Solución de problemas de desequilibrio de frenos en camiones Clase 8

[Este artículo fue publicado originalmente en 2007 por Trucks, Parts, Service. Se ha actualizado para incluir información más oportuna.]

¿Qué es el equilibrio de frenos? Se dice que los frenos de un vehículo están en equilibrio si todos los frenos se aplican y sueltan aproximadamente al mismo tiempo, y cada freno desarrolla la fuerza de frenado adecuada para su peso de carga.

Por otro lado, el desequilibrio de los frenos, como cuando un tractor frena más rápido y con más agresividad que su remolque, provoca un rápido desgaste de los forros de los frenos que trabajan más duro, golpes de tractores con remolques, tirones y paradas de pánico con más pánico que parada.

El desequilibrio de par, el desequilibrio de presión y los diferentes tamaños de neumáticos pueden contribuir a lo que normalmente se denomina desequilibrio de la fuerza de frenado.

Las distancias de frenado en un vehículo equipado con frenos de tambor aumentarán cuando todos los frenos de un vehículo combinado muy cargado estén fríos pero mal ajustados. Y, cuando estos frenos mal ajustados se calientan, provocando que los tambores se expandan, los revestimientos se desvanezcan y aumente la carrera de la cámara de freno, se puede esperar fácilmente un aumento del 75 por ciento o más en la distancia de frenado.

Los ajustadores de holgura automáticos no siempre resuelven este problema, porque las piezas desgastadas y la falta de mantenimiento pueden hacer que dejen de funcionar correctamente.

Para enturbiar aún más el agua, los frenos con holguras automáticas que funcionan correctamente están trabajando constantemente, promoviendo un desgaste más rápido del material de fricción que con las holguras manuales, que solo se ajustan periódicamente. Por lo tanto, una combinación de holguras automáticas y manuales puede desequilibrar el rendimiento de frenado de una combinación de tractor y remolque que originalmente no tenía problemas con el exceso de frenado o el desgaste prematuro del material de fricción.

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El desequilibrio de par, o la falta de contacto uniforme entre el material de fricción y la superficie de fricción, significa que algunos de los frenos pueden tener más o menos poder de frenado, debido a enfermedades tales como aceite o grasa en el material de fricción; tambores o rotores pulidos; material de fricción vidriado; forros o almohadillas con capacidades mixtas de fricción en una o más ruedas; tambores o rotores fuera de especificación; ajuste incorrecto; cámaras de freno de diferentes tamaños; pantalones automáticos mal instalados; sensores de velocidad de rueda antibloqueo (ABS) inoperativos o mal ajustados; o GVWR del eje especificado incorrectamente.

El desequilibrio neumático o de presión de aire ocurre cuando el sistema del camión con remolque entrega presiones de aire inadecuadas a las cámaras de freno en un vehículo combinado.

Las causas más comunes son válvulas relé incorrectas o que funcionan mal. Las válvulas de liberación rápida también pueden tener características que alteran el equilibrio de presión. Otras causas incluyen fugas de aire, contaminación del sistema de aire, válvula limitadora del eje delantero y uso excesivo de la válvula del trole.

El desequilibrio de tiempo ocurre cuando algunos frenos reciben aire más rápido que otros. Las causas comunes incluyen: líneas de control de gran tamaño en remolques anteriores a 1991, que ralentizan la aplicación de los frenos; diseño de plomería deficiente o instalación incorrecta; y la no utilización de válvulas de refuerzo, en su caso.

"Es importante mantener una buena respuesta del sistema de servicio, sin afectar negativamente el equilibrio neumático en todos los ejes de un vehículo combinado", dice Bendix Commercial Vehicle Systems. "Mantener un buen equilibrio neumático es crucial para mejorar la respuesta de los frenos". Los ingenieros de Bendix dicen que el equilibrio neumático ideal se logra cuando el aire que se envía a cada eje no varía más de 2 psi durante una aplicación de 10 psi a 40 psi.

Una excepción a esta regla sería la combinación desacertada de un tractor equipado con leva en S con un remolque con frenos de cuña. Debido a que los frenos de cuña tienen cámaras más pequeñas y requieren más psi que las levas en S para hacer que los revestimientos entren en contacto con el tambor, el remolque con freno de cuña requeriría una presión de aire más alta que el tractor para un frenado equilibrado durante las aplicaciones de baja presión.

Los ingenieros del sistema de frenos dicen que alrededor del 95 por ciento del frenado involucra presiones de aplicación por debajo de 25 psi. Y aproximadamente el 84 por ciento del frenado se realiza con presiones de aplicación de 15 psi o menos.

Cuando el Estándar Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados 121 entró en vigencia en 1975, requería que los remolques fueran compatibles con un simulador de tractor que emitiera una gran cantidad de aire. Para lograr la compatibilidad, los remolques necesitaban 1/2 pulg. Líneas de control de OD (3/8 pulg. DI) en lugar de las líneas de control de 3/8 pulg. Líneas de OD (1/4 pulg. DI) utilizadas anteriormente.

Durante el frenado normal, un tractor del mundo real no entrega suficiente aire para llenar la línea de control de gran tamaño del remolque. En consecuencia, el frenado del remolque se retrasa, especialmente con combinaciones de varios remolques.

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En algunos casos, la demora hace que los conductores reciban un golpe desconcertante cuando el remolque empuja la unidad de potencia. Si se produce un bache al frenar en una curva resbaladiza, por ejemplo, es posible que se produzca una navaja.

Buscando eliminar la demora, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) modificó el simulador de tractor y cambió los tiempos máximos de aplicación/liberación para los remolques fabricados a partir del 3 de mayo de 1991; y también especificó los tiempos de entrega de aire para los manillares de la línea de control en la parte trasera de los tractores, remolques y plataformas rodantes construidos a partir del 3 de mayo de 1991.

Los golpes del remolque se pueden eliminar instalando una línea de control más pequeña en el remolque y haciendo cambios en el tractor que aceleren la sincronización de manos libres. Esto haría que los frenos del remolque se aplicaran más rápido durante las aplicaciones normales de los frenos. Y no debería haber ninguna degradación de la distancia de frenado durante las paradas de pánico.

Alternativamente, la aplicación de los frenos del tractor se puede ralentizar mediante un cambio de tubería. Pero reducir la velocidad de los frenos del tractor tiene el potencial de afectar negativamente la distancia de frenado, advierte la NHTSA. Por lo tanto, hacer un cambio en el sistema de frenos de la unidad de potencia es un movimiento desaconsejable, pero concebible.

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Por ejemplo, el tiempo de liberación del freno del remolque se puede reducir drásticamente agregando una válvula de liberación rápida en la válvula de protección del tractor. Sin embargo, se debe enfatizar enfáticamente que cualquier modificación de los frenos debe contar con la aprobación de ingeniería del OEM del vehículo, ya que cualquier desviación de la plomería del OEM tiene el potencial de causar más problemas de los que soluciona.

Si los frenos de un tractor hacen la mayor parte del trabajo, un vehículo combinado no puede reducir la velocidad muy rápidamente sin que el conductor presione más fuerte el pedal del freno.

Si el tractor continúa frenando más agresivamente que el remolque, el riesgo de trabar el eje motriz (en unidades no equipadas con ABS) y de doblarse es considerable, especialmente en una carretera resbaladiza con un remolque vacío o ligeramente cargado. Si bien el ABS evita que las ruedas con exceso de frenado se bloqueen, no es un sustituto del frenado equilibrado.

Se desaconseja el frenado sostenido de alta presión de un tractor equipado con ABS porque un remolque no equipado con ABS (o uno con ABS que no funciona) puede recibir suficiente aire para bloquear sus frenos, lo que quizás haga que se salga rápidamente de su carril de tráfico. .

Además, un tractor con ABS que no funcione se inclinaría a doblarse como consecuencia de un frenado total y sostenido. Por esas razones, la NHTSA advierte a los conductores que no cambien sus hábitos normales de frenado al conducir vehículos combinados equipados con ABS.

La adición de frenos de disco de aire a la ecuación complica aún más las cosas. Debido a la mayor capacidad de los frenos de disco de aire para controlar el frenado en el tractor, los frenos de tambor en un remolque tienden a desarrollar un desvanecimiento de calor más rápido, transfiriendo la mayor parte del trabajo a los discos. Esto ha llevado a algunos fabricantes a sugerir que existe un valor inherente al especificar frenos de disco de aire en los remolques, evitando muchos de los problemas asociados con la mezcla y combinación.

"También existirá un desequilibrio entre un tractor equipado con frenos de disco y un remolque equipado con frenos de tambor a menos que se ajuste la presión de apertura en el remolque", dice Meritor. "De lo contrario, los frenos de disco de aire del tractor se aplicarán primero y harán la mayor parte del trabajo".

Por diseño, algunos tractores muestran una atracción ultrarrápida cuando disparan aire a sus propios frenos antes de pasarlo al remolque. Además, algunos remolques se resisten a aceptar aire de un tractor porque tienen una válvula de relé con una presión de apertura relativamente alta. Dependiendo de la configuración, los frenos del tractor se pueden aplicar sin que la válvula de relé del remolque se acerque a su presión de ruptura.

La presión de apertura, expresada en psi, es el aire necesario para forzar la apertura de una válvula. Todas las válvulas que se supone que tienen presiones de apertura idénticas no son necesariamente iguales. Incluso una válvula nueva de alta calidad con una presión de apertura de 4 psi puede abrirse entre 3,5 psi y 4,5 psi. Por el contrario, una válvula nueva y de alta calidad con una presión de apertura de 7,5 psi puede requerir entre 4,5 psi y 10,5 psi antes de abrirse.

La presión de apertura de una válvula está determinada en gran medida por la rigidez del resorte de retorno del pistón. Si se reemplaza una válvula con una unidad remanufacturada, o con una válvula que no sea del equipo original, las presiones de ruptura pueden variar debido a las diferencias entre los resortes.

La moraleja de esta historia es que el equilibrio neumático se logra más fácilmente mediante el uso de válvulas de baja presión de ruptura, mantenidas con válvulas de reemplazo OE. No se necesita mucha disparidad en las presiones de grietas para causar un problema.

Algunos tractores tienen exceso de frenos porque los ejes del tractor se han sobreespecificado para las cargas que normalmente transportan, y los frenos tienen un tamaño de acuerdo con la clasificación de peso bruto por eje. Los beneficios de una capacidad de peso superior a la necesaria incluyen un mayor valor de reventa, además del hecho de que la durabilidad del eje se ve reforzada por juegos de engranajes y cojinetes más grandes. Pero el tractor siempre frenará en exceso si la carga del eje es sustancialmente menor que la capacidad nominal. Esta advertencia se aplica igualmente a los remolques con ejes sobre especificados.

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La solución a los frenos sobreespecificados puede ser cambiar a forros menos agresivos o (si es posible) conectar varillas de empuje de cámara a un orificio de ajuste de holgura diferente para reducir la fuerza de frenado. Sin embargo, tenga en cuenta que el espacio entre los orificios del ajustador de holgura varía según la marca. Por lo tanto, es aconsejable pedir asesoramiento técnico al OEM del vehículo o al proveedor de componentes de frenos antes de realizar cambios.

También se recomienda una prueba de equilibrio de par de frenado en el sitio antes de realizar modificaciones. Un procedimiento adecuado es ofrecido por la Práctica Recomendada (RP) 613 Procedimiento de Prueba de Equilibrio de Torsión del Sistema de Frenos, disponible del Consejo de Tecnología y Mantenimiento (TMC) .

Aunque las válvulas de relé gobiernan en última instancia cuando el aire se entrega a los frenos de base, existe una manera de acelerar la señal a las válvulas de relé mediante el uso de un sistema de frenado electrónico o EBS. Este sistema envía una señal electrónica a las válvulas de relé, indicándoles que se abran inmediatamente. Se mejora la respuesta de los frenos y la presión de aire se envía más rápidamente a los frenos básicos.

"EBS puede tener una influencia positiva en la reducción del posible desequilibrio de la presión de freno del tractor/remolque", dice WABCO. "La tecnología es capaz de estimar la contribución a la desaceleración de cada eje de la combinación de tractor/remolque, y las presiones de ruptura se pueden ajustar electrónicamente para garantizar que los frenos se apliquen de manera equilibrada".

La empresa añade: "Si bien la solución óptima es equipar tanto el tractor como el remolque con EBS, el equilibrio de presión mejorará si solo el tractor está equipado con EBS".

El hecho de que un vehículo combinado proporcione la misma presión de aire a todos los frenos al mismo tiempo no es la única preocupación con respecto al frenado equilibrado.

Como se mencionó anteriormente, el desequilibrio de torque se debe a que algunos frenos tienen un mejor ajuste, cámaras más grandes, holguras más largas y material de fricción más agresivo que otros. La mayoría de estas disparidades son inmediatamente evidentes.

Es muy probable que las diferencias entre los revestimientos aparezcan sigilosamente y te presenten una desagradable sorpresa. Esto se debe a que las características de fricción, desvanecimiento y recuperación del revestimiento a diversas temperaturas pueden variar ampliamente.

En los primeros días de los revestimientos sin asbesto, ciertas formulaciones eran propensas a hincharse excesivamente con el calor. Debido a esto, los revestimientos hinchados a menudo provocaban que los frenos bien ajustados se arrastraran después de soltar el pedal.

Después de que el revestimiento se haya enfriado, es posible que los revestimientos no se encojan a las dimensiones anteriores. En algunos casos, el crecimiento significativo y permanente del forro requería que se aflojaran las holguras antes de poder soltar los frenos. Si bien ese tipo de escenario prácticamente ha desaparecido, otros problemas son dolorosamente persistentes. Considere los códigos de borde, como un buen ejemplo.

Diseñado para indicar la agresividad de un revestimiento, las marcas de código de borde a menudo se desgastan. Sin embargo, no es una gran pérdida, porque incluso dentro del mismo código de borde, la fricción puede variar hasta en un 40 por ciento.

Para mantener cierto grado de consistencia, especifique la misma marca y tipo de revestimiento en tractores y remolques y use el mismo material para el revestimiento.

Incluso si los tractores y los remolques están bien emparejados inicialmente, el equilibrio del par puede degradarse con el tiempo. Por ejemplo:

Lograr el equilibrio de los frenos no es difícil, siempre y cuando esté consciente de lo que debe buscar que pueda causar el desequilibrio. Una vez que se conozca la causa, informe a su cliente y hágale saber lo que se debe hacer para ayudar a prevenir el atragantamiento y garantizar un viaje seguro.