Funcionamiento de la suspensión en los coches

Cuando la gente piensa en el rendimiento de un automóvil, normalmente piensan en los caballos de potencia, el torque o la típica aceleración de cero a 100 kilómetros por hora. Sin embargo toda la potencia generada por el motor es inútil si el conductor no puede controlar el coche. Este es el motivo por el que los ingenieros centraron su atención en los sistemas de suspensión tan pronto como consiguieron controlar el motor de combustión interna de cuatro tiempos.
El trabajo de la suspensión de un coche es maximizar la fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera para proveer de una estabilidad en el direccionamiento y para asegurar la comodidad de los pasajeros. Si una carretera fuera perfectamente plana, lisa y con ninguna irregularidad, la suspensión no sería necesaria. El problema es que las carreteras están muy lejos de ser planas. Incluso las autopistas recientemente pavimentadas, tienen pequeñas imperfecciones que pueden interactuar con las ruedas del coche. Son estas imperfecciones las que aplican fuerza a los neumáticos.
Según las leyes de Newton sobre el movimiento, todas las fuerzas tienen tanto magnitud como dirección. Un bache en la carretera causa que la rueda se mueva hacia arriba y abajo perpendicular a la superficie de la carretera. La magnitud depende de si la rueda ha cogido un bache gigante o solo una pequeña protuberancia. De cualquiera de las maneras, la rueda del coche experimenta una aceleración vertical mientras pasa sobre una imperfección.
Sin un sistema que intervenga, toda la energía vertical de la rueda se transfiere a la estructura, la cual se mueve en la misma dirección. En esta situación, las ruedas pueden perder contacto con la carretera completamente. Entonces, con la fuerza de la gravedad, las ruedas golpearían de nuevo contra la superficie de la carretera. Lo que se necesita es un sistema que pueda absorber la energía de la aceleración vertical de la rueda, permitiendo a la estructura y el cuerpo del vehículo siga su camino normalmente mientras las ruedas golpean la carretera.
El estudio de las fuerzas que trabajan al moverse un coche se llama dinámica de los vehículos y se deben entender algunos de los conceptos para apreciar porque se necesita la suspensión en primer lugar. Muchos ingenieros automovilísticos consideran las dinámicas de un coche en movimiento desde dos perspectivas:
• La habilidad de un coche de salir suavemente de una carretera con muchos baches.
• La habilidad del coche al acelerar de forma segura, frenar y girar.
Todo esto se puede resumir en como el vehículo puede absorber los golpes y vibraciones, aislando la cabina donde van los pasajeros, e impidiendo oscilaciones del vehículo.
Partes de la suspensión
La suspensión del coche es realmente parte del chasis, lo cual compone todos los sistemas importantes localizados debajo del cuerpo del coche. Estos sistemas incluyen la estructura de la base, la cual es un componente que lleva la carga que soporta el motor del vehículo y todo el cuerpo, que a su vez está sostenido por la suspensión. También está el sistema de suspensión que soporta el peso y absorbe los golpes y ayuda a mantener el contacto de los neumáticos con el suelo. El sistema de dirección, el cual es el mecanismo que habilita al conductor para guiar y conducir el coche. Por supuesto, tenemos los neumáticos y ruedas que hacen posible el movimiento del vehículo mediante la fricción con la carretera.
Por lo tanto, la suspensión es solo uno de los sistemas principales de cualquier vehículo. Con esta idea general en mente, es momento de ver los tres componentes fundamentales de cualquier suspensión: Los muelles, los amortiguadores y las barras de suspensión.
Hoy en día, hay varios diseños cuando hablamos de muelles para la suspensión. Uno de los más comunes son los muelles de bobina o de espiral. Se comprimen y expansionan para poder absorber el movimiento de las ruedas. Otro tipo son los muelles de hoja, que consisten en varias láminas de metal unidas entre sí para actuar como una única unidad. Son algo antiguas, y hoy en día se pueden encontrar en ciertos camiones o vehículos para transportar carga. Otro tipo son las barras de torsión, que usan las propiedades de una barra metálica para proveer de una función parecida al muelle en espiral. Por último están los muelles aéreos, que consisten en una cámara cilíndrica de aire posicionado entre la rueda y el cuerpo del coche.
Los amortiguadores son los dispositivos encargados de absorber las vibraciones. Si no hay un sistema de amortiguadores presente, los muelles de la suspensión extenderán y liberarán la energía que absorbe de un bache de forma incontrolada. El muelle continuará rebotando a su ritmo natural hasta que toda la energía se haya usado. Esto hará incontrolable el coche.
Lo amortiguadores minimizan y reducen la magnitud de las vibraciones del movimiento al convertir la energía cinética de los movimientos de suspensión, en energía calorífica que puede ser disipada mediante fluido hidráulico. Es básicamente una bomba de aceite emplazada entre la estructura del coche y las ruedas. Los amortiguadores funcionan en dos ciclos – el ciclo de compresión y el ciclo de extensión. La compresión ocurre cuando el pistón se mueve hacia abajo, comprimiendo el fluido hidráulico en la cámara interior. La extensión ocurre cuando el pistón se mueve hacia arriba en dirección contraria. Con este simple movimiento, el ciclo de compresión y extensión controla el movimiento del peso de toda la estructura que sostiene.
Las barras de suspensión se usan con los amortiguadores para dar al coche una estabilidad adicional. Es básicamente una barra que cruza la estructura de la base y efectivamente une cada lado de la suspensión en una pieza. Cuando la suspensión en una rueda se mueve hacia arriba y abajo, la barra de suspensión transfiere el movimiento a la otra rueda. Esto reduce la oscilación y estabiliza el movimiento. En particular, evita los movimientos de la suspensión cuando se toman curvas, por lo cual suelen venir en serie en la mayoría de los coche.