Como veis el ritmo de publicación está siendo alto, pero esta vez no os traigo otro paquete de artículos técnicos, sino un mini artículo sobre los frenos que no están basados en la fricción. Si recordáis de artículos anteriores, la inmensa mayoría de dispositivos de freno están basados en el concepto del rozamiento, os pongo el enlace del artículo donde lo expliqué:
FRENOS EN AUTOMOCIÓN (PARTE I)
Por aquel entonces hablé de los frenos basados en la fricción porque, en mi opinión, son los más importantes y los que más conoce la gente. Pero, como bien me recordaron hace unas semanas, hay otros tipos de freno que también son interesantes y que no están basados en la fricción como método de funcionamiento.
Usados sobre todo en vehículos pesados (léase autobuses, camiones y ferrocarriles), los retardadores de freno son dispositivos que se usan como freno auxiliar o complementario de los de fricción y, aunque también puedan detener el vehículo, su principal función es la de auxiliar al freno de servicio (o principal) y evitar que éste se desgaste en demasia o sufra el famoso efecto de fadding (fatiga de freno).
En este artículo nos centraremos en los dispositivos usados en transporte pesado por carretera (camión y autobus), distinguiendo entre dos tipos de retardadores de freno:
- Retardadores de freno basados en la retención del motor.
- Retarder propiamente dicho, distinguiendo entre tipo hidráulico y tipo eléctrico.
Como mi intención es no liaros en demasia, sólo explicaremos la fase de expansión y ya conoceremos mejor todo esto cuando entregue la parte de motores de combustión interna.
Bien, los motores (en este caso un motor Diésel) transmiten potencia a través de la transmisión a las ruedas, pero sólo relizan trabajo útil en la fase de expansión. Al subir el pistón, y comprimirse el aire, el motor inyecta combustible pulverizado, que debido a las condiciones de presión y temperatura explosiona y provoca una fuerza de empuje contra el pistón que hace que baje y empuje el cigüeñal, generándose una fuerza. Esta fuerza que hace girar el cigüeñal es la que produce el par motor que a su vez se transmite a las ruedas. Hasta aquí el funcionamiento normal o habitual del motor, pero en condiciones especiales podemos modificar ese funcionamiento para que no haya transmisión de fuerza a las ruedas, y por consiguiente reducir el par y producir un momento "frenante". ¿Cómo lo hacemos, me diréis? Aquí entra a escena el freno de motor Diésel o freno Jake. Este dispositivo actua sobre la apertura de las válvulas de escape de los cilindros para modificar el par motor. Gráfico del dispositivo:
Observamos un cilindro con 4 válvulas (2 de admisión y dos de escape). Estas válvulas controlan la entrada y salida de aire o gases del cilindro. Las de escape se accionan mediante el dispositivo de freno Jake. En funcionamiento normal (este freno se acciona eléctricamente mediante solenoides) el motor abre las válvulas de escape cuando el pistón sube para expulsar los gases producidos por la combustión (4º tiempo o fase de escape). Pero si accionamos el dispositivo, los solenoides actúan sobre los accionadores de las válvulas de escape y empujan las válvulas en la fase de expansión produciendo una perdida de presión dentro de la cámara del cilindro o descompresión. Esto hace que la fuerza de empuje sea menor, y por lo tanto se produzca un momento "frenante" o resistente, y que disminuye las revoluciones del motor, y por tanto, la velocidad de giro de las ruedas.
Ya digo que explicaré mejor como funciona un motor en su momento, pero de momento al menos podemos llegar a entender el funcionamiento del freno motor Diésel o Jake.
El segundo tipo de retardadores no usan al motor para frenar, sino que se intercalan entre el embrague y la caja de cambios, o entre la salida de la caja de cambios y el diferencial, reduciendo la velocidad de giro de la transmisión, y se les denomina retarder. Nombré dos tipos de actuador o retarder, a saber:
- Hidráulicos: Se trata básicamente de un rótor y un estátor de paletas que giran en sentidos contrarios cada uno y colocados uno interiormente del otro (rótor dentro del estátor). Cuando el conductor acciona una palanca en el salpicadero, una corriente eléctrica acciona el dispositivo, el cual está girando solidario con la transmisión siempre, y entra fluido hidráulico (aceite de cierta viscosidad) en el dispositivo y debido a las fuerzas de cohesión del fluido, genera una resistencia que frena al rótor y por consiguiente a la barra de transmisión. Este dispositivo lleva un control de potencia también, porque el fluido hidráulico tiende a calentarse en exceso debido a la fricción interna de las moléculas. Además de exigir un esfuerzo extra al motor. Una foto para ilustrar:
Observamos un corte en el cúal vemos el rótor y el estátor de paletas.
- Eléctricos: Al contrario que en el anterior caso, estos dispositivos funcionan sólo eléctricamente. Su construcción es muy similar a los hidráulicos, pero esta vez no nos valdremos de las fuerzas de fricción del fluido hidráulico, sino que produciremos un campo magnético gracias al paso de la corriente eléctrica para ofrecer una resistencia al giro del eje de transmisión. Se compone de dos partes principales, un rótor interior con sus volantes de giro, retenes, rodamientos y eje de transimisón y la exterior formada por el estátor que lo conforman las bobinas y la carcása. Las bobinas son las encargadas de producir el campo mágnetico debido al paso de la corriente eléctrica por ellas, y frena el giro de los volantes que van en sentido contrario al estátor. Es decir, rótor y estátor giran en sentido contrario, y el campo magnético frena al rótor en su giro, lo que se traduce en una fuerza frenante del eje de transmisión. Ejemplos gráficos:
Las anteriores fotografías se corresponden a su colocación en el eje de transmisión y al dispositivo propiamente dicho. A continuación unos esquemas explicativos:
Espero que con este artículo hayamos aprendido más sobre el funcionamiento de otro elemento de seguridad activa, en este caso en vehículos pesados. Por mi parte nada más, y me despido hasta la próxima donde hablaré ya de motores de combustión interna.
A continuación, la bibliografía consultada:
- http://www.checkengine.com/cofremex1.php
- http://gruasenlatinoamerica.wordpress.com/tag/argentina/
- http://www.testautomovil.com/explicacion-164.html
- http://frenomotordiesel.blogspot.com.es/2008_08_01_archive.html
- http://en.wikipedia.org/wiki/Retarder_%28mechanical_engineering%29
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