En esta entrada os voy a aclarar varios conceptos para conseguir entender tanto el funcionamiento de nuestras suspensiones como la dinámica de nuestra bicicleta y así ajustar con cierta lógica las primeras.
A. FUNDAMENTOS BÁSICOS DE LAS SUSPENSIONES.
Cuando hablamos de las suspensiones de nuestras mtb siempre pensamos que son necesarias para absorber las irregularidades que nos vamos encontrando por la montaña, pero lo que nunca pensamos es en la necesidad del contacto de nuestras ruedas con el suelo. Por ello y antes de entrar en materia debemos chequear la presión de los neumáticos y adaptarla al tipo de terreno por el que vamos a rodar. Algunas de las funciones de nuestras horquillas y amortiguadores son por ejemplo maximizar la tracción en frenadas, aceleraciones o paso por curvas o ayudarnos con la transferencia de pesos que se produce durante la conducción, entre otras menos significativas.
B. UN POCO DE FÍSICA: FUNDAMENTOS DE LAS SUSPENSIONES
Entre algunos de los elementos que conforman nuestras suspensiones podemos encontrar “la masa suspendida” (partes de la bicicleta, ciclista, indumentaria, etc. cuyo peso es soportado por las suspensiones), “la masa no suspendida” (partes de la bicicleta como cubiertas, frenos y algunos elementos de las suspensiones que no son soportadas por las suspensiones), “el elemento elástico” (en algunas suspensiones es un muelle, un taco de elastómeros o un cartucho neumático) y “el amortiguador” (conocido como dámper con el que podemos configurar la velocidad de compresión y extensión del elemento elástico).
C. FUERZAS QUE ACTÚAN EN UN SISTEMA DE SUSPENSIÓN
Son varias las fuerzas que actúan en un sistema de suspensión y para ajustarlo es necesario tenerlas en cuenta. Son las siguientes:
– Inercia de la masa suspendida
– Inercia de la masa no suspendida
– Fuerzas elásticas del muelle
– Fuerzas producidas por el amortiguador
– Fuerzas de fricción.
En el dibujo superior podemos ver un sistema sin ningún tipo de suspensión en el cual neumático al alcanzar el obstáculo recibe la acción de una fuerza hacia arriba despegando del suelo. Una vez que vuelve a tener contacto con la superficie del terreno, vemos como el sistema “rebota” varias veces sin ningún tipo de control.
La trayectoria de la masa suspendida (línea roja) es paralela a la trayectoria que realiza el neumático (línea verde) amortiguada únicamente por la deformación del neumático y provocando inestabilidad.
En el segundo dibujo, el sistema de suspensión ya consta de un resorte en su composición, pero vemos como tampoco es suficiente para producir estabilidad en el sistema. Se puede observar como el sistema vuelve a recibir la fuerza contraria al terreno al llegar al obstáculo y como nuevamente sale despedido hacia arriba. En esta ocasión la trayectoria de vuelo es menor debido a que el resorte ha absorbido parte de dicha fuerza, aunque observamos varias oscilaciones debido a la fuerza del muelle al contactar del nuevo con el terreno. De este modo empezamos a tener más tracción y estabilidad, así como confort.
El tercer graficó define como es un sistema de suspensión compuesto por un elemento elástico y un amortiguador. Al igual que en las dos situaciones anteriores, el sistema recibe las fuerzas contrarias al terreno debido a los obstáculos, pero ahora vemos como el “despegue” es menor, ya que dichas fuerzas son absorbidas de nuevo por el muelle. La diferencia con el sistema anterior es que la oscilación del muelle producida por dichas fuerzas es controlada por el “dámper”. Dicho control es debido a la fricción que se produce por la viscosidad del aceite que está en el interior del dámper. Dicha fricción produce calor, por lo que ya puedes explicarte por qué se calienta tu horquilla o amortiguador cuando haces una bajada.
Al igual puedes imaginar porque es necesario realizar mantenimientos periódicos y cambios de aceite en tus suspensiones, ya que dicha temperatura acaba degradando la capacidad del aceite y ciertos elementos.
En este vídeo de la década de 1930 podemos observar en imágenes todo esto que os acabo de comentar:
En este otro vídeo podemos ver como el buen funcionamiento y puesta a punto de las suspensiones produce estabilidad y ganancia de tiempo:
D. PRECARGA Y SAG
Vamos a definir precarga de un elemento elástico, en nuestro caso un muelle o aire, como la fuerza que necesitamos ejercer en el eje del amortiguador para que este se comprima. Es decir, que la precarga es la fuerza que tenemos que ejercer sobre el amortiguador para que comience a funcionar.
El SAG es un término anglosajón que significa “hundimiento” por lo que podemos definir SAG de un sistema de suspensión como el hundimiento provocado solamente por el peso del vehículo y del ciclista, tanto en estado de reposo como en movimiento y sin la interacción de las irregularidades del terreno.
El SAG, también conocido como “recorrido muerto” es fundamental a la hora de configurar no solo el funcionamiento de las suspensiones sino de la geometría que el fabricante de nuestra bicicleta considera idóneo para su correcto uso y por ello es necesario estar informado a través de los manuales o web de la marca sobre la correcta medida que debemos aplicar. Está ligado a la precarga, ya que a mayor precarga menor SAG (a mayor dureza del muelle o mayor presión de aire dentro del amortiguador tendremos menor hundimiento).
Aunque intervienen otros factores como la inercia, la velocidad o el tipo de suspensión, a la hora de analizar el comportamiento de un amortiguador u horquilla, pongamos un ejemplo muy simple de entender. Salimos a dar una vuelta con nuestra mtb y pasamos sobre un enorme agujero en el suelo; sin SAG, toda la bici (nosotros incluidos) se metería dentro del agujero, mientras que con SAG solamente entrarían las ruedas, mientras que el resto de la mtb continuará al mismo nivel, con lo que la suspensión ha cumplido con su cometido.
Para calcularlo correctamente, será necesario que no intervengan otros factores como el rozamiento de elementos que conforman el amortiguador u horquilla como guardapolvos en mal estado o casquillos de fricción con mala lubricación.
Los porcentajes estimativos que debemos usar son los siguientes en función de la posición del amortiguador (delantero o trasero) y del tipo o uso de la bicicleta:
E. CÁLCULO DEL SAG
Según mi experiencia, la mejor forma de realizar la medición y cálculo del SAG es medirlo directamente, ya que pueden influir varias cosas aparte del peso del ciclista, tales como la geometría de la bicicleta, la cinemática del sistema de suspensión, la posición del ciclista, la lubricación de los elementos internos de las suspensiones y la pendiente del terreno.
Para ello situaremos la bicicleta en plano, con el ciclista encima y en la posición que normalmente use para realizar movimientos agresivos o bajadas (vamos a ajustar el SAG a las situaciones más extremas) y por último realizaremos una limpieza y lubricación de guardapolvos y barras tanto de la horquilla como del amortiguador para evitar que el rozamiento pueda interferir en el resultado. En todas estas mediciones que vamos a efectuar influye la posición del ciclista y el centro de masas del conjunto ciclista-bici, por lo que si disponemos de tija telescópica la colocaremos en la posición de descenso.
Una vez realizados estos pasos pasamos realizar tres mediciones de hundimiento tanto de la horquilla como del amortiguador. Primero mediremos el recorrido del amortiguador sin el ciclista encima y después con el ciclista encima tras realizar varios movimientos de compresión. Para concluir y todavía con el rider encima efectuamos una medición extendiendo la suspensión.
Con estas medidas y con la siguiente fórmula podemos calcular el SAG correcto:
L1 – [(L2-L3)/2] = SAG
L1 = recorrido total de la suspensión L2 = medida a compresión con ciclista encima L3 = medida a extensión con ciclista encima
Obtenemos el porcentaje de SAG usando la siguiente expresión:
% SAG = SAG (en mm) / Recorrido suspensión (en mm)
F. REGULACIONES DE LAS SUSPENSIONES
F.1. REGULACIONES DEL ELEMENTO ELÁSTICO.
La principal regulación del elemento elástico, ya sea un resorte, un elastómero o una cámara de aire o gas, es la progresividad. Hoy en día son tan comunes unas como otras, por lo que voy a comentar ambas.
En una suspensión de aire, la progresividad depende de la relación del volumen del vástago y del volumen de la cámara que contiene el aire. Es decir, que a igualdad de volumen de vástago y a medida que vamos haciendo más pequeña la cámara de aire haremos el sistema más progresivo. De ahí el uso de elementos como los espaciadores de volumen o tokens.
En muelle tendremos la misma sensación, pero la progresividad nos la dará la disposición de las espiras del muelle.
Dicha progresividad nos dará la sensación de que necesitamos más fuerza para hundir la horquilla o amortiguador a medida que su recorrido se va agotando, por lo que es una buena solución cuando queremos tener un tacto sensible al inicio del recorrido y usamos poco aire para ello. En este supuesto, nos quedaremos sin recorrido rápidamente ante un impacto grande, por lo que necesitaremos que nuestra suspensión se comporte de forma progresiva. En la siguiente gráfica (Fox Racing Shox) podemos ver la diferencia entre las curvas de progresividad usando más o menos tokens a lo largo de todo el recorrido de la horquilla (eje horizontal) con respecto a la resistencia que se produce (eje vertical)
Otra de los posibles settings es la sensibilidad o tacto inicial de la horquilla, que depende entre la relación de volumen que existe entre la cámara positiva o negativa del elemento amortiguador de aire. Hemos llamado precarga a la fuerza que tenemos que realizar para comprimir la cámara de aire principal de nuestro amortiguador. Esta fuerza será directamente proporcional a la presión del gas en dicha cámara, pero si le ayudamos desde abajo con otra cámara de aire (Rockshox dualair o solo air, Fox NA2…) o muelle (Fox Float) la fuerza necesaria será menor. Es decir, que con impactos más pequeños la sensibilidad de la suspensión será mayor. En los últimos tiempos han nacido diferentes sistemas para desarrollar esta opción tales como El Rockshox Megneg o el Vorsprung Luftkape que trataremos en otra entrada.
F.2. REGULACIONES DEL DÁMPER
Aquí vamos a introducir los términos de moda cuando hablamos de regulaciones en nuestras suspensiones, pero que muchas veces no comprendemos muy bien. Como hemos dejado claro al principio, la función principal del dámper es el control de las oscilaciones que produce el elemento elástico de la suspensión mediante la viscosidad de un elemento líquido en su interior. Por lo que, por favor, vamos a abandonar la idea de que nuestra horquilla “se pone más dura o blanda” a medida que usamos estas regulaciones. Simplemente, conseguimos que se comprima o extienda a mayor o menor velocidad.
Dichas regulaciones básicas son la compresión (que puede ser en alta o baja velocidad) y la extensión conocida también como rebote (en algunas ocasiones también en alta y baja velocidad)
F.2.1 COMPRESIÓN DE BAJA VELOCIDAD o LOW SPEED COMPRESSION
Es un término que hace referencia a una regulación que solo se encuentra en horquillas y amortiguadores de alta gama. Afecta a movimientos de la suspensión provocados por pequeños impactos tales como paso por curva, oscilaciones debidas a la fuerza del pedaleo (bubbing), etc . Normalmente, se controla haciendo pasar el fluido del damper a través de determinadas secciones de paso controladas por agujas. El diámetro de paso de las aberturas será directamente proporcional a la velocidad con el que aceite fluye por ellas.
F.2.2 COMPRESIÓN DE ALTA VELOCIDAD o HIGH SPEED COMPRESSION
Igualmente al anterior, esta regulación solo se encuentra en suspensiones de alta gama. Esta regulación controla la velocidad de compresión en grandes impactos, tales como saltos o escalones, así como a gran cantidad de impactos continuos. Al contrario que la regulación de compresión de baja velocidad, esta se controla a por medio de “shims” o arandelas con una precarga determinada y configurable desde los diales exteriores.
F.2.3 EXTENSIÓN o REBOTE
Esta regulación es bastante usual en prácticamente todos los amortiguadores y suspensiones del mercado con un mínimo de calidad. Controla la velocidad con la que queremos que el elemento amortiguador (muelle, elastómero o gas) devuelva su energía tras un impacto. Es decir, la velocidad con la que el amortiguador vuelve a su estado de reposo, que naturalmente es extendido. Generalmente, está controlado por una aguja que obtura el paso del líquido del damper y así permitir mayor o menor velocidad en la extensión en el caso de la baja velocidad. Para la alta velocidad volveríamos a tener la configuración por medio de shims e incluso “chek valve”. La “check valve” es una variante del paquete de shims en el que se sustituyen algunas de ellas por un muelle con una precarga determinada que se ve vencido cuando el liquido del damper alcanza una determinada velocidad, al igual que en un paquete de shims pero con menos posibilidades de tuneado. El rebote en alta o baja velocidad a día de hoy se encuentra configurable en muy pocos productos del mercado (Fox Grip2), ya que es bastante complicado distinguir cuando un elemento amortiguador a devolver la energía de una forma u otra, incluso teóricamente es bastante más complejo de entender.
En estos gráficos vemos la posibilidad de flujo de aceite tanto en compresión como en extensión de alta y baja velocidad. En el esquema de compresión, vemos como el aceite en pequeños impactos fluye por determinados orificios colocados en el paso natural del fluido en el pistón principal de hidráulico. Así obtenemos la configuración de compresión en baja velocidad (LSC). Una vez que debido a la violencia de un gran impacto dichos orificios se ven colapsados por el flujo de fluido, el aceite busca otras formas de pasar a la siguiente cámara y ahí es donde fluye a través de los orificios de alta velocidad (HSC) que anteriormente ofrecían resistencia debido a la precarga del paquete de shims venciendo la resistencia programada del dicho paquete.
Llegado el final de este “ladrillo” me gustaría recordar que en Doctor Bike, además de nuestra formación personal universitaria, estamos formados por profesionales en varios cursos a lo largo de los años. Dichos profesionales, de los cuales hemos sacado varios gráficos que adornan este texto, han sido entre otros Leonardi Racing, Andreani Mhs, Bicimax y Fox Racing, Team Bike y Rockshox, Bitech (Slopes) para Dt Swiss en varias ocasiones y Andreani Mhs – Ohlins España.