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.]

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¿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 carga de peso.

Por otro lado, el desequilibrio de los frenos, como cuando un tractor frena más rápido y más agresivamente que su remolque, provoca un rápido desgaste de los frenos que más trabajan, golpes de los tractores con los remolques, movimientos bruscos 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 en 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 forros se desvanezcan y la carrera de la cámara de freno aumente, se puede esperar fácilmente un aumento del 75 por ciento o más en la distancia de frenado.

Los ajustadores de tensión 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 funcionan constantemente, promoviendo un desgaste más rápido del material de fricción que con los holguras manuales, que sólo 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 de frenado excesivo o 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 potencia de frenado, debido a enfermedades como aceite o grasa en el material de fricción; tambores o rotores pulidos; material de fricción vidriado; forros o pastillas con capacidades de fricción mixta en una o más ruedas; tambores o rotores fuera de especificaciones; ajuste incorrecto; cámaras de freno de diferentes tamaños; holguras automáticas instaladas incorrectamente; sensores de velocidad de las ruedas antibloqueo (ABS) inoperativos o mal ajustados; o GVWR del eje incorrectamente especificado.

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

Las causas más comunes son válvulas de 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, una válvula limitadora del eje delantero y uso excesivo de la válvula del carro.

El desequilibrio de sincronización 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; mal diseño de plomería o instalación inadecuada; y 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 entregado a cada eje no varía en más de 2 psi durante una aplicación de 10 psi a 40 psi.

Una excepción a esta regla sería el acoplamiento imprudente de un tractor equipado con leva 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 aplicaciones de baja presión.

Los ingenieros de sistemas de frenos dicen que alrededor del 95 por ciento del frenado implica presiones de aplicación inferiores a 25 psi. Y aproximadamente el 84 por ciento del frenado se realiza con presiones de aplicación de 15 psi o menos.

Cuando la Norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados 121 entró en vigor en 1975, exigía que los remolques fueran compatibles con un simulador de tractor que entregara una enorme bocanada de aire. Para lograr compatibilidad, los remolques necesitaban 1/2 pulgada. Líneas de control OD (3/8 pulg. ID) en lugar de las de 3/8 pulg. Líneas OD (1/4 pulg. ID) utilizadas anteriormente.

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

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

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

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

Alternativamente, la aplicación de los frenos del tractor se puede ralentizar mediante un cambio de plomería. 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, realizar un cambio en el sistema de frenos de la unidad de potencia es una medida poco aconsejable, pero concebible.

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Por ejemplo, el tiempo de liberación de los frenos del remolque se puede reducir drásticamente agregando una válvula de liberación rápida en la válvula de protección del tractor. Sin embargo, se debe enfatizar fuertemente que cualquier modificación de los frenos debe contar con la aprobación de ingeniería del OEM del vehículo, ya que cualquier desviación de las tuberías 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 con más fuerza el pedal del freno.

Si el tractor continúa frenando más agresivamente que el remolque, el riesgo de bloquear el eje motriz (en unidades no equipadas con ABS) y doblarse es sustancial, especialmente en una carretera resbaladiza con un remolque vacío o ligeramente cargado. Si bien el ABS evita que las ruedas frenadas excesivamente se bloqueen, no sustituye al frenado equilibrado.

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

Además, un tractor con ABS no funcional estaría propenso 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 cuando conducen vehículos combinados equipados con ABS.

La incorporación de frenos de disco neumáticos a la ecuación complica aún más las cosas. Debido a la mayor capacidad de los frenos de disco neumáticos para controlar el frenado del tractor, los frenos de tambor en un remolque tienden a desarrollar pérdida 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 en especificar frenos de disco neumáticos 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 tracción increíblemente rápida 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 relé del remolque se acerque nunca a su presión de apertura.

La presión de apertura, expresada en psi, es el aire necesario para forzar la apertura de una válvula. No todas las válvulas que se supone tienen presiones de apertura idénticas no necesariamente son 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 una válvula se reemplaza con una unidad remanufacturada o con una válvula que no sea del equipo original, las presiones de apertura pueden variar debido a las diferencias entre los resortes.

La moraleja de esta historia es que el equilibrio neumático se logra más fácilmente utilizando válvulas de baja presión de apertura, mantenidas con válvulas de repuesto OE. No hace falta mucha disparidad en las presiones de las grietas para causar un problema.

Algunos tractores frenan demasiado porque los ejes del tractor han sido sobreespecificados para las cargas que normalmente se transportan, y los frenos están dimensionados de acuerdo con la clasificación de peso bruto del eje. Los beneficios de una capacidad de peso mayor a la necesaria incluyen un mayor valor de reventa, además del hecho de que la durabilidad del eje se mejora con juegos de engranajes y cojinetes más grandes. Pero el tractor siempre frenará demasiado si la carga por eje es sustancialmente menor que la capacidad nominal. Esta advertencia se aplica igualmente a los remolques con ejes sobreespecificados.

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La solución a los frenos sobreespecificados puede ser cambiar a forros menos agresivos o (si es posible) conectar las varillas de empuje de la cámara a un orificio de ajuste de tensión diferente para reducir la fuerza de frenado. Sin embargo, tenga en cuenta que el espacio entre los orificios del ajustador de tensión 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 realizar una prueba de equilibrio del par de frenado en el sitio antes de realizar modificaciones. Un procedimiento adecuado lo ofrece la Práctica recomendada (RP) 613 Procedimiento de prueba de equilibrio de par del sistema de frenos, disponible en el Consejo de Tecnología y Mantenimiento (TMC).

Aunque las válvulas de relé gobiernan en última instancia cuándo se entrega el aire a los frenos básicos, 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 relé, indicándoles que se abran inmediatamente. La respuesta de los frenos mejora y la presión del aire se envía a los frenos básicos más rápidamente.

"El EBS puede tener una influencia positiva en la reducción de un posible desequilibrio en la presión de los frenos del tractor/remolque", afirma 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 apertura 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 del par 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 le presenten una sorpresa desagradable. Esto se debe a que las características de fricción, desvanecimiento y recuperación del revestimiento a distintas 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 forros hinchados a menudo causaban que los frenos muy ajustados se arrastraran después de soltar el pedal.

Una vez que el revestimiento se haya enfriado, es posible que no se reduzca a sus dimensiones anteriores. En algunos casos, el crecimiento significativo y permanente del revestimiento requirió que se retiraran las holguras antes de que se pudieran soltar los frenos. Si bien ese tipo de escenario prácticamente ha desaparecido, otros problemas persisten dolorosamente. Consideremos los códigos de borde, como un buen ejemplo.

Diseñadas para indicar la agresividad de un revestimiento, las marcas de códigos de borde a menudo desaparecen. Sin embargo, esto no supone 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 coherencia, especifique la misma marca y tipo de revestimiento en tractores y remolques y utilice el mismo material para el revestimiento.

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

Lograr el equilibrio de los frenos no es difícil, siempre y cuando sepas qué buscar que pueda provocar el desequilibrio. Una vez conocida la causa, informe a su cliente y hágale saber qué se debe hacer para ayudar a evitar el efecto tijera y garantizar un viaje seguro.