¿Qué es la masa no suspendida y cómo afecta al vehículo?

¿Qué se hace para evitar esto?

Al añadir una suspensión al coche lo que conseguimos es “desconectar” una gran parte de la masa de las irregularidades del terreno, consiguiendo unas reacciones más rápidas y precisas. Además, proporcionamos confort al conductor y a los acompañantes debido a que el movimiento vertical es mucho menor.

La masa suspendida es toda la masa que se encuentra por encima del muelle, ya que éste la soporta. Aquí entrarían el chasis, los pasajeros, la carrocería, etc. Por otra parte, la masa no suspendida es la masa de los elementos que se encuentran entre el muelle y el suelo: rueda, frenos, triángulos de suspensión y alguna pieza más. Estas partes son importantes porque influyen tanto en la capacidad de aceleración del vehículo como en la absorción de vibraciones de la carretera. Además, al aumentar su peso, tenemos que aumentarlo también en otras piezas relacionadas para que soporten las fuerzas a las que se encontrarán sometidas durante el movimiento del vehículo.

La masa suspendida es mucho mayor que la masa no suspendida. Desde el punto de vista de la ingeniería del vehículo, la masa no suspendida debe ser lo menor posible por diversas causas, que vamos a ir comentando.

Por ejemplo, ¿qué ocurre con nuestros coches cuando tomamos un bache?

Si analizamos lo que ocurre al tomar un bache, la masa no suspendida cobra una gran importancia, debido a que el peso de las llantas y las ruedas afecta se ve afectada cuando cogemos un bache. El proceso es el siguiente:

Al encontrarnos con el bache, la rueda sigue la carretera hasta el punto más alto. Justo tras pasar el punto más alto del bache, la rueda tiene la tendencia de seguir subiendo. El muelle de la suspensión se intenta estirar y, con ello, bajar la rueda para que toque el suelo. Esta tendencia depende de la masa no suspendida. Cuanto mayor es la masa no suspendida, que proviene sobre todo de las ruedas, mayor fuerza tiene que ejercer el muelle para que la rueda vuelva a tocar el suelo. Por ello, cuanto mayor sea el peso de las llantas, más duro tendrá que ser el muelle si queremos corregir esta tendencia.


¿Qué ocurre para acelerar la rueda?

A la hora de acelerar una rueda desde parado, necesitamos realizar una fuerza para hacerla girar. Esta fuerza debe vencer a la fuerza de rozamiento. ¿Y qué es la fuerza de rozamiento? Imaginemos que tenemos un objeto encima de una superficie, por ejemplo una caja que movemos arrastrando por el suelo. Si nosotros no la empujamos la caja no se mueve, si la empujamos flojo, la caja sigue sin moverse, a pesar de que estamos ejerciendo una fuerza, y si la empujamos más fuerte conseguiremos moverla.

La fuerza que contrarresta el empujón es la fuerza de rozamiento. En el coche, las ruedas tienen que generar una fuerza suficiente para superar a la fuerza de rozamiento y poder moverse. Esta fuerza es la que ejerce el motor mediante el par, tal como explicó Guille hace un tiempo en el artículo: ¿Qué es el par motor? ¿qué tiene que ver con la potencia? ¿cuál importa más?

¿Cómo giran las ruedas del vehículo?

Si observamos el giro de una rueda a cámara lenta, se aprecia que el punto sobre el que gira la rueda es el punto de contacto con el suelo, debido a la fuerza de rozamiento anteriormente nombrada, e implica que la velocidad lineal del centro de la rueda es la velocidad lineal del vehículo. Si movemos un objeto linealmente, la aceleración estará relacionada con las fuerzas existentes en el objeto a través de la masa.

¿Qué ocurre cuando pasamos de movimiento lineal a movimiento circular?

Voy a explicarlo con un ejemplo: si cogemos una rueda de bicicleta y la giramos desde el eje de la rueda, el momento de inercia es una relación constante entre la fuerza giratoria, llamada momento o par, con el que estamos girando la rueda y la aceleración giratoria de la rueda. El momento de inercia muestra la relación entre la masa del objeto y su distribución en el objeto. Voy a poner un ejemplo rápido: el momento de inercia de un disco relleno y de un anillo es distinto, debido a que el anillo tiene toda su masa distribuida en la parte externa del círculo y el disco tiene la masa distribuida por toda la superficie.


Depende de varios parámetros:

  • Eje de giro
  • Forma del elemento
  • Tamaño
  • Masa

El ejemplo más típico de que conlleva un momento de inercia elevado o bajo se ve en el deporte del patinaje artístico.

Si una persona está patinando y hace una pirueta girando sobre el eje que va desde los pies en la dirección hacia la cabeza, girará más rápido cuanto más cerca tenga el peso de su eje central. Lo que significa que, sin que actúe ninguna fuerza sobre la persona, si gira con los brazos extendidos de forma perpendicular al eje que hemos definido y acerca los brazos a su cuerpo acelerará debido al cambio del momento de inercia.

Si ahora observamos la rueda, podemos aproximarla a un anillo, debido a que la mayor parte del peso está en el exterior de la rueda en la garganta de la llanta, cuanto más alejada esté del centro mayor será el momento de inercia de la rueda. Como se observa el peso y el tamaño de la llanta juegan un papel fundamental en el momento de inercia.

Esto demuestra que la masa no suspendida es perjudicial para las reacciones del vehículo. Si buscamos un vehículo más deportivo es importante tener una masa no suspendida baja para mejorar las reacciones del vehículo.

Vamos a explicarlo de una forma sencilla. La rueda de una bici de carretera y la rueda de una bici de montaña más o menos son del mismo tamaño, pero el peso de la rueda de la bici de montaña es mayor y por tanto cuesta más esfuerzo acelerar la rueda con los pedales. Lo mismo ocurre en cuanto el tamaño, cuanto más pequeña sea la rueda más fácil será acelerarla.


Volviendo al inicio del artículo: ¿Por qué los coches de Fórmula 1 tienen llantas de 13 pulgadas?

Hay dos razones principales. Si la llanta es más pequeña, el peso se encuentra más cerca del buje, haciendo que sea más fácil su giro y conseguir el máximo contacto posible con el asfalto, la otra razón no tiene que ver con la masa no suspendida, sino que la rueda, al tener una cámara de aire mucho mayor, actúa como un muelle. Así, se pueden utilizar unas suspensiones más duras en el monoplaza, lo que permite unas reacciones verticales más rápidas en la rueda, haciendo que toque el máximo tiempo posible la carretera.

Con lo que hemos explicado, extraemos las siguientes conclusiones.

  • Si queremos acelerar o frenar más rápido y que la rueda toque el suelo mejor, deberíamos intentar disminuir el momento de inercia de las ruedas y la masa no suspendida.
  • Aunque queramos disminuir el tamaño de las llantas para conseguir mejorar el comportamiento del vehículo, a veces existen limitaciones, como el tamaño de distintas piezas que se encuentran dentro de la llanta, como el disco de freno y la pinza de freno.
  • Si montamos un muelle más rígido conseguiremos que el neumático retorne antes a su contacto con el suelo. No recomiendo hacer esto en casa sin calcular de forma profesional en qué puede afectar al vehículo.
  • Además el peso de la llanta depende de la anchura de la rueda que montemos y por ello también tenemos que tener en cuenta las siguientes consideraciones:
    • Si en el mismo coche podemos ponerle dos tipos de ruedas, una rueda ancha o una rueda estrecha, para la misma presión tendremos una huella del neumático con el mismo valor de superficie, pero la forma de la huella será distinta. En la rueda ancha la huella será más alargada en el sentido lateral y más corta en el sentido longitudinal que la rueda más estrecha. Esto tiene implicaciones en la conducción:
      • En seco, en la rueda más ancha, la  forma de la huella hace que lateralmente se agarre más al asfalto.
      • En mojado, para la rueda más ancha, si nos encontramos con un charco, al pasar por él la rueda levantará una ola de agua de su anchura, esta ola ejerce una fuerza sobre el neumático y, si hay suficiente altura de agua en el charco, el coche tratará la ola como si fuera un bache y perderá el contacto entre el neumático y la carretera, generando aquaplaning.
    • Una rueda de diámetro mayor, a mismo compuesto y misma presión, tendrá menor resistencia a la rodadura. Si pasamos un bache de 2 cm con una rueda de radio 10 cm y otra de radio 20 cm, para la primera el obstáculo será mucho mayor proporcionalmente, ya que el punto donde toca con el bache está muy cerca de la huella del neumático.
    • Al girar un neumático su perfil se deforma, esto se nota porque al girar el volante, el vehículo no está girando tanto como el volante debido al fenómeno de deriva, cuanto más alto sea el perfil, en principio, estaremos aumentando dicho efecto.

Con todo lo que hemos hablado os dejo una pregunta para reflexionar, ¿tiene sentido el tamaño de ruedas que hay ahora mismo?

  • Tamra B. Orr

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