Amortiguador, Descripción, Características, Tipos, Fallas Comunes

Un absorbedor de choque (en realidad, un "amortiguador") es un dispositivo mecánico o hidráulico diseñado para absorber y amortiguar los impulsos de choque. Lo hace convirtiendo la energía cinética del choque en otra forma de energía (típicamente calor) que luego se disipa.

La mayoría de los amortiguadores son una forma de salpicadero (un amortiguador que resiste el movimiento a través de la fricción viscosa).

Descripción

Los amortiguadores neumáticos e hidráulicos se utilizan en combinación con cojines y muelles. Un amortiguador de choque de automóvil contiene válvulas de retención cargadas por resorte y orificios para controlar el flujo de aceite a través de un pistón interno.

Una consideración de diseño, cuando se diseña o se elige un amortiguador, es controlar hacia dónde irá esa energía. En la mayoría de los amortiguadores, la energía se convierte en calor dentro del fluido viscoso. En los cilindros hidráulicos, el fluido hidráulico se calienta, mientras que en los cilindros de aire, el aire caliente es normalmente expulsado a la atmósfera.

En otros tipos de amortiguadores, como los electromagnéticos, la energía disipada puede almacenarse y utilizarse posteriormente. En términos generales, los amortiguadores ayudan a amortiguar los vehículos en carreteras irregulares.

Suspensión de vehículos

En un vehículo, los amortiguadores reducen el efecto de viajar sobre terreno accidentado, lo que mejora la calidad de la conducción y el manejo del vehículo. Mientras que los amortiguadores sirven para limitar el movimiento excesivo de la suspensión, su único propósito es amortiguar las oscilaciones de los resortes. Los amortiguadores utilizan válvulas de aceite y gases para absorber el exceso de energía de los muelles.

El fabricante elige las tasas de resorte basándose en el peso del vehículo, cargado y descargado. Algunas personas usan los amortiguadores para modificar las tasas de resorte, pero este no es el uso correcto.

Junto con la histéresis en el propio neumático, amortiguan la energía almacenada en el movimiento del peso no suspendido hacia arriba y hacia abajo. La amortiguación efectiva de rebote de las ruedas puede requerir amortiguadores de sintonía para lograr una resistencia óptima.

Los amortiguadores basados en muelles suelen utilizar muelles helicoidales o ballestas, aunque también se utilizan barras de torsión en los amortiguadores de torsión. Sin embargo, los muelles ideales por sí solos no son amortiguadores, ya que los muelles sólo almacenan y no disipan ni absorben energía. Los vehículos suelen utilizar amortiguadores hidráulicos y muelles o barras de torsión.

En esta combinación, "amortiguador" se refiere específicamente al pistón hidráulico que absorbe y disipa las vibraciones. Ahora, el sistema de suspensión compuesto se utiliza principalmente en vehículos de 2 ruedas y también los resortes de láminas están hechos de material compuesto en vehículos de 4 ruedas.

Tipos de amortiguadores para vehículos

La mayoría de los amortiguadores vehiculares son de doble tubo o monotubo, con algunas variaciones sobre estos temas.

Amortiguadores doble tubo

Los amortiguadores de doble tubo, a su vez se dividen en:

Básico de dos tubos

También conocido como amortiguador de choque de "dos tubos", este dispositivo consta de dos tubos cilíndricos anidados, un tubo interno llamado "tubo de trabajo" o "tubo de presión" y un tubo externo llamado "tubo de reserva".

En la parte inferior del dispositivo en el interior hay una válvula de compresión o válvula de base. Cuando el pistón es empujado hacia arriba o hacia abajo por golpes en la carretera, el fluido hidráulico se mueve entre las diferentes cámaras a través de pequeños orificios u "orificios" en el pistón y a través de la válvula, convirtiendo la energía del "choque" en calor que luego debe ser disipado.

Doble tubo cargado con gas

Esta variación, conocida como "diseño de dos tubos con celda de gas" o de nombre similar, representó un avance significativo con respecto a la forma básica de dos tubos.

Su estructura general es muy similar a la de un tubo doble, pero se añade una carga de baja presión de gas nitrógeno al tubo de reserva. El resultado de esta alteración es una dramática reducción de la "espumación" o "aireación", el resultado indeseable de un sobrecalentamiento de dos tubos y, en caso contrario, se presenta como un fluido hidráulico espumante que gotea del conjunto.

Los amortiguadores de doble tubo cargados con gas representan la gran mayoría de las instalaciones originales de suspensión de vehículos modernos.

Amortiguación sensible a la posición

A menudo abreviado simplemente como "PSD", este diseño es otra evolución del amortiguador de doble tubo. En un amortiguador PSD, que todavía consiste en dos tubos anidados y que todavía contiene gas nitrógeno, se ha añadido un conjunto de ranuras al tubo de presión.

Estas ranuras permiten que el pistón se mueva con relativa libertad en la gama media de recorrido (es decir, el uso más común en la calle o en la carretera, llamado por los ingenieros "zona de confort") y que se mueva con mucha menos libertad en respuesta a los cambios a superficies más irregulares cuando el movimiento ascendente y descendente del pistón comienza a ocurrir con mayor intensidad (es decir, en tramos de carretera con baches - el refuerzo le da al conductor un mayor control del movimiento sobre el vehículo, de modo que su alcance a ambos lados de la zona de confort se denomina "zona de control").

Amortiguación sensible a la aceleración

La siguiente fase en la evolución de los amortiguadores fue el desarrollo de un amortiguador que pudiera sentir y responder no sólo a los cambios situacionales de "baches" a "suaves", sino también a los baches individuales de la carretera en una reacción casi instantánea.

Esto se logró mediante un cambio en el diseño de la válvula de compresión, y se ha denominado "amortiguación sensible a la aceleración" o "ASD". Esto no sólo hace que desaparezca por completo el compromiso "confort vs. control", sino que también reduce el cabeceo durante el frenado del vehículo y el balanceo en las curvas. Sin embargo, los amortiguadores ASD generalmente sólo están disponibles cuando el mercado de accesorios cambia a un vehículo y sólo están disponibles en un número limitado de fabricantes.

Amortiguadores de Bobina

Los amortiguadores de choque de bobina son generalmente un tipo de amortiguador de doble tubo cargado con gas dentro del resorte helicoidal de la carretera. Son comunes en las suspensiones traseras de motocicletas y scooters, y se utilizan ampliamente en las suspensiones delanteras y traseras de los automóviles.

Amortiguador Monotubo

Monotubo de amortiguador hidráulico en diferentes situaciones de funcionamiento:

1.- Conducción lenta o ajustes abiertos.

2.- Como "1", pero extensión inmediatamente después de la compresión.

3.- Conduzca los ajustes rápidos o cerrados, usted puede ver las burbujas de la depresión, que puede conducir al fenómeno de la cavitación.

4.- Como en el 3 pero la extensión inmediatamente después de la compresión.

Nota: Se considera el cambio de volumen causado por el tallo.

Amortiguador con depósito remoto

Amortiguador con depósito remoto conectado rígidamente, en comparación con la mayoría de los amortiguadores. Utiliza un diafragma en lugar de una membrana, y no contiene una válvula de control para la expansión de la cámara neumática.

Componentes

1.- Cubierta y tanque de gas.

2.- Tallo.

3.- Anillos de presión.

4.- Resorte del cojinete de la placa.

5.- Resorte.

6.- Tapa final y ajuste de precarga.

7.- Tapón gas, presente en versiones con o sin válvula de gas (perfil invertido).

8.- Membrana móvil.

9.- Interruptor de almohadilla (compresión).

10.- Limpiaparabrisas.

11.- Conjunto de sello de aceite y sello de choque.

12.- Almohadilla de amortiguación negativa o interruptor de fin de carrera (extensión).

13.- Pistón con cuchillas deslizantes y sello.

La principal alternativa de diseño a la forma de dos tubos ha sido el amortiguador monotubo, considerado un avance revolucionario cuando apareció en la década de 1950. Como su nombre indica, el amortiguador monotubo, que también es un amortiguador presurizado a gas y también viene en formato de bobina, consiste en un solo tubo, el tubo de presión, aunque tiene dos pistones.

Estos pistones se denominan pistón de trabajo y pistón divisor o flotante, y se mueven en sincronía relativa dentro del tubo de presión en respuesta a los cambios en la suavidad de la carretera.

Los dos pistones también separan completamente los componentes de fluido y gas del amortiguador. El amortiguador monotubo es consistentemente un diseño general mucho más largo que el de los dos tubos, lo que dificulta su montaje en coches de pasajeros diseñados para amortiguadores de dos tubos.

Sin embargo, a diferencia de los monotubos, el amortiguador monotubo puede montarse en cualquier dirección, no tiene direccionalidad. Tampoco tiene una válvula de compresión, cuyo papel ha sido asumido por el pistón divisor, y aunque contiene gas nitrógeno, el gas en un amortiguador monotubo está bajo alta presión (260-360 p.s.i. o así), lo que realmente puede ayudar a soportar parte del peso del vehículo, algo para lo que no está diseñado ningún otro amortiguador.

Amortiguador de válvula de corredera

Los amortiguadores de las válvulas de corredera se caracterizan por el uso de manguitos cilíndricos huecos con pasajes de aceite mecanizados, a diferencia de los tradicionales discos flexibles o calzos convencionales. La válvula de corredera se puede aplicar con envases monotubo, bitubo y/o sensibles a la posición, y es compatible con el control electrónico.

Uno de los principales beneficios citados en la solicitud de patente de Multimatic para 2010 es la eliminación de la ambigüedad en el rendimiento asociada a las calas flexibles, lo que resulta en unas características de presión-flujo matemáticamente predecibles, repetibles y robustas.

Características especiales de los amortiguadores

1.- Algunos amortiguadores permiten el ajuste de la suspensión a través del control de la válvula mediante un ajuste manual proporcionado en el amortiguador.

2.- En los vehículos más caros, las válvulas pueden ser ajustables a distancia, ofreciendo al conductor el control de la marcha a su antojo mientras el vehículo es operado.

3.- El control adicional puede ser proporcionado por el control dinámico de la válvula a través de un ordenador en respuesta a los sensores, lo que proporciona una conducción suave y una suspensión firme cuando sea necesario, permitiendo el ajuste de la altura de la suspensión o incluso el control de la altura de la misma.

4.- El control de la altura de la suspensión es especialmente deseable en los vehículos de carretera destinados a un uso ocasional y rudo en carretera, como medio para mejorar la maniobrabilidad y reducir la resistencia aerodinámica bajando el vehículo cuando se opera en carreteras de alta velocidad mejoradas.

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Métodos de diagnóstico de fallos de los amortiguadores

Información básica

El amortiguador es un detalle bastante complejo, desde un punto de vista técnico, del coche. Si el diagnóstico de la mayoría de los componentes de la suspensión puede realizarse "mediante montaje", a menudo es necesario realizar pruebas en soportes especiales para determinar los fallos de los amortiguadores y, sobre todo, para identificar las causas de estos fallos.

La experiencia de los principales fabricantes de amortiguadores demuestra que la principal causa de los fallos de los amortiguadores es su instalación poco profesional o la violación de las condiciones de uso.

La práctica demuestra que los defectos de fábrica de los amortiguadores de fabricación extranjera rara vez superan el 0,5 %. Sin embargo, en el caso de un defecto del amortiguador, incluso si se demuestra la culpabilidad del instalador, el consumidor suele tener una impresión negativa de la tienda que vendió los amortiguadores y de la propia marca de los amortiguadores.

Por lo tanto, para una imagen positiva de su empresa es muy importante tratar de evitar cualquier caso de fallo prematuro de los amortiguadores. Las posibles ubicaciones de defectos en los amortiguadores se identifican con los números del 1 al 6.

Los defectos más comunes de los amortiguadores:

1.- Rotura de la junta del vástago en el amortiguador.

2.- Daños internos del amortiguador: destrucción, fallo o desgaste natural del conjunto de la válvula o del pistón.

3.- Daños mecánicos del amortiguador: grieta, abolladura en el cuerpo, varilla doblada.

4.- Destrucción del amortiguador: rotura de la varilla, desacoplamiento de la lengüeta de montaje, degradación o destrucción de los bloques silenciosos.

5.- Inconsistencia de las propiedades o degradación del líquido amortiguador.

6.- Ausencia de gas en el amortiguador.

Las causas de los defectos pueden ser diferentes. Por ejemplo, la rotura de la junta del vástago puede ser causada por una violación de las tecnologías de instalación (daño a la cubierta cromada del vástago), y por el desgaste de las botas del amortiguador (corrosión del vástago cuando está mojado).

Existen varias formas de evaluar la capacidad de trabajo de los amortiguadores. Varían en complejidad y, por lo tanto, requieren diferentes grados de precisión diagnóstica. Generalmente, cuanto más simple es el método, menos precisos son los resultados que da.

Las siguientes secciones son los métodos más comunes para diagnosticar los amortiguadores, clasificados según la precisión del resultado, los defectos que se pueden instalar con su ayuda y las causas de estos defectos.

Diagnóstico de la estabilidad, controlabilidad y rigidez cambiantes de las suspensiones de los automóviles

El amortiguador, así como cualquier parte del coche, está sujeto a desgaste. Con el tiempo, las características de los amortiguadores se deterioran gradualmente, pero el conductor no lo nota enseguida, ya que adapta su estilo de conducción a las características del coche.

Este método de diagnóstico implica una evaluación subjetiva de las condiciones de desgaste de los amortiguadores. La estimación se hace por el deterioro del rendimiento del vehículo.

Las diferentes marcas y modelos de coches tienen diferentes parámetros de estabilidad, controlabilidad y rigidez de la suspensión, que se introducen en ellos en la fase de desarrollo del diseño. Además, cada conductor tiene su propio estilo de conducción e ideas sobre la rigidez necesaria de la suspensión. Por lo tanto, estos conceptos son siempre relativos y, en cada caso, de naturaleza individual.

Así, el método de diagnóstico ofrecido, aunque permite evaluar los principales problemas asociados a los amortiguadores, es bastante subjetivo. La mayoría de los fabricantes de amortiguadores, en sus recomendaciones para la resolución de problemas de estas piezas, recomiendan utilizar este método para comparar el "comportamiento" del coche con un determinado modelo, es decir, con un coche absolutamente idéntico, equipado con buenos amortiguadores. Por supuesto, esto no siempre es posible en la práctica.

La tabla muestra los defectos que se pueden diagnosticar con este método. Típicamente, este método de diagnóstico se complementa con la inspección visual de los amortiguadores.

Diagnóstico por balanceo del coche de un lado a otro

El método consiste en balancear una carrocería del coche y en evaluar el estado de los amortiguadores en función del número de movimientos oscilantes de la carrocería antes de detenerse por completo.

Este método permite determinar sólo dos estados "extremos" de un amortiguador: o bien un amortiguador está completamente desgastado (varilla de montaje o de acoplamiento rota, unidad de válvulas desgastada, no hay líquido amortiguador en la cámara de trabajo), o bien un amortiguador está "atascado" o completamente "atascado".

Los intentos de determinar el grado de desgaste de los amortiguadores, en este caso, están condenados al fracaso, ya que la fuerza ejercida por el amortiguador depende de la velocidad de movimiento de la varilla.

Además, los diferentes vehículos, como se ha indicado anteriormente, tienen parámetros de rigidez de la suspensión estructuralmente diferentes.

Algunos modelos de coches tienen inicialmente una suspensión bastante "blanda". Cuando el vehículo está en movimiento, la velocidad del vástago de un pistón del amortiguador es mucho mayor que la alcanzada al balancear el vehículo.

Por lo tanto, es imposible determinar el grado de desgaste del amortiguador en este caso.

Normalmente, esta forma de identificar las causas de los fallos de los amortiguadores se complementa con un método visual de diagnóstico.

Suplemento

Hay que tener en cuenta que existen amortiguadores con características regresivas y progresivas de amortiguación de vibraciones. Las características regresivas apagan bien los rodillos laterales (al paso de las curvas) y longitudinales (al frenar), y absorben mal los pequeños baches de la carretera.

Las características progresivas apagan bien los pequeños baches, pero trabajan mal en las curvas y en el frenado. La sustitución de los amortiguadores por uno regresivo para los amortiguadores con una característica progresiva puede provocar daños en los componentes de la suspensión del vehículo.

La comprobación por balanceo de una carrocería es ineficaz porque las juntas de suspensión después de un uso prolongado pueden moverse con mayor resistencia, lo que será suficiente para amortiguar rápidamente el balanceo de una carrocería rígida.

Por el contrario, los amortiguadores con una característica progresiva, debido a la pequeña resistencia en el movimiento de baja velocidad del cuerpo se extingue lentamente las fluctuaciones, incluso en buenas condiciones.

Método visual para el diagnóstico de los amortiguadores

Este es el método más común, que, junto con los dos primeros métodos de diagnóstico, permite, en la mayoría de los casos, averiguar las verdaderas causas de los fallos de los amortiguadores.

Con este método es imposible determinar con precisión las causas de los daños y la destrucción en el interior del amortiguador. Es importante saber que uno de los defectos más comunes en las partes internas del amortiguador es su desgaste natural.

Cuando se utiliza un método de diagnóstico visual, a menudo es necesario retirar el amortiguador instalado en el coche, lo que suele suponer un trabajo importante y, en consecuencia, costes. Debe tenerse en cuenta que cuando un amortiguador está en funcionamiento, el aceite 'neblina' en su cuerpo y varilla se considera una norma. Pero no debe haber gotas y fugas de aceite en un cuerpo o una varilla.

Diagnóstico de amortiguadores en el "shock-tester".

El Shock-tester es un soporte para el ensayo de amortiguadores, cuyo principio de funcionamiento consiste en que un eje del vehículo se balancea con cierta frecuencia y amplitud, lo que determina la velocidad de amortiguación de las fluctuaciones.

Este método permite determinar el grado de desgaste de los amortiguadores en relación con el estándar. Los valores del coeficiente de amortiguación incorporados en el ordenador del soporte de diagnóstico sirven como estándar, apropiándose de valores similares del nuevo amortiguador, instalado en el coche en la línea de montaje.

"La desventaja" de este método es que el soporte diagnostica no tanto la condición de los amortiguadores, sino el estado general de la suspensión del coche. Por lo tanto, algunos fabricantes de amortiguadores no aceptan los resultados de tales pruebas como el diagnóstico de los amortiguadores.

Comprobación del amortiguador en el soporte de diagnóstico

Este es el método más preciso y costoso para diagnosticar los amortiguadores. Se utiliza principalmente para el examen del amortiguador para determinar las causas de su fallo cuando el daño está relacionado con la estructura interna.

La máxima precisión diagnóstica en este método se consigue probando el amortiguador en particular, no toda la suspensión, como en el diagnóstico del "shock-tester".

Este método consiste en retirar el amortiguador del vehículo y colocarlo en el soporte de diagnóstico especial para determinar sus características y compararlo con las características especificadas en la documentación técnica de este modelo de amortiguadores. La discrepancia de las características define las razones del fallo del amortiguador.

Este servicio es proporcionado por casi todos los fabricantes rusos representativos de amortiguadores. Pero el tiempo de este procedimiento para diagnosticar el amortiguador en el soporte puede ser de hasta tres meses. Esto se debe a que estas pruebas se llevan a cabo en el laboratorio del fabricante o en centros de investigación, la mayoría de los cuales se encuentran en el extranjero.

Por esa razón, la mayoría de las representaciones en casos disputables suelen tomar una decisión a favor del cliente para evitar el largo procedimiento de entrega de los amortiguadores a la fábrica para su diagnóstico.

Diagnóstico de defectos en amortiguadores nuevos y de nueva instalación

La práctica demuestra que la gran mayoría de los defectos de los amortiguadores ya aparecen en su instalación o durante los primeros días de funcionamiento. Por lo tanto, es necesario tener un conocimiento completo de los defectos específicos que surgen de una instalación poco profesional y de los posibles defectos de fábrica de los amortiguadores.

La tabla muestra los principales defectos que pueden surgir en la instalación de nuevos amortiguadores, así como los tipos de defectos de fábrica.