encendido permite adaptar leyes de avance complejas, lo que
no es posible lograr con un sistema mecánico de contrapesos y cápsula de vacío.
Encendido estático (D.I.S.) La principal ventaja es la supresión del distribuidor de alta tensión, que es el origen de
distorsiones en el encendido por diversas causas.
El papel del establecimiento de un orden de encendido es llevado a cabo por el calculador de
encendido, siendo distribuida la alta tensión por la bobina de cuatro salidas o bobina estática
(para un motor de 4 cilindros). Dicha bobina actúa como una bobina doble, teniendo dos
primarios con alimentación común y masa independiente, y dos secundarios que se encuentran conectados a una bujía por cada polo.
De esta manera cuando se provoca el corte de corriente en uno de los primarios (por el módulo
o el calculador) se genera la tensión en el correspondiente secundario, saltando la chispa en dos bujías a la vez, siendo sólo útil una de ellas.
Bobina doble de encendido (D.I.S.)
En la aplicación del encendido estático a algunos motores se pueden generar problemas con la
chispa perdida (chispa en fase de escape de un cilindro). En efecto, cuando el cruce de válvulas
es importante (motores de alto rendimiento) la chispa generada por la bobina estática en fase
de escape puede provocar explosiones en la admisión.
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Para evitarlo, manteniendo las ventajas del encendido estático y simplificando todavía más los
circuitos de alta tensión, se utiliza una bobina para cada bujía montada sobre ella.
Encendido electrónico integral con bobinas individuales
Verificación y control de los encendidos electrónicos La verificación, en general, de un circuito de encendido electrónico, sea cual fuere su tipo,
comienza por las bujías, que deben ser limpiadas y regladas en caso necesario. La limpieza de
los cables de alta tensión, tapa de distribuidor y de bobina es otra de las operaciones que se
realizarán antes de iniciar cualquier verificación. Inmediatamente después se procederá a
comprobar el punto de encendido, en aquellos encendidos que lo requieran.
Efectuadas estas intervenciones, si el motor no se pone en marcha deberá comprobarse si hay
de chispa en la bujía, empleando el mismo procedimiento que en los encendidos
convencionales. La ausencia de alta tensión sin causa aparente de defecto en el secundario de
bobina, distribuidor, cables y bujías determina una posterior verificación del circuito de baja
tensión, debiendo comenzar ésta por el primario de bobina. Con el motor girando a velocidad
de arranque, al conectar un voltímetro en el borne positivo de bobina, debe acusar la misma
tensión que la batería. Si es así y el motor no arranca, se verificará con óhmetro la resistencia
del primario. Por contra, si no llega tensión, deberá comprobarse la salida del módulo
electrónico.
Si la bobina se encuentra en buen estado, se comprobará el ángulo de cierre, de igual manera
que en encendidos convencionales. En caso de que sea incorrecto o falte tensión en el borne de
entrada de bobina, la avería estará en el módulo electrónico, que deberá ser sustituido. No
obstante, antes de efectuar esta operación es conveniente verificar si le llega señal del captador
de impulsos. Conectando un voltímetro de corriente alterna en la llegada de impulsos al
módulo y seleccionando una escala adecuada, puede probarse la presencia de impulsos.
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En la verificación individual de componentes, seguiremos las pautas convencionales ya
reseñadas. En particular debe prestarse especial atención al generador de impulsos situado en
la cabeza del delco, debe mantenerse limpio y sus conexiones en perfecto estado.
La verificación del generador de impulsos puede realizarse como muestra la figura. Retirando
la tapa del distribuidor y soltando el cable de llegada de alta tensión, se aproxima éste a un
punto de masa. En estas condiciones, al acercar y retirar un imán a la bobina captadora de
impulsos con movimientos rápidos y alternativos, deben saltar chispas en el cable de alta
tensión. Si no es así, el generador de impulsos o el módulo electrónico son defectuosos.
Comprobación del generador de impulsos
La bobina generadora de impulsos puede ser verificada con la ayuda de un óhmetro, conectado
sucesivamente entre sus dos extremos y entre uno de ellos y masa, tal como se muestra en la
figura. En la primera prueba el óhmetro indicará un cierto valor de resistencia, lo que prueba
que hay continuidad en la bobina. En el segundo caso la lectura debe ser infinito, pues de lo
contrario indica que existe derivación a de la bobina.
Prueba de la bobina del generador de impulsos
En los encendidos que utilizan un captador de efecto Hall se retira el conector del mismo para
comprobar que al accionar el contacto existe una tensión de al menos 9 V entre los bornes
exteriores. Seguidamente se vuelve a posicionar el conector y conectando un voltímetro entre
el borne central y masa, la lectura debe ser de 0 V cuando la pantalla coincida con el
semiconductor Hall y de 4 V cuando coincida con un hueco.
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Verificación del generador de efecto Hall
Por lo que se refiere a los sistemas de encendido electrónico integral, cuando no se logra el
arranque del motor o se tiene un funcionamiento irregular del mismo, deberá comenzarse la
verificación del circuito comprobando si hay salto de chispa en la bujía, como se ha detallado
para un encendido convencional. Si se obtiene chispa deberá comprobarse si la alimentación de
tensión del módulo es correcta, para lo cual suelta el conector (A) y se conecta una lámpara de
pruebas entre los bornes + y — debiendo encenderse cuando se acciona la llave de contacto. Si
no fuera así indicará que el circuito de alimentación es defectuoso o la toma de masa es
incorrecta, lo que deberá ser revisado de la manera consabida.
Conexionado del encendido electrónico integral
Cuando se observa que la alimentación de corriente es correcta, se sueltan los terminales (9) y
(10) del primario de la bobina de encendido, para conectar entre ellos una lámpara de pruebas.
Al accionar el motor de arranque, la lámpara debe encenderse a impulsos periódicos. Si no
fuera así, existiría defecto en el módulo electrónico o en el captador (P), que deberá ser
verificado por medio de un voltímetro de corriente alterna, comprobando que genera señal con
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el giro del motor a velocidad de arrastre. El captador magnético puede verificarse también
midiendo su resistencia óhmica, que debe ser la estipulada por el fabricante (generalmente de
valor aproximado a 150 ohmios). Su posición de montaje con respecto al volante motor y la
corona dentada debe ser de un milímetro de separación.
Es importante destacar que para conectar la lámpara de pruebas entre los bornes (9) y (10)
éstos deben estar desconectados del módulo, como muestra la figura, pues en caso contrario se
produce la destrucción del módulo, dado que a éste le pasaría una corriente mayor a través de
la lámpara que la correspondiente al paso por el primario de la bobina.
En cuanto a la cápsula de depresión se refiere, la comprobación de su correcto funcionamiento
se realiza con el motor girando a 3.000 r.p.m. En estas condiciones, se suelta unos instantes el
tubo de conexión de vacío al carburador y el régimen debe disminuir. Si no fuera así, la
cápsula es defectuosa, lo cual puede ser también constatado con la ayuda de una bomba de
vacío, como en el caso de los encendidos convencionales.
El correcto funcionamiento de los sistemas de avance del encendido puede ser verificado con
la ayuda de una pistola estroboscópica, del mismo modo que en un encendido convencional.