Cómo Funcionan los Amortiguadores: Mejora del Equilibrio y Confort del Vehículo

Al pensar en cómo los automóviles mantienen el equilibrio y el control en terrenos irregulares, lo primero que viene a la mente son los amortiguadores. Se usan en muchas aplicaciones cotidianas, no solo en automóviles. En vehículos, reducen el efecto de circular por terreno irregular, mejorando la calidad de marcha y la maniobrabilidad.

Hoy conocerás la definición, funciones, aplicaciones, componentes, diagrama, tipos y funcionamiento del amortiguador, así como sus ventajas, inconvenientes y síntomas de fallo.

¿Qué es un amortiguador?

Un amortiguador es un dispositivo mecánico o hidráulico diseñado para absorber y amortiguar impulsos de choque. Lo logra convirtiendo la energía cinética del impacto en otra forma de energía (generalmente calor) que se disipa.

El amortiguador de goma es el tipo más común, por su alta elasticidad duradera, capacidad para eliminar vibraciones, choques y aislar el sonido. Puede adoptar la forma requerida y cumplir requisitos de rigidez y resistencia. El amortiguador de goma tiene función de amortiguamiento, absorbiendo energía mecánica, especialmente de oscilaciones de alta frecuencia.

En vehículos, reducen el efecto del terreno irregular, evitando una mala experiencia de conducción. Mejoran la calidad de marcha y el manejo. Los amortiguadores limitan el movimiento excesivo de la suspensión, con el único propósito de amortiguar las oscilaciones del muelle. Se usan válvulas de aceite y gases para disipar el exceso de energía de los muelles. La constante o dureza del muelle la determinan los fabricantes según el peso del vehículo.

Aplicaciones del amortiguador

Los amortiguadores aparecen en muchas aplicaciones cotidianas, apoyando diversas actividades. Se usan en autopistas, puentes, coches, motos, bicicletas y edificios para absorber impactos de baches, terremotos y vientos fuertes. Distintas aplicaciones requieren tipos distintos, de materiales distintos: un amortiguador de goma no sirve para un vehículo, ni uno cilíndrico para una autopista. Cada tipo requiere forma y diseño específicos para su cometido.

Funciones de los amortiguadores

Funciones en sus diversas aplicaciones:

• La función principal es absorber o amortiguar la compresión y rebote de muelles y suspensión.
• Ayudan a controlar el movimiento no deseado y excesivo del muelle.
• Mantienen los neumáticos en contacto con el suelo en todo momento.
• Garantizan el control más seguro y una respuesta de frenado más rápida.

Componentes de un amortiguador

Dado que se usan en diversas aplicaciones, varían en diseño y operación, pero sus partes principales son similares. A continuación, los componentes principales en vehículos:

Soporte (mount):

Fija el amortiguador a la carrocería y a la suspensión. Consta de soporte superior e inferior del mismo diseño, con alojamiento hueco para casquillo y tornillo.

Casquillo (bushing):

Ubicado en los soportes, suele ser de goma o uretano. Absorbe vibraciones y separa partes metálicas para evitar ruido y desgaste. Los casquillos son componentes reemplazables.

Muelle helicoidal (coil spring):

No todos los amortiguadores lo incorporan. Se conoce como amortiguador con muelle (coil-over) o amortiguador de muelle helicoidal. Parece una barra de suspensión (strut), pudiendo confundirse.

Pistón y vástago del pistón:

El pistón tiene orificios o válvulas que permiten el paso de aceite. El vástago guía el pistón dentro del cilindro.

Cilindro:

Tubo cilíndrico que actúa como cuerpo del amortiguador. Contiene aceite de compresión y el pistón que se mueve en su interior.

Tornillos:

Fijadores que sujetan el amortiguador a la carrocería por un extremo y a la suspensión por el otro. Deben apretarse al par correcto para que no se aflojen en servicio.

Otras piezas menores del amortiguador de coche:

Retén de aceite – evita fugas de aceite del tubo y contaminación externa.

Guía de aceite – paso de aceite para funcionamiento suave.

Guía del vástago – asegura movimiento suave del vástago.

Gas nitrógeno y cámara de gas – en cámara dentro del cilindro o cámara de compresión. Evita la formación de burbujas en el aceite.

Arandelas y platos – separadores que forman parte importante.

Diagrama de un amortiguador de coche:

Tipos de amortiguador:

Las aplicaciones son muchas; cada vehículo y diseño de suspensión requiere un tipo específico. Sin embargo, todos caen en tres categorías:

Amortiguadores telescópicos convencionales:

El tipo más común, presente en suspensiones delantera y trasera. Relativamente baratos; suelen sustituirse en lugar de repararse.

Amortiguadores tipo barra (strut type):

Construidos más robustamente para soportar mayores cargas y fuerzas. Cumplen la misma función que los convencionales, pero reemplazan parte del sistema de suspensión. Comunes en delantera y trasera de coches pequeños y medianos, y ahora también en grandes.

Se dividen en dos: unidades selladas y reparables. Las selladas se reemplazan completamente; las reparables admiten cartuchos de recambio.

Amortiguadores de asiento de muelle (spring seat):

Combinan características de telescópicos y tipo barra. Como las barras, son unidad de suspensión y amortiguación en una sola pieza, pero no están diseñados para cargas laterales altas como las barras. Usan componentes del tipo convencional y son sellados, requiriendo sustitución completa.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento es sencillo si se conoce la ley de conservación de la energía: la energía no se crea ni destruye, solo cambia de forma.

Veamos energía potencial y cinética. La potencial es energía almacenada; la cinética, energía en movimiento. El amortiguador usa este principio. Cuando el coche golpea un bache, la suspensión y los muelles se mueven para que el neumático mantenga contacto y absorba la energía. El amortiguador frena el movimiento del muelle convirtiendo su energía cinética en energía térmica (calor), que se disipa en el fluido hidráulico.

El amortiguador es un cilindro lleno de aceite que permite el movimiento de la suspensión: un pistón sube y baja por el cilindro. Este movimiento fuerza pequeñas cantidades de fluido a través de diminutos orificios en la cabeza del pistón.

Al forzar poco fluido, el movimiento de la suspensión se ralentiza. Amortigua la compresión y el rebote de los muelles. Cuanto más rápido se mueven los muelles, más resistencia opone el amortiguador. Esto hace al sistema sensible a la velocidad.

Mira el vídeo para aprender más sobre el funcionamiento del amortiguador:

Ventajas e inconvenientes del amortiguador

Ventajas:

Beneficios del amortiguador:

• Disponible en diversas formas, durezas y resistencias, con elasticidad sobresaliente.
• Deformación relativamente grande bajo tracción, compresión, cizalladura y fuerzas variables.
• Frecuencia natural del sistema de aislo vibración más baja, pero mayor efecto amortiguador.
• Fácil mantenimiento sin deslizamiento.
• Módulo de elasticidad mucho menor que el de los metales, permitiendo gran deformación elástica.
• Buen efecto de absorción de choques.
• Instalación y desmontaje cómodos.

Inconvenientes:

Limitaciones a pesar de sus ventajas:

• Baja resistencia a contaminación ambiental y cambios de temperatura.
• Vida útil corta.
• Difícil lograr frecuencia natural por debajo de 5 Hz.
• Algunos tipos no son reparables, solo reemplazables.

Síntomas de amortiguador defectuoso o en mal estado

Señales de fallo en un coche:

• Vibraciones al conducir
• Balanceo o hundimiento del morro al frenar
• Frenado tardío en actuar
• Desgaste irregular de neumáticos
• Fuga de fluido
• Casquillo agrietado en punto de anclaje

En conclusión, los amortiguadores son dispositivos excelentes empleados en distintas aplicaciones para absorber o amortiguar impulsos de choque. En este artículo hemos visto definición, funciones, aplicaciones, componentes, tipos, funcionamiento, ventajas, inconvenientes y síntomas de fallo.

Esto es todo por hoy; espero que hayas disfrutado la lectura. Si es así, comenta, comparte y recomienda este sitio a otros estudiantes técnicos. ¡Gracias!