Me estaba preguntando una cosa: ¿cuándo empezó a popularizarse el término «centro de balanceo» incluso entre los aficionados de a pie?
Cuando empecé a interesarme por las suspensiones, estaba todavía en ese nivel de «¿qué diferencia hay entre un muelle y un amortiguador?». Así que, como es lógico, no tenía ni idea de qué era un centro de balanceo.
Hoy en día, sin embargo, es bastante habitual encontrarse con el término «centro de balanceo».
El concepto de centro de balanceo en sí no es especialmente difícil.
Pero si simplemente lo explicas diciendo «el centro de balanceo es el centro alrededor del cual balancea el coche», la mayoría seguirá sin tener muy claro qué significa realmente.
Para entenderlo bien, hace falta apoyarse en dibujos.
Así que hoy voy a intentar explicar el centro de balanceo de una forma sencilla, utilizando diagramas.
Pero, antes de empezar, dejadme que me justifique un poco.
No quiero que lleguéis hasta el final y me digáis: «¡Oye! ¡Esto no tenía nada de sencillo!».
Así que mejor me curo en salud desde el principio.
Hay explicaciones muchísimo más detalladas sobre el centro de balanceo.
Y si sois capaces de leer una de esas explicaciones y entenderla correctamente, probablemente no necesitéis leer nada de lo que viene a continuación.
No hace falta que sigáis leyendo.
Pero también creo que hay gente que lee esas explicaciones técnicas y sigue sin acabar de verlo claro.
Incluso los temas muy técnicos pueden explicarse de una forma sorprendentemente clara y accesible.
Pero los coches son máquinas complicadas, así que siempre habrá gente que lo entienda y gente que no.
Para alguien como yo, que de física sabe más bien poco y viene de letras, muchas veces me encuentro pensando: «¿No podrías explicar esta parte un poquito más claro?».
Así que eso es precisamente lo que voy a intentar hacer esta vez: explicarlo de una forma todavía más sencilla, con mis propias palabras.
En fin, basta ya de tanta introducción.
Cómo encontrar el centro de balanceo
Empecemos por ver cómo se determina el centro de balanceo.
Supongamos que tenemos una suspensión de doble triángulo con una geometría como esta.
Primero, prolongamos la línea del brazo superior de uno de los lados.
Después hacemos lo mismo con el brazo inferior.
Llamaremos P al punto donde se cruzan esas dos líneas.
A continuación, trazamos una línea que una el punto P con el centro de la huella de contacto del neumático.
Y hacemos exactamente lo mismo con la suspensión del lado contrario.
El punto donde se cruzan las dos líneas azules, el punto M, es el centro de balanceo.
Por tanto, el punto M es el centro instantáneo de rotación del coche durante el balanceo.
Ahora bien, si lo único que vais a hacer es memorizar esto, estoy bastante seguro de que hasta un niño podría aprenderlo de memoria.
Pero lo importante es entender por qué funciona así.
Si no entendéis el razonamiento que hay detrás, se os olvidará enseguida.
En cambio, cuando entendéis: «¡Ah, claro! ¡Por eso el centro de balanceo acaba justo aquí!», ya es mucho más difícil que se os olvide.
Por qué el punto P es el centro instantáneo
Así que ahora vamos a pensar por qué el centro de balanceo se determina de esta manera.
Primero, fijémonos en los puntos de anclaje del brazo inferior.
Son los que están marcados con los círculos verdes.
Llamaremos L1 al punto de anclaje del lado de la mangueta y L2 al punto de anclaje del lado del chasis.
Ahora bien, si suponemos que el punto L2 permanece fijo, vemos que el punto L1 gira alrededor de L2.
Lo mismo ocurre con el brazo superior. Si llamamos A1 y A2 a sus dos puntos de anclaje,
vemos que A1 gira alrededor de A2.
Cuando la rueda se mueve, los brazos superior e inferior se mueven al mismo tiempo.
Así que, en conjunto, el movimiento es más o menos así.
Ahora volvamos a fijarnos en el movimiento del brazo inferior.
Quiero que imaginéis el instante exacto en el que el brazo inferior empieza a moverse.
No me refiero a después de haberse desplazado cierta distancia. Me refiero justo al instante en que empieza a moverse.
En ese instante, ¿en qué dirección tiende a moverse el punto L1?
En la dirección indicada por la flecha.
Dicho de otra manera, esa dirección es perpendicular al brazo inferior.
Si estáis pensando: «Un momento. L1 se mueve siguiendo una trayectoria circular alrededor de L2, así que ¿cómo puedes decir que se mueve en una dirección recta?», no vais desencaminados.
Pero aquí solo estamos pensando en el instante exacto en el que comienza el movimiento, así que intentad verlo de esa manera.
Este es el punto clave de todo lo que vamos a explicar hoy, así que, si todavía no lo veis del todo… seguid conmigo un poco más.
En otras palabras,
en el instante exacto en el que un punto comienza a moverse siguiendo una trayectoria circular, la dirección en la que se mueve coincide con la tangente al círculo, tal como muestra la flecha.
Pero también podemos darle la vuelta al razonamiento. Si la dirección inicial del movimiento del punto L1 es la que indica la flecha,
esa trayectoria podría corresponder, por supuesto, a un círculo como este.
Pero saber únicamente que «la dirección inicial del movimiento de L1 es la indicada por la flecha» también significa que el círculo podría ser más pequeño, como este,
o podría ser muchísimo más grande.
Da igual que el círculo sea más grande o más pequeño: hay algo que sí sabemos con certeza. La dirección inicial del movimiento del punto L1 es la indicada por la flecha.
Así que, por ejemplo, si el círculo es pequeño, su centro estaría más o menos por aquí.
Si el círculo es mediano, el centro estaría más o menos por aquí.
Y si es grande, el centro estaría por aquí.
Ahora, si nos fijamos solo en los centros de esos círculos,
vemos que, independientemente de que la trayectoria circular que describiría L1 sea grande o pequeña, su centro tiene que estar siempre en algún punto de la línea que prolonga el brazo inferior.
Exactamente lo mismo ocurre con el brazo superior.
Por tanto, cuando los puntos L1 y A1 se mueven al mismo tiempo, el único centro de rotación compatible con ambos movimientos es el punto P, donde se cruzan las prolongaciones de los brazos superior e inferior.
Ahora bien, los puntos L1 y A1 forman parte del mismo conjunto rígido de la mangueta.
Así que, si llamamos T al centro de la rueda,
en ese instante, el punto T tiende a describir una trayectoria circular cuyo centro es el punto P.
Aunque, estrictamente hablando, seguimos hablando únicamente del instante exacto en el que comienza el movimiento, así que, si hablamos de la dirección en la que tiende a moverse, sigue siendo la indicada por esta flecha.
Por qué el centro instantáneo se desplaza continuamente
¿Y por qué nos fijamos solo en ese instante en el que comienza el movimiento?
Porque, si la suspensión se desplaza a lo largo de su recorrido de esta manera,
el punto P, donde se cruzan las prolongaciones de los brazos superior e inferior, se desplaza a otro punto.
Eso significa que el punto T tiende ahora a describir una trayectoria circular con un centro distinto al de antes.
A medida que la rueda sube y baja, el centro de ese círculo cambia continuamente. Por eso, los puntos L1 y A1 no siguen realmente simples trayectorias circulares alrededor de un único punto fijo. Su trayectoria tiene una curvatura que va cambiando continuamente a medida que se desplaza el centro instantáneo.
En cualquier caso, lo importante aquí es que ese centro está cambiando constantemente.
Del punto P al centro de balanceo
Hasta ahora hemos analizado el movimiento suponiendo que el coche está en el aire y que la carrocería permanece fija.
Pero, cuando pensamos en el movimiento de balanceo, hay otro movimiento que tenemos que tener en cuenta.
Se trata del movimiento circular alrededor del centro de la huella de contacto del neumático —o, hablando con más precisión, en torno al punto sobre el que bascula el neumático—.
A partir de aquí dibujaré solo un lado de la suspensión para que los dibujos sean más fáciles de ver.
El coche puede moverse tomando como centro un punto próximo a la huella de contacto del neumático de esta manera,
o de esta otra.
E incluso partiendo de una posición como esta,
el coche puede moverse todavía más de esta manera a medida que la suspensión se desplaza a lo largo de su recorrido.
¿Veis a qué me refiero?
Uno, dos, uno, dos… se mueve así, ¿verdad?
Sin embargo, como ya hemos dedicado bastante tiempo a explicarlo, sabemos que el centro instantáneo de rotación durante el movimiento de la suspensión es el punto P.
Así que, sea cual sea el movimiento de la carrocería, basta con fijarnos en cómo tiende a moverse el punto P.
En este caso, el punto P tiende a moverse en la dirección indicada por la flecha.
Pero, de nuevo, si solo consideramos el instante exacto en el que comienza el movimiento, el centro de esa trayectoria circular no tiene por qué coincidir con el centro de la huella de contacto del neumático. Puede encontrarse en cualquier punto de la línea que une el centro de la huella de contacto con el punto P.
El movimiento de balanceo es la combinación del movimiento de la rueda alrededor del punto P —el movimiento circular de los puntos L1 y A1— y del movimiento de la carrocería alrededor del centro de la huella de contacto del neumático —el movimiento circular del punto P—.
Por tanto, si buscamos el punto que cumple simultáneamente las condiciones geométricas de ambos movimientos, ese punto será precisamente el centro de balanceo.
Así que, si repetimos el mismo procedimiento en ambos lados, el punto M donde se cruzan las dos líneas azules es el centro de balanceo.
Para entender correctamente este tipo de movimientos geométricos, hace falta explicarlos con dibujos.
Intentar explicarlos sin dibujos es casi como no explicarlos.
Del mismo modo, si no sois capaces de hacer un dibujo que explique algo, probablemente significa que todavía no lo habéis entendido del todo.
Así que, antes que nada, lo primero debería ser asegurarnos de que realmente lo entendemos.
Cuando entendéis bien el centro de balanceo, también podéis ver, por ejemplo, que si diseñáis la geometría de la suspensión de forma que los puntos P de los lados izquierdo y derecho coincidan, podéis crear un coche en el que el ángulo de caída de los neumáticos respecto al suelo no cambie en absoluto cuando el coche balancea.
También podéis entender qué implica realmente montar los brazos superior e inferior en paralelo.
Pero, por muy listo que seas, lo importante es hacer los dibujos tú mismo.
Así que, si os cuesta entender algo, todavía es más importante coger papel y lápiz, dibujarlo y pensarlo por vuestra cuenta.
En fin, hasta aquí esta larga charla completamente inútil sobre algo que probablemente no os vaya a servir para nada. Ja, ja.