Sistemas de Suspensión Neumática: Componentes, Funcionamiento y Beneficios para Vehículos Pesados

Un sistema de suspensión neumática está compuesto por un muelle neumático, también conocido como bolsas de aire/plástico, caucho, y un sistema de líneas de aire, todos los cuales están acoplados a un compresor de aire, válvulas, solenoides y controladores electrónicos. La aplicación de un sistema de suspensión neumática incluye camiones pesados, remolques y autobuses.

En este artículo, conocerás la definición, aplicaciones, diagrama, componentes, construcción, tipos, funcionamiento, ventajas y desventajas del sistema de suspensión neumática. También aprenderás sobre las partes y características de los muelles neumáticos.

¿Qué es un sistema de suspensión neumática?

La suspensión neumática es un tipo de suspensión de vehículo que funciona mediante una bomba de aire o compresor que es eléctrico o accionado por el motor. El aire se bombea en un fuelle flexible, comúnmente compuesto de caucho reforzado con tejido. A diferencia de una suspensión hidroneumática, que tiene muchos de los mismos beneficios, la suspensión neumática utiliza aire comprimido en lugar de líquido a presión. Los fuelles se inflan por la presión del aire, lo que eleva el chasis lejos del eje.

¿Qué es un muelle neumático?

En los sistemas de suspensión neumática se utilizan muelles neumáticos. Los sistemas de suspensión neumática se instalan y configuran de manera diferente para diferentes marcas y modelos, pero la idea esencial es la misma. El muelle metálico (helicoidal o de ballesta) se retira, y una bolsa de aire, a veces conocida como muelle neumático, se instala o construye para reemplazarlo. La suspensión puede subirse o bajarse cuando se suministra presión de aire a la bolsa de aire (elevada o bajada).

Los muelles neumáticos son fuelles flexibles que contienen el aire comprimido y se utilizan para soportar la carga en automóviles. Comúnmente están compuestos de caucho reforzado con tejido. Los fuelles se inflan por la presión del aire, lo que eleva el chasis lejos del eje. Cuando se comprimen, los muelles neumáticos tienen flexibilidad o "elasticidad". Se encuentran en muchos de los camiones pesados, remolques y autobuses actuales.

Características y Algunos Beneficios del Muelle Neumático

• Cuando el vehículo no está cargado, son suaves, pero a medida que aumenta la carga, la rigidez mejora al aumentar la presión de aire dentro de la cámara. Como resultado, cuando el vehículo está ligeramente cargado o completamente cargado, proporciona la mejor comodidad de marcha.
• Siempre que la carga varía, la presión de aire se varía para mantener constante la altura del vehículo.
• Al absorber los golpes de la carretera, los muelles neumáticos mejoran la estabilidad del vehículo.
• Los sistemas de muelles neumáticos están diseñados para aumentar la capacidad de carga, estabilidad y calidad general de marcha.

Tipos de Muelle Neumático

Los siguientes son los diversos tipos de muelles neumáticos utilizados en sistemas de suspensión neumática:

Muelle Neumático de Doble Convolución:

El diseño de doble convolución se asemeja a dos pequeños neumáticos apilados uno sobre otro. Estos muelles neumáticos tienen mayor capacidad de carga, carrera más corta y una tasa de muelle más progresiva, lo que los hace ideales para la mayoría de suspensiones delanteras donde el muelle se encuentra bien en el interior del punto de carga de la suspensión. Como resultado, los requisitos de capacidad de carga se multiplican mientras que los de carrera se dividen.

Muelle de Manga Cónica y de Rodadura:

Los muelles neumáticos con manga cónica o de rodadura tienen un diámetro menor, una carrera más larga y una tasa de muelle más lineal. Debido a que tienen más necesidades de carrera y menos requisitos de capacidad de carga, son los más adecuados para la mayoría de aplicaciones traseras.

En las suspensiones de muelles neumáticos, son necesarios dispositivos para ajustar la presión de aire y compresores para comprimir aire. Pequeños compresores de aire eléctricos o accionados por motor son comúnmente utilizados en estos sistemas, que ocasionalmente llenan un tanque receptor de aire a bordo que reserva aire comprimido para uso inmediato futuro. El sistema de suspensión, por otro lado, es más complicado. En automóviles actuales, la suspensión neumática modulada electrónicamente se utiliza junto con muelles neumáticos.

Componentes de un Sistema de Suspensión Neumática

Filtro de aire, acumulador de aire, válvula de alivio, muelle neumático, válvula de control de elevación, válvula de retorno y línea de suministro son los componentes principales de un sistema de suspensión neumática. A continuación se muestran las partes comunes del sistema de suspensión neumática moderno.

1. Cada rueda tiene un muelle neumático de caucho vulcanizado.
2. Un compresor de aire suele encontrarse en el maletero (baúl) o bajo el capó de un coche.
3. Un tanque de almacenamiento de aire comprimido, capaz de almacenar aire a 150 psi (1000 kPa), puede proporcionarse para un "arrodillamiento" rápido. (1 psi = 6,89 kPa)
4. Un bloque de válvulas con una serie de solenoides, válvulas y muchos anillos tóricos que enrutan el aire desde el tanque de almacenamiento a los cuatro muelles neumáticos.
5. Un ordenador ECAS que se comunica con el BeCM, el ordenador principal del coche, y selecciona dónde debe enrutarse la presión de aire.
6. Un sistema de tuberías de aire de 6 mm que distribuyen aire por todo el sistema (principalmente desde el tanque de almacenamiento a los muelles neumáticos a través del bloque de válvulas).
7. Un cartucho secador de aire lleno de desecante.
8. Sensores de altura en las cuatro esquinas del vehículo, idealmente basados en detección de contacto resistivo, para proporcionar una referencia de altura absoluta para cada esquina.
9. Dunlop Systems and Components Ltd han mejorado los productos hasta el punto en que la Unidad de Control Electrónico (ECU) ahora puede instalarse bajo el suelo del vehículo. Las válvulas de control son mucho más pequeñas y ligeras, y fabrican sus propios compresores.

Diagrama de un Sistema de Suspensión Neumática:

Construcción

La figura anterior muestra la disposición de un sistema de suspensión neumática. Los cuatro muelles neumáticos, que pueden ser de tipo fuelle o pistón, se posicionan en la misma ubicación que los muelles helicoidales. También se incluyen un compresor de aire, acumulador de aire, válvula de alivio, válvula de control de elevación, válvula de nivelación y tuberías.

Tipos de Sistema de Suspensión Neumática

A continuación se muestran los diversos tipos de sistemas de suspensión neumática.

Suspensión Neumática de Fuelle (Muelle)

Los fuelles de caucho componen este tipo de muelle. Para un funcionamiento adecuado, los fuelles se construyen en partes circulares con dos convoluciones. Como resultado, el muelle helicoidal es reemplazado por una suspensión neumática de tipo fuelle.

Suspensión Neumática de Pistón (Muelle)

En estos tipos de sistemas de suspensión neumática, se utiliza un contenedor de aire metálico en forma de tambor invertido en este muelle. El bastidor está unido al tambor. El brazo inferior de la suspensión está acoplado a un pistón deslizante. Un diafragma flexible se utiliza para crear un sello. En su circunferencia exterior, el diafragma está firmemente unido al borde del tambor, y en su centro, al pistón.

Muelle Neumático de Fuelle Alargado:

Los fuelles alargados se utilizan cuando este sistema de suspensión se aplica al eje trasero del vehículo. Estos fuelles son aproximadamente rectangulares en diseño, pero tienen extremos semicirculares con dos convoluciones en general. Estos codos se encuentran entre el eje trasero del vehículo y el bastidor. Se utilizan barras de radio en el eje trasero para resistir pares y empujes.

Principio de Funcionamiento

El funcionamiento de un sistema de suspensión neumática es menos complejo y se puede entender fácilmente. Un sistema de suspensión neumática está compuesto por un muelle neumático, también conocido como bolsas de aire/plástico, caucho, y un sistema de líneas de aire, todos los cuales están acoplados a un compresor de aire, válvulas, solenoides y controladores electrónicos. El compresor a bordo es una bomba eléctrica que utiliza varias líneas para suministrar aire a las bolsas de aire. Las válvulas son cruciales en esta situación porque controlan el flujo de aire y permiten que el aire acceda a varias partes del sistema. Cuando el sistema se ajusta para diferentes condiciones de conducción, los solenoides se abren y cierran, inflando y ventilando las bolsas de aire, cambiando la cantidad de aire que entra en cada una.

Los interruptores de encendido/apagado son controlados por el módulo de control electrónico, que también monitorea la presión y ajusta la altura de marcha. Son flexibles y tienen cierta elasticidad. La rigidez del material aumenta cuando se comprime.

Al añadir aire cuando se circula completamente cargado y desinflar el aire cuando se circula ligero, los muelles neumáticos pueden proporcionar suspensión y soporte de carga personalizables. Puedes bajar la altura de tu vehículo para que quede muy bajo en la carretera, pero aún se eleva lo suficiente para manejar irregularidades y zonas ásperas. Los muelles neumáticos son el único componente de soporte de carga que se puede ajustar, permitiendo diferentes capacidades de carga y nivelación, así como mayor comodidad de marcha.

Mira el vídeo a continuación para aprender más sobre el funcionamiento de un sistema de suspensión neumática:

Ventajas y Desventajas de un Sistema de Suspensión Neumática

Ventajas:

A continuación se muestran los beneficios de los sistemas de suspensión neumática en sus diversas aplicaciones:

• Mayor comodidad de conducción como resultado de la reducción de ruido de carretera, aspereza y vibración, lo que reduce la fatiga del conductor.
• Reducción de vibraciones durante la conducción pesada significa menos desgaste en el sistema de suspensión.
• Cuando un camión con distancia entre ejes corta está descargado, la suspensión neumática reduce el rebote del vehículo en malas carreteras.
• Como la suspensión neumática se adapta mejor a las condiciones de la carretera, se pueden alcanzar velocidades de curva más altas.
• Las suspensiones neumáticas tienen una amplia gama de tasas de muelle y capacidades de carga, permitiendo personalización instantánea. En solo unos minutos, la adaptabilidad puede conseguir la carga y altura de marcha deseadas.
• Adaptación a diversas situaciones: ajustar las tasas de muelle en combinación con personalización de rendimiento da a tu vehículo potencial de rendimiento ilimitado, permitiendo ajustes en tiempo real y una marcha mullida para mayor comodidad en carreteras con baches.
• Remolque: Camiones y vehículos pesados pueden remolcar cargas más pesadas más fácilmente con esta técnica. Al tirar de pesos altos, los conductores pueden aumentar la rigidez para mejorar la comodidad de marcha.

Desventajas:

A pesar de las buenas ventajas de un sistema de suspensión neumática, aún ocurren algunas limitaciones. A continuación se muestran las desventajas de los muelles de suspensión neumática.

• Las fugas son un defecto típico en todos los sistemas de suspensión neumática. Cuando el sistema ya no puede contener aire, se desinfla. Los problemas de suspensión neumática son muy extendidos debido a líneas de aire obstruidas.
• Costes iniciales: Es un gasto único asociado a la compra de un coche. La suspensión neumática solo está disponible como equipamiento estándar en coches de lujo, gama alta y algunos SUV.
• El mantenimiento será más caro que con ballestas y amortiguadores normales.
• Debido a la complejidad del cableado, conexiones e instalaciones de mangueras, instalar una suspensión neumática llevará más tiempo. La instalación en sí requiere el uso de varias herramientas diferentes. Por tanto, contratar a un mecánico cualificado es la mejor manera de garantizar la seguridad e integridad del vehículo.
• Si no se mantiene adecuadamente, la suspensión neumática puede costar tres veces más en reparaciones que un sistema de ballestas en diez años.
• Como el peso del sistema de suspensión neumática es mayor que el de la suspensión de ballestas, la economía de combustible puede verse comprometida.
• El fallo de los puntales o bolsas de aire puede ser causado por óxido o humedad desde el interior.
• Fallo de la tubería de suspensión neumática que conecta los puntales o bolsas al sistema de aire.
• Fallo de un racor de aire debido a daños durante la instalación o uso ocasional.

Conclusión

Una suspensión neumática es un tipo de suspensión de vehículo que funciona mediante una bomba de aire o compresor que es eléctrico o accionado por el motor. El aire se bombea en un fuelle flexible, comúnmente compuesto de caucho reforzado con tejido. Está compuesto por un muelle neumático. Eso es todo por este artículo, donde se han discutido la definición, aplicaciones, diagrama, componentes, construcción, tipos, funcionamiento, ventajas y desventajas de un sistema de suspensión neumática. El significado, características y tipos de muelles neumáticos también se discuten.

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