Muelles de suspensión en vehículos pesados

Todo sistema de suspensión debe tener un conjunto elástico que reciba las oscilaciones del terreno; en el caso de los automóviles encontramos los resortes helicoidales, las barras de torsión y los amortiguadores.

En los vehículos pesados, también denominados industriales o comerciales el peso de la carga requiere de un sistema que le permita soportar el peso de la carga y las irregularidades sin llegar a fatigarse; recuerden que la suspensión mitiga los baches e irregularidades y garantiza que la llanta se adhiera al asfalto: para tal fin se requieren unos resortes más robustos que los helicoidales, aquí es donde aparecen los muelles o ballestas.

Elementos elásticos de la suspensión

Impiden que las oscilaciones del terreno se transmitan a la carrocería en forma de golpes, mejorando el confort. Además, mantienen las ruedas en contacto con el terreno, mejorando la estabilidad y la capacidad para dirigir el vehículo.

En la actualidad, se utilizan cinco tipos de elementos elásticos:

1. a) Ballestas.
2. b) Muelles helicoidales.
3. c) Barras de torsión.
4. d) Suspensión hidráulica.
5. e) suspensión neumática.

1. Las ballestas

Las ballestas están constituidas por un conjunto de hojas o láminas de acero especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas, que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan.

La hoja superior, llamada hoja principal, va curvada en sus extremos, formando unos ojos en los que se montan unos mangos para su acoplamiento al soporte del bastidor, por medio de pernos o bulones. El número de hojas y su espesor está en función de la carga que han de soportar. Todas las hojas se unen en el centro mediante un tornillo pasante con tuerca, llamado perno o tornillo capuchino y dos tornillos en forma de “u”.

La ballesta, que presenta cierta curvatura, tiende a ponerse recta al subir la rueda con las desigualdades del terreno, aumentando con ello su longitud. Por este motivo, su unión al chasis deberá disponer de un sistema que permita su elongación.

Generalmente, este dispositivo se ubica en la parte trasera de la ballesta se le denomina la gemela que realiza la unión al chasis por medio de un tornillo pasante. Además, en el ojo de la ballesta, se coloca un casquillo elástico, llamado silentblock, formado por dos manguitos de acero unidos entre sí por un casquillo de caucho, que se interpone a presión entre ambos.

De esta manera, el silentblock actúa como articulación para movimientos pequeños, como los de la ballesta en este lugar, sin que se produzcan ruidos ni requiera engrase.

Los muelles de ballesta están formados por una serie de ballestas unidas por un perno en forma de U. Las ballestas, que tienen diferentes longitudes, proporcionan un soporte estable para todo el vehículo sin dejar de ser flexibles.

Las ballestas se utilizaron por primera vez en los coches de caballos y estuvieron muy extendidas en la suspensión trasera de los vehículos hasta finales de la década de 1980, pero desde entonces se han abandonado en favor de sistemas más modernos.

Ventajas: los muelles de ballesta son capaces de soportar las cargas más pesadas, por lo que siguen utilizándose ampliamente en camiones pesados y vehículos comerciales.

Contras: son ruidosos, mucho más voluminosos y ofrecen una conducción más rígida que los sistemas modernos.

Tipos de ballestas

Los dos tipos de ballestas que se utilizan en los autocamiones modernos son:

Ballestas convencionales:la característica técnica es el alto grado de fricción que se establece entre las hojas cuando la ballesta está en funcionamiento. En efecto, cuando se flectan las hojas rozan entre si y eso genera una resistencia adicional al desplazamiento entre ellas y proporciona a la ballesta un alto grado de rigidez. La rigidez puede controlarse por parte del diseñador ya que estos factores dependen de estos parámetros:

• Longitud de las hojas
• Espesor de las hojas
• Calidad de las hojas

Con estas cualidades se diseña una ballesta y son ideales para caminos y pistas si se trata de tonelaje pesado.

Ballestas Parabólicas: La característica principal de estas ballestas es que no tienen un grosor uniforme a lo largo de la hoja como las ballestas convencionales, si no que, el acero tiene diferentes valores de grosor a lo largo de la hoja. En la zona central el grosor es máximo mientras que el grosor disminuye al acercarse al extremo de las hojas. No obstante todas las hojas son de igual longitud.

2. Muelles helicoidales

Los muelles helicoidales están hechos de acero para muelles. Se describen en el contexto de la suspensión independiente. Ofrecen una amplia gama de coeficientes de amortiguación y pueden instalarse en todos los espacios reducidos. En comparación con las ballestas, pesan la mitad para hacer el mismo trabajo.

Además, pueden almacenar el doble de energía por unidad de volumen que las ballestas. Sin embargo, para controlar la aceleración, el frenado y las curvas, es necesario instalar estabilizadores o muelles de reacción.

Para soportar los muelles helicoidales se utilizan carcasas o placas elásticas fijadas al eje trasero. También se utilizan placas elásticas integradas en el chasis para sujetar los muelles.

La suspensión también se utiliza en combinación con un tubo de torsión o una viga de torsión. En términos de almacenamiento de energía, es decir, la energía almacenada en una masa de muelle determinada, los muelles helicoidales y de torsión tienen ventajas sobre las ballestas.

Ventajas: estos muelles pueden absorber cargas elevadas, al igual que las ballestas, sin los consiguientes problemas de ruido.

Contras: pueden tener un rebote extremo, sobre todo si se utilizan amortiguadores de mala calidad. Por esta razón, rara vez se utilizan en vehículos pequeños. Como no pueden absorber la torsión ni los impactos laterales, suelen combinarse con amortiguadores para mejorar su fiabilidad y eficacia.

3. Barras de torsión

La barra de torsión consiste en una barra que se retuerce para absorber fuerzas laterales. Un extremo de la barra está conectado al bastidor, el otro al brazo de la rueda y descansa sobre un cojinete.

El extremo del brazo de la rueda está conectado al eje de la rueda. Cuando la rueda golpea un bache, empieza a oscilar hacia arriba y hacia abajo, por lo que el par actúa sobre la barra de torsión como un muelle.

Ventajas: Como las barras de torsión son simples varillas metálicas, su principal ventaja es que ocupan poco espacio y se pueden ajustar fácilmente en altura. Además, son muy baratas y fáciles de mantener y sustituir.

Contras: la sencillez de un muelle de torsión es a la vez su mayor ventaja y su inconveniente más evidente. A menos que el sistema de suspensión sea complejo, no puede compensar adecuadamente los desniveles

4. Muelles neumáticos

Este tipo de muelle utiliza las propiedades de la presión del aire para absorber los impactos. Consisten en una cámara de aire cilíndrica situada estratégicamente entre el chasis y la rueda.

Ventajas: los muelles de aire proporcionan una conducción muy suave, permitiendo que el vehículo se deslice más fácilmente sobre los baches. Con estos muelles, el coche flota literalmente en el aire.

Desventajas: los muelles neumáticos son muy caros. También son más propensos a fallar que otros componentes de la suspensión. Sin embargo, los problemas pueden evitarse con un mantenimiento adecuado.

¿Qué acero se usa para muelles?

El acero para muelles, o acero para resortes, es un tipo de acero muy flexible que suele utilizarse para componentes que vuelven a su estado original después de deformarse (por ejemplo, muelles o ballestas). El contenido medio de carbono oscila entre el 0,4% y el 0,95%.

¿Cuántas hojas de acero para muelles hay en una ballesta?

Las ballestas convencionales tienen siete o más hojas, mientras que las ballestas parabólicas utilizan menos hojas.

¿Qué tipo de suspensión es la más utilizada en vehículos pesados?

Las ballestas se suelen utilizar en vehículos pesados, como camiones, por su rigidez, sencillez y facilidad de deformación. En consecuencia, no afectan al estado del chasis.