Sistema de frenos neumático (página 2)

Antes de empezar esta operación de hinchado de
los neumáticos, se debe dar salida al agua
condensada, quitando la tuerca de aletas con el motor en marcha.
Con el filtro obturado, se abre la válvula de seguridad,
liberando así el acceso al regulador de presión.

5. REGULADOR DE
PRESIÓN

El regulador de presión debe mantener la
presión en el depósito de aire comprimido a
nivel constante. Tiene varias válvulas,
que se influyen mutuamente y que, por su mediación,
gobiernan la circulación de la corriente (Fig. 6).
El aire circula primeramente, con la válvula de
detención abierta, hacia el depósito de aire
comprimido. A una contrapresión de unas 5,3 atm, se
abre la válvula de distribución y con ella, la marcha en
vacío, en tanto que la válvula de retención
bloquea ahora el acceso al depósito. El aire circula,
entonces, libremente. El proceso se
repite cuando la presión en el depósito, debido al
consumo de
aire, ha descendido hasta 4,8 atm
aproximadamente.

6.
DEPÓSITO DE AIRE

La mayoría de los vehículos disponen, para
una rápida adecuación de la presión de aire
requerida, de dos depósitos de aire comprimido (Fig.
7). Su volumen
corresponde, al menos, a veinte veces el de los cilindros de
freno en el vehículo tractor. Ambos depósitos se
llenan en orden sucesivo. La primera membrana de la
válvula de sobre-presión abre el acceso al segundo
depósito, entonces libre, cuando en el primer
depósito se ha alcanzado la presión de 4,2
atm. La válvula cónica se abre ya a una
presión menor. El aire pasa nuevamente al primer
depósito. La sobre-presión puede ajustarse por el
accionamiento de un tornillo.

La presión en los depósitos y en la
red de
conducciones se mide mediante un manómetro doble. Para el
caso de caídas de presión inadmisibles, existe,
inmediato al parabrisas, un indicador de aviso en el campo de
visión del conductor. En los depósitos se acumula,
por lo general, agua condensada. Por ello, disponen en su parte
inferior de una llave de evacuación; para el mismo fin,
existen también válvulas especiales de mando a
distancia. Es conveniente la purga sistemática de los
depósitos.

7. CILINDROS DE
FRENO EN LAS RUEDAS

Todos los cilindros de freno en las ruedas tienen,
debido a las elevadas presiones superficiales, un diámetro
relativamente grande y están, por ello, dispuestos
separadamente de los tambores (Fig. 8). El émbolo
del freno se mantiene en su posición por la acción
de un muelle y se desplaza únicamente por efecto de la
presión del aire.

El vástago del émbolo transmite la
presión por medio de una palanca a la leva de frenado.
Esta posee una superficie con una forma evolvente, que
actúa, normalmente, en cada posición angular a las
zapatas (Fig. 9)

La palanca del freno y el vástago del
émbolo deben, tras un semicurso de carrera, formar un
ángulo recto. Los cilindros deben limpiarse ocasionalmente
y las arandelas renovarse cuando ello sea necesario. Las articulaciones
deben funcionar libremente y presentar solo un juego
reducido.

8. ACOPLAMIENTO
DE TUBOS FLEXIBLES

El remolque se une, mediante un acoplamiento de tobos
flexibles de dos partes, a la instalación de frenando del
vehículo tractor. El acoplamiento tiene una
válvula, que se cierra en el caso de desenganche no
intencionado del remolque, impidiendo así la
pérdida de presión. Entonces, el remolque recibe de
su propio depósito la presión de aire necesaria
para su frenado.

En circunstancias de desenganche del remolque, ambas
partes constitutivas de su acoplamiento deben cerrarse por medio
de las oportunidades cubiertas. Además, debe accionarse la
llave de cierre del acceso de aire del vehículo tractor.
Algunas cabezas de acoplamiento disponen de una válvula
especial de bloqueo. La válvula debe limpiarse
periódicamente y engrasarse debidamente. Ante el caso de
un acoplamiento permeable al aire, procede el cambio de las
arandelas obturadoras.

Los equipos de instalaciones de aire comprimido difieren
muy poco entre sí; pero en la inserción de uno
nuevo es ineludible atender a las dimensiones de las conexiones y
a los valores de
verificación.

9. VÀLVULA
DE FRENO

Ya que durante el proceso de frenado varían las
relaciones de presión en las conducciones, influyendo
así la presión efectiva de frenado, procede su
regulación mediante la válvula de freno.

La presión de frenado en el vehículo
tractor se gobierna por medio de una válvula que acciona
el conductor con su pie (Fig.10). Esta válvula
está conectada al primer depósito de aire
comprimido y a todos los cilindros de las ruedas. Un perno
transmite el movimiento de
la palanca del pedal, por medio de un fuerte muelle, al
émbolo. La válvula de mando abre, a su vez, la de
admisión, y el aire a presión penetra en los
cilindros de las ruedas. Pero, al mismo tiempo, entra
también algo de aire en la cámara del
émbolo, creando sobre este una correspondiente
contraposición. El conductor puede reconocer con ella el
efecto del movimiento de su pie y ajustar el proceso de
frenado.

La válvula se abre a un determinado recorrido de
la palanca. Primeramente se ejerce tan sólo una
pequeña presión del émbolo sobre las
zapatas. Estas se adaptan rápidamente al tambor de freno,
adquiriendo, entonces, la plena presión de aire. Un muelle
devuelve. Tras la soltura de los frenos, el émbolo a su
primitiva posición. El aire todavía existente en
los cilindros escapa a través de una abertura.

10.
VÀLVULA DE FRENO DEL REMOLQUE

Un remolque debe frenarse siempre un poco antes que su
vehículo tractor, ya que de no ser así se
precipitaría sobre dicho vehículo y se
saldrían de su normal rodadura. El vehículo tractor
dispone, para tal fin, de una válvula especial de frenado
del remolque, que es gobernada por la presión de aire en
el cilindro de freno y que actúa directamente sobre los
frenos del remolque (Fig.11)

En la válvula de freno existen tres
cámaras distintas, separadas entre si por membranas
elásticas, y conectadas a las correspondientes
conducciones. La conducción al vehículo tractor
puede, además, evacuarse a mano y, con ello estar en
condiciones de frenaje del remolque.

Durante la marcha, el aire a presión puede
circular sin impedimentos al depósito del remolque. En el
frenado, pasa también a la tercera cámara,
ejerciendo entonces una presión sobre la membrana. La
membrana se distiende, originando el desplazamiento del tobo de
la válvula unido a ella. La válvula se cierra y el
aire de la conducción de mando se escapa libremente. El
depósito de previsión acciona entonces los
frenos.

Las membranas se ajustan de tal forma, que ya con una
presión de 0,3 a 0,4 atm en la conducción de
mando del remolque, se tiene una caída de presión
de 1,5 atm, y con ello se logra el avance deseado en el
frenado del remolque. Al soltar los frenos, desciende la
presión en la tercera cámara, y la existente en la
segunda cámara desplaza, nuevamente, el tubo de la
válvula a su primitiva posición.

En los camiones con remolques, las válvulas del
camión y las de los remolques están dispuestas en
una caja. Ambas son accionadas por una palanca común. La
válvula de frenado del remolque actúa antes que la
del vehículo tractor.

11.
VÁLVULA DE MANDO DEL REMOLQUE

La presión del sistema de
distribución se ejerce en el frenado sobre todos los
cilindros de freno a igual nivel de esfuerzo. Las ruedas de un
remolque sin carga o con poca carga pierden fácilmente su
adherencia al suelo. Por esta
razón, los remolques disponen de una válvula
especial de mando (Fig.12), que está conectada a la
instalación de aire comprimido del vehículo tractor
y regula la presión de frenado de acuerdo con la
carga.

El grado de carga se gradúa desde el exterior.
Para ello, una leva limita, según su posición, el
recorrido del émbolo. La arandela anular se puede
desplazar en la posición de vacío, con el
contra-émbolo. Por ello, la válvula se cierra ya a
la mínima presión, frenando así, en el
momento oportuno, el acceso del aire comprimido. En la
posición de carga, la leva retiene la arandela anular. El
contra-émbolo abre la válvula y restablece la
comunicación al depósito de aire. Un
émbolo de mando regula sincrónicamente la
presión de frenado en función de
la carga de la válvula.

Los remolques pueden ser desplazados únicamente
con los frenos sueltos. Para eso, el vástago del
émbolo se eleva por medio de la leva y se fija en esa
posición. La palanca de conexión vuelve por si
misma, tras el enganche del remolque, a su posición de
vacío.

En una instalación de frenado neumática, los equipos complementan sus
respectivas acciones. Por
consiguiente, procede verificar, en caso de una avería,
todas las partes de la instalación. Deben estar todas en
correcto estado y
mantener con el motor parado la presión prescrita. La
presión disponible, con el motor parado también, no
debe decaer en 10 minutos más de 0,1 atm. Ambos
índices del manómetro deben coincidir con una
presión parcial de 3 atm. Con los frenos de mano y
de pedal sueltos, la presión en la conducción de
mando del remolque debe estar entre 4,8 y 5,6 atm. Al
tensar el freno de mano, debe llegar a su valor
cero.

12. INSTALACIONES
DE DOS CIRCUITOS

LA seguridad en el funcionamiento de una
instalación neumática de frenado puede
perfeccionarse de diversas formas. La más sencilla es
mediante su división en dos circuitos de
frenado (Fig.13). En algunos países, una
instalación de esta naturaleza es
obligada, incluso legalmente, para los automóviles
industriales. En ella cada circuito de frenado tiene un
depósito de aire comprimido y una válvula de
frenado propios. La presión de ambos circuitos puede
conocerse mediante dos manómetros. La válvula de
frenado tiene dos válvulas análogas, actuantes
independientes entre sí (Fig.14). Ambas
válvulas son accionadas simultáneamente por el
movimiento de la placa del pedal. Con ello, fluye el aire
comprimido desde los depósitos a los cilindros de las
ruedas previamente evacuados.

Además, entre los depósitos se encuentra
una válvula de seguridad (Fig.15) en caso de fallo
de un circuito de frenado, se cierra una válvula y el
compresor de aire suministra aire sólo al depósito
del otro circuito. La válvula se abre nuevamente y una vez
alcanzada la presión establecida, el aire es exceso escapa
a través de la válvula. El efecto de la
válvula de frenado de un circuito permanece, por tanto,
siempre activo.

13. INSTALACIONES HIDRONEUMÁTICAS DE
FRENADO

Otros tipos de vehículos poseen, además de
la instalación neumática de frenado, otra
hidráulica (Fig.16). En ellas, el aire comprimido
actúa, a través de un dispositivo reforzador del
frenado, sobre el cilindro principal. El vehículo, en caso
de fallo del aire a presión, puede ser todavía
frenado mediante el esfuerzo muscular. Además, se le puede
agregar un remolque equipado con frenos de aire
comprimido.

El dispositivo reforzador de frenado consiste, en
esencia, en un cilindro de freno asociado por el aire a
presión con una válvula adjunta (Fig.17).
Una palanca establece la conexión al vástago del
émbolo. La palanca desplaza al émbolo en el
cilindro principal y gobierna al mismo tiempo a la válvula
de frenado.

Al actuar el pedal de frenado, la palanca de la
válvula gira sobre su centro de rotación en el
vástago del émbolo. El tubo de válvula se
desplaza y abre simultáneamente la válvula de
admisión. El aire comprimido penetra en el cilindro de
frenos y refuerza la presión sobre el
émbolo.

14. INSTALACIONES
EN FUNCIÓN DE LA CARGA

Los ejes de un tren de remolques están
frecuentemente cargados en forma irregular y sus ruedas no
soportan, por tanto, una presión uniforme. Pero como los
esfuerzos de frenado se rigen por la presión mínima
de las ruedas, no siempre el frenado adquiere su plena eficiencia y
algunas veces el vehículo no resulta frenado a tiempo.
Muchos camiones poseen, por esto, equipos adicionales, que
ajustan la presión de frenado a las respectivas cargas
sobre los ejes, y perfeccionan así la seguridad del
vehículo (Fig. 18). En una instalación de
frenado en función de la carga, sobre cada eje se
encuentra un dispositivo que se denomina transmisor de
presión.

Este dispositivo soporta la presión del eje por
medio de una conducción de presión al regulador del
esfuerzo de frenaje, que está inserto en la red normal de
distribución he influye consecuentemente en la
presión de frenado.

La distancia del eje del chasis varía con la
carga del vehículo. Una palanca transmite este movimiento
al émbolo de presión (Fig. 19). Con
pequeñas cargas el émbolo se desplaza hacia abajo y
abre una válvula de admisión. Del depósito
de aire comprimido fluye, entonces, el aire a presión
hacia el cilindro de ajuste del regulador del esfuerzo de
frenaje. La válvula se cierra y desplaza al émbolo
hacia arriba. El proceso tiene lugar en forma inversa en la carga
del eje.

El regulador del esfuerzo de frenado tiene un
émbolo que lleva una pieza basculante y que es repelido
por un muelle graduable (Fig. 20). La pieza basculante
transmite su movimiento a la válvula del regulador y
establece, por su relación de transmisión el
equilibrio
entre los esfuerzos de frenado. Todos los reguladores de
esfuerzos de frenado en las instalaciones por aire comprimido
funcionan de esta manera.

15. INSTALACIONES
ELÁSTICAS POR MUELLES

En los camiones pesados, la presión a ejercer
sobre el freno de mano exige para su aplicación un gran
brazo de palanca. La palanca del freno de mano debería,
entonces, ser muy larga, por lo que resultaría muy
difícil alojarla en el vehículo. Por otra parte, el
efecto del freno de mano depende también del esfuerzo
muscular, que se controla muy difícilmente.

Debido a lo anterior, muchos vehículos llevan un
cilindro de freno accionado elásticamente por un muelle
(Fig. 21). En un cilindro se encuentra un vigoroso muelle
helicoidal, que se comprime por presión de aire y que
luego, al liberarlo, determina la presión necesaria de
frenado.

El muelle puede ser también comprimido
hidráulicamente mediante una bomba. En este caso la
presión de aceite acciona
un perno en el vástago del émbolo. El muelle es
liberado, bien por escape del aire a presión o bien del
aceite. Ambos procesos son
gobernados por una palanca de mano (Fig. 22).

En caso de carencia de aire comprimido, se suelta el
muelle y frena el vehículo. Es decir, solo se desplaza si
se crea la contrapresión necesaria mediante una bomba de
mano. Para ello, se requiere una presión de 3 a 4
atm.

El nivel del aceite en el carter debe verificarse
periódicamente. Las reposiciones deben efectuarse siempre
con aceite mineral fluido. Los cilindros de los frenos pueden
verificarse mediante dispositivos especiales para su
revisión y limpieza.

16.
AVERÍAS DE LOS FRENOS

El sistema de aire comprimido trabaja sólo con
exceso de aire, siempre que el compresor esté en orden.
Es, por ello, muy seguro, puesto
que las fugas insignificantes no amenazan su
funcionamiento.

Las averías más corrientes que pueden
producirse durante el servicio de
los frenos de aire comprimido y los modos de subsanarlas aparecen
recopiladas en la tabla que damos a
continuación.

Conviene señalar que la mayor parte de las
averías indicadas no ponen en peligro inmediatamente el
funcionamiento de los frenos y, por ello, la seguridad de marcha.
Si se producen, sin embargo, hay que subsanarlas lo más
pronto posible, ya que, una vez desatendidas, podrían
resultar peligrosas o causar otros inconvenientes más
serios.

Un perfecto estado de funcionamiento del sistema de
frenos es factor de primordial importancia. Por tanto,
dedíquese al control y ajuste
del sistema de frenos de aire comprimido al máximo
cuidado.

TABLA PARA HALLAR DESPERFECTOS EN EL
SISTEMA DE FRENOS NEUMÁTICO, SUS CAUSAS Y SOLUCIONES
MÁS COMUNES.

Fig. 25. 3

17. PREGUNTAS DE
CONTROL

• 1. ¿Por qué se ha generalizado el
  uso de los frenos neumáticos en los grandes camiones y
  remolques?

• 2. Mencione los principales equipos que
  integran una instalación o sistema de frenos
  neumáticos.

• 3. Explique el funcionamiento del compresor de
  aire.

• 4. ¿Cuál es la función del
  regulador de presión?

• 5. ¿Qué papel desempeñan
  los depósitos de aire en el sistema de frenos
  neumáticos de un vehículo?

• 6. ¿Por qué todos los cilindros
  del freno en las ruedas tienen un diámetro
  relativamente grande?

• 7. ¿Qué función
  desempeñan las válvulas de freno?

• 8. ¿Por qué se utilizan
  instalaciones de dos circuitos?

• 9. Describa como funciona una
  instalación hidroneumática de
  frenado.

• 10. ¿Por qué muchos camiones
  poseen equipos adicionales en función de la
  carga?

18.
BIBLIOGRAFÍA

Principal.

COLECTIVO DE AUTORES. Sistema de dirección y freno de los vehículos
automotores –

C. Habana: Ed. Científico
Técnica, 1981, 720 p.

Complementaria.

MICROSOFT ENCARTA 2006[DVD]. 1993
-2005 Microsoft
Corporation.

Autor:

Alexbier Hidalgo Batista