Mi experiencia es que la gente suele tener problemas para comprender cómo funciona la suspensión de un coche. Y creo que, en muchos casos, esos problemas tienen su origen en la reticencia instintiva a admitir que la suspensión de un coche… no funciona bien. Pero asumámoslo: el propósito primordial de la suspensión es aislar al habitáculo de las perturbaciones externas que produce el contorno irregular de la carretera y las inercias de la propia carrocería. De forma que, si sientes los baches, o que el coche balancea o hunde el morro… hemos fracasado.
A la vista de cómo funciona un sistema de suspensión convencional, podemos decir que era un fracaso fácilmente predecible: una suspensión que sale de fábrica preajustada para enfrentarse a lo que se vaya encontrando por la carretera no puede funcionar bien. Para lograr independizar el habitáculo de la carretera, necesitaría una bola de cristal para ver cómo es la carretera que tiene por delante y una varita mágica para poder hacer algo distinto a ver pasar los baches según van llegando.
A diferencia de estos primeros sistemas, denominados pasivos y caracterizados porque la suspensión no consume ninguna clase de energía, la suspensión adaptativa, cada vez más común en sus distintas configuraciones –y que sí cuentan con cierto consumo energético– dispone de una varita, más o menos poderosa, para ajustar su comportamiento.
Los más sencillos de todos se centran exclusivamente en la amortiguación, y por eso se denominan sistemas de amortiguación adaptativa. Modificar el comportamiento de los amortiguadores es interesante porque siempre que se configura una suspensión, hay que asumir cierto compromiso con su tarado. Si los amortiguadores son muy blandos, el habitáculo será muy confortable, pero las ruedas botarán arriba y abajo de forma muy descontrolada. En cambio, si el amortiguador es duro, el movimiento de las ruedas estará bien controlado… y el habitáculo sufrirá un traqueteo infernal.
Durante los últimos 20 años, hemos conocido sucesivos sistemas de amortiguadores adaptativos, cada vez más rápidos y sofisticados… hasta llegar al punto de ofrecernos la oportunidad de regular su valor a cada centímetro que avanza el coche… literalmente.
La parte elástica de la suspensión, el muelle, tampoco se ha librado de sufrir mejoras. Empezando por sustituir los clásicos muelles helicoidales por unos fuelles neumáticos que permiten regular la altura del vehículo –y, en los casos más sofisticados, de más de un fuelle neumático por rueda–, para ser capaces de modificar la dureza total del elemento elástico. De esta forma, se puede controlar la repercusión en la carrocería de los movimientos de las ruedas e incluso modificar ´sobre la marcha´ la frecuencia natural de resonancia del vehículo. No obstante, con muelles y amortiguadores adaptativos no puede lograrse todo. El habitáculo está sometido a una serie de aceleraciones longitudinales y laterales que provocan cabeceo y balanceo, y contra las que un amortiguador adaptativo no puede hacer nada. Puede que nuestra suspensión emplee sensores para percibir la carretera y prepararse para lo que supone que va a venir, pero sigue sin poder reaccionar activamente ante la carretera.
Eso, se puede resolver. Por ejemplo, algunas suspensiones han desarrollado la habilidad de transferir fluido hidráulico entre amortiguadores. Eso les permite producir fuerzas reactivas capaces de oponerse a los movimientos de la carrocería.
Por otro lado, en el mundo de la competición, algunos pioneros se atrevieron a intentar llevar este concepto de subir y bajar las esquinas del coche hasta las últimas consecuencias, y decidieron prescindir de los muelles para pasar a controlar la posición vertical de cada rueda en cada instante. Como sabéis, la consecuencia de esta filosofía fue una tecnología que estrenó el Lotus 99T de 1987 y que, cinco años después, era prohibida por la FIA con la excusa de que hacía «irrelevante la habilidad del piloto».
Fuera de los circuitos, lo cierto es que la idea del 99T tampoco arrasó. Al fin y al cabo, lo que había hecho Lotus no había sido sustituir la suspensión, sino simplificarla hasta dejarla reducida al volumen de aire contenido en los neumáticos. Y tal vez ese fuera el camino: montar un sistema hidráulico activo sobre un sistema de suspensión convencional. Se trata de una idea que Mercedes mostró, por primera vez en el Clase CL de 1999. Denominada Active Body Control –ABC–, era capaz de –en teoría– hacer muchas cosas. Pero, en la práctica, apenas hacía algo más que su compañera Airmatic DC… excepto en cuanto a consumo de energía se refiere, apartado en la que ganaba por goleada.
Cuando has invertido tanto dinero en desarrollar una suspensión, renunciar al proyecto no es una decisión fácil de tomar. De forma que, hace tres años, Mercedes decidió sumar a la varita mágica… una bola de cristal.
El sistema Magic Body Control –arriba– combina el ABC con una cámara estereoscópica capaz de escanear el contorno de la carretera y prepararse para saltar cada bache. Es lo que se denomina un sistema co-acoplado lento. Sin embargo, el problema del consumo sigue estando ahí. Tanto aceite bombeado, tanta válvula trabajando bajo presión. ¡Ojalá hubiera una forma de ejecer una fuerza que no fuera un sistema hidráulico!
Si uno lo piensa, que la solución al problema anterior viniera de la mano de un fabricante de equipos de sonido no resulta tan sorprendente. Al fin y al cabo, ¿qué es un altavoz sino una suspensión trabajando en vertical? Por desgracia, el sistema de suspensión activa basada en motores electromagnéticos lineales de Bose requiere trabajar con intensidades de corriente tan altas que sus amplificadores tienen de momento precios prohibitivos. Sin embargo, tarde o temprano se impondrá.
1- SISTEMAS PASIVOS
Más del 90% de los coches a la venta emplean un sistema de suspensión de tipo pasivo, entendiendo como tal aquel que no consume energía. Sin embargo, un sistema pasivo puede ser mínimamente adaptativo si incorpora algún mecanismo capaz de modificar su funcionamiento en función del tipo de oscilaciones que sufren las ruedas. Los amortiguadores degresivos son esta clase de mecanismo.
Cuando se supera un bache, la carretera lanza hacia arriba a cada una de las ruedas, y en cada muelle se almacena cierta cantidad de energía. El trabajo del amortiguador es consumir rápidamente esa energía, transformándola en calor. El conjunto podría describirse como una bañera en la que cayese agua a borbotones y que se vaciase por un desagüe de cierto diámetro.
Un amortiguador convencional funciona como un desagüe de diámetro constante. Un amortiguador degresivo, en cambio, dispone de dos diámetros de desagüe distintos. Mientras los movimientos de la suspensión son pequeños, el amortiguador permanece blando -es decir, funciona como un desagüe pequeño-. Esto significa que la mayor parte del traqueteo de la carretera queda conbinado en el sistema de suspensión, y no pasa al coche. Como consecuencia, el tacto es confortable. Pero, ante movimientos de suspensión grandes, una válvula especial hace que el amortiguador se endurezca. Los movimientos grandes de suspensión suelen estar asociados a cabeceo y balanceo. El resultado es un coche confortable en recta y con mejor comportamiento en curva. Muchos modelos premium incorporan este tipo de amortiguadores que, sin embargo, sigue siendo una rareza digna de anuncio en modelos como el Abarth 500 o el Opel Corsa OPC.
2- AMORTIGUADOR VARIABLE
2- AMORTIGUADOR VARIABLEDentro de los sistemas activos, la solución más sencilla consiste en emplear amortiguadores cuya dureza puede ajustar una centralita de forma continua. Dentro de esta categoría, lo que marca la diferencia entre unos sistemas y otros es el rango máximo de variación de dureza que son capaces de ofrecer y la rapidez con la que pueden reaccionar. La adaptación se lleva a cabo mediante válvulas electromagnéticas, que pueden estar en el vástago del amortiguador, en la base del amortiguador o en ambas –la primera opción es más cara, pero suele ser la única posible cuando el espacio es limitado-. El diseño de estas válvulas supone un compromiso entre ofrecer una amplia gama de durezas o una respuesta rápida, ya que una válvula grande, capaz de ofrecer un gran caudal, tiene un tamaño e inercias considerables, y no se puede ajustar en unos pocos milisegundos.
Umbral
La inmensa mayoría de sistemas emplea una sola válvula por amortiguador y una estrategia de control denominada ´de umbral´. Para funcionar, estos sistemas sólo requieren dos sensores de aceleración vertical –montados en la parte delantera y trasera de la carrocería– e información sobre la aceleración lateral –procedente del ESP– y la tasa de variación de la aceleración lateral –deducida a partir de información sobre el giro del volante–. Los valores medidos de aceleración son comparados con ciertos valores umbral, ablandándose los amortiguadores cuando estos niveles se superan. Al activar el modo sport de la suspensión, lo que hacemos es incrementar los umbrales de aceleración. Cuando el sistema detecta un volantazo brusco, endurece de inmediato los amortiguadores para minimizar el balanceo y las inercias de la carrocería.
Skyhook
Una estrategia de control más sofisticada –y cara– es la denominada Skyhook. Esta suspensión no se centra en minimizar la aceleración de la carrocería respecto del suelo, sino respecto de un punto de anclaje imaginario situado sobre el coche –del que se supone que el coche iría colgado, de ahí lo de Skyhook o gancho aéreo–. Dado que ese punto de anclaje es virtual, Skyhook requiere controlar continuamente el movimiento de las suspensiones y de la carrocería –para calcular el movimiento relativo de la carrocería respecto de ese punto de anclaje virtual– mediante no menos de siete sensores. Además, Skyhook requiere ajustar continuamente los amortiguadores –cuyo tiempo de respuesta debe estar por debajo de unos 20 milisegundos… se consigue usando varias válvulas como, por ocurre por ej. en el caso de los Bilstrein Damptronic, empleados, entre otros, por Porsche –. Cuando se implemeta correctamente, Skyhook proporciona un tacto de suspensión consistente y confortable. Los sistemas de amortiguación adaptativa de Maserati, así como de algunos modelos de Mercedes o del Grupo VW emplean Skyhook.
3- MAGNETIC RIDE
Los amortiguadores magnetoreológicos emplean como fluido de trabajo una emulsión que contiene nanopartículas de hierro. Esta emulsión es susceptible a los campos magnéticos, de forma que es posible controlar su viscosidad mediante un electroimán. Este electroimán va situado en el vástago, junto a los orificios por los que debe pasar el fluido magnetoreológico. Ajustando la corriente que pasa por el electroimán, es posible ajustar la dureza del amortiguador.
Frente a los sistemas basados válvulas electromagnéticas, los amortiguadores magnetoreológicos ofrecen un rango de dureza mucho más amplio, mejores tiempos de respuesta –inferiores a los 20 milisegundos–, mayor fiabilidad –no existen piezas móviles– y una puesta a punto más sencilla. El principal inconveniente es el precio del fluido magnetoreológico. Y es que, si lo piensas, fabricar una emulsión de partículas de hierro que no precipite nunca –si tras pasar cierto tiempo detenido, las partículas de hierro se fueran al fondo de los amortiguadores, resultaría catastrófico–. Por su bajo tiempo de respuesta, los amortiguadores magnetoreológicos son ideales de cara a implementar el algoritmo de control Skyhook.
La tercera generación de este sistema, actualmente en uso, emplea en el vástago dos bobinas en lugar de una. Esta mejora ha permitido reducir el tiempo de respuesta a menos de 13 milisegundos. Actualmente los emplean algunos modelos de Audi –R8, TT y S3–, Ferrari –en todos sus modelos– y Lamborghini –en el Huracán–.
4- SUSPENSIÓN NEUMÁTICA
Los sistemas de suspensión neumática emplean como elemento elástico, en lugar de un resorte helicoidal, un fuelle de goma que contiene aire a presión. Esto supone varias ventajas. En primer lugar, la distancia de la carrocería al suelo permanece constante… e incluso se puede reducir para, por ejemplo, minimizar la resistencia aerodinámica en autopista –o elevar, en el caso de vehículos todo terreno–. Además, a diferencia de lo que ocurre con un muelle, una suspensión neumática no se endurece a medida que aumenta la carga del vehículo, ni se altera su frecuencia fundamental de resonancia. En la práctica, esto se traduce en que es posible diseñar un vehículo que es más confortable durante más tiempo.
Control Dual
Por lo general, todas las suspensiones neumáticas cuentan con amortiguación adaptativa y ofrecen un solo tarado de muelle. Existen, no obstante, algunas excepciones. Por ejemplo, Mercedes –con su sistema Airmatic DC, disponible opcionalmente en modelos como el Clase E por unos 2.400 euros– y Porsche –con el sistema neumático del Panamera, de serie en el S E-Hybrid, GTS y Turbo, opcional para todos los demás a partir de 2.250 euros– ofrecen un sistema de suspensión neumática desarrollado por Continental que ofrece dos tarados diferentes de dureza de muelle. Para ello, esta suspensión cuenta con un segundo fuelle neumático, más pequeño que el principal, y que se comunica con este cuando se requiere una suspensión confortable. En cualquier momento, cuando el conductor selecciona la modalidad deportiva, este segundo fuelle se desconecta, y la reducción en el volumen de aire repercute en un incremento en la dureza –que, en el caso del Porsche Panamera es de nada menos que el 100%–.
5- ESTABILIZADORAS ACTIVAS
Aunque los amortiguadores adaptativos permiten mitigar los movimientos de cabeceo y balanceo de la carrocería oponiéndose a las fuerzas que los provocan, no permiten contrarrestarlos activamente. Los sistemas de barras estabilizadoras activas mitigan el balanceo de la carrocería, ya sea empleando un actuador intercalado en las barras estabilizadoras –que puede ser eléctrico, como en el caso de Lexus, o hidráulico en el de BMW– o un sistema hidráulico montado a ambos extremos de las mismas –como en el caso del Porsche 911 de la ilustración superior–. Estos sistemas controlan el balanceo de la carrocería, reduciendo su inercia, y permiten que el coche vire plano, incrementando el agarre de las ruedas interiores. En función del vehículo y la marca, poco antes de alcanzar el límite de adherencia, se informa al conductor permitiendo cierto grado de balanceo.
6- SUSPENSIÓN CO-ACOPLADA
La tentación de mejorar una suspensión empleando transferencias de fluido hidráulico es algo que se lleva explorando desde hace tiempo. Sistemas como la suspensión Hidractiva de Citroën o la suspensión DRC de los Audi RS4 y RS6 emplean este concepto. Aunque nadie lo ha llevado tan lejos como McLaren con su Proactive Chassis Control.
Comenzando con la leyenda de Citroën, el sistema de suspensión Hidractiva se ofreció, por primera vez, en el XM de 1989. La segunda generación llegó con el Xantia Activa de 1993. La suspensión Hidractiva era capaz de controlar la rigidez del elemento elástico de la suspensión ajustando la presión y volumen de unas esferas o depósitos hidroneumáticos situados sobre las copelas de la suspensión. La amortiguación de cada rueda podía regularse ajustando las válvulas que dejaban entrar y salir al fluido hidráulico de dichos depósitos. En el Xantia Activa, dos esferas extra controlaban la resistencia al balanceo de la carrocería.
La suspensión Dynamic Ride Control de Audi está basada en una patente de la japonesa Yamaha. A diferencia de la Hidractiva, se trata de un sistema prácticamente pasivo que interconecta los amortiguadores de la siguiente manera. Cada amortiguador tiene un vástago sin válvulas y dos válvulas en el cuerpo, una en la parte superior y otra en la inferior. Las válvulas están conectadas en X –superior delantera derecha con inferior trasera izquierda, etc…– a través de una caja de válvulas. De esta forma, cuando el coche aborda una curva, es capaz de emplear la presión hidráulica que se genera en los amortiguadores que están trabajando en extensión y transferirla a los que están trabajando en compresión para moderar el balanceo y el cabeceo de la carrocería.
La suspensión Proactive Chassis Control de McLaren –denominada Kinetic por la empresa americana Tenneco, responsable de su desarrollo–, guarda cierto parecido con la DRC de Audi. Su propósito fundamental es anular el balanceo de la carrocería, de forma que la interconexión de amortiguadores no es en X, sino que las válvulas superiores e inferiores de los amortiguadores de un mismo lado están conectadas al mismo conducto y este, tras pasar por un ´acumulador de balanceo´, está conectado a las válvulas inferiores o superiores del lado opuesto. El acumulador de balanceo es una esfera con gas presurizado que se llena con fluido hidráulico de los amortiguadores: a mayor presión de gas, mayor es la rigidez a balanceo que exhibe el coche.
7- SUSPENSIÓN ACTIVA DE TIPO LENTO
Mercedes presentó la suspensión ABC o Active Body Control en el Salón de Ginebra de 1999, a bordo de los modelos CL500 y CL600. Se trata de un sistema de suspensión activa de tipo lento. Activa, porque es capaz de elevar y bajar cada esquina del coche de forma independiente. De tipo lento, porque la frecuencia máxima de trabajo es de alrededor de un hercio. El sistema ABC empleaba unos cilindros hidráulicos montados en la parte superior de cada suspensión, y un sistema hidráulico de alta presión –a unos 200 bares–. Unos sensores de posición monitorizaban los movimientos de la carrocería y accionaban unas válvulas para contrarrestar esos movimientos, tanto los de cabeceo y balanceo, como los provocados por algunos baches lo suficientemente grandes como para que el sistema tuviera tiempo de reaccionar. El sistema ABC nunca llegó a alcanzar mucha difusión, tanto por su precio y la gama de modelos en la que se ofrecía… como por el incremento en consumo de combustible que supone este sistema, habida cuenta de que el compresor consume unos 20 kW.
Mercedes no tardó en comprender que, con una suspensión tan lenta como la ABC, reaccionar en tiempo real a los baches –como hacen los amortiguadores– no era una opción. Sin embargo, en lugar de enterrar la ABC, han decidido dotarla de la bola de cristal de la que hablábamos al principio… en forma de cámara esteroscópica: dos cámaras situadas a ambos lados del retrovisor interior captan imágenes de lo que hay por delante del coche a un ritmo de 30 por segundo y determinan la distancia a la que se encuentran unos 400.000 puntos. Esto permite a la suspensión Magic Carpet detectar cualquier bache y socavón que se desvíe de la superficie de la carretera más de tres milímetros. Entonces, la centralita de la suspensión calcula el momento exacto en el que el bache va a pasar por debajo de la rueda, y procede a subirla en el momento exacto y la cantidad justa para que el bache resulte imperceptible.
