MANTE,NIMIENTO DE FRENOS V EMBRAGUES

MANTE,NIMIENTODE FRENOS VEMBRAGUES

("ielutches")De 1,81 Serls deEntrenamiento M'9cánico de le,~-A,-Traín

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Indice1. Operaclónl1

Frenos/1Embragues ('Clutches')/2

2. Unidades de engranaje posltlvo/4Unidades bidireccionales/4Unidades unidireccionales/7

3. Unidades de frlcclón/12Partes en contacto/12Funcionamiento/14Unidades de fricción seca/17Unidades de fricción húmeda o en aceite/22

4. Transmisiones de arranque suave/24Embragues fluidos/24Transmisiones de fluido seco/25Transmisiones fluidas de silicona/26

5. Otros frenos y embragues/28Embragues de partículas magnéticas/28Unidades de resorte envolvente/28Unidades de tubo de aire/29

IntroducciónEsta guía de referencia y el programa devideo MANTENIMIENTO DE FRENOS YEMBRAGUES ("CLUTCHES"), explica laoperación de las distintas clases de frenos yembragues, muestra los procedimientos parasu mantenimiento adecuado y analiza losproblemas que presentan los frenos yembragues.

1. Operación

Los frenos Impiden latorsión; los embraguesla transmitan.

Las máquinas utilizan frenos para crear tensión, para limitar oreducir la velocidad de las partes rotatorias, y para mantenerlasestáticas. Los embragues ('clutches") transmiten una fuerza quemueve la máquina. La mayorfa de los frenos y embragues ma-nejan una fuerza rotacional o giratoria llamada torsión o torque.

torsión

FIgura 1: Torsión (torque) es una fuerza gIratorIa

FrenosMuchos frenos comunes impiden la torsión por fricción. Unaparte rotatoria es empujada contra una parte fija y entre ellas sepresenta un roce o fricción deslizante. Si la parte giratoria se de-tiene, la fricción estática la mantiene parada o sin movimiento.

Un freno con alta fricción puede detener en forma rápida unacarga de gran tamaño y mantenerla firmemente inmovilizada.Puede producir aún más tensión en una máquina devanadora.

Mantenimiento de Frenos y Embragues ("Clutches")f1

revestimiento de fricción

zapata

Figura 2: Freno de frIccIón

La fricción deslizanteproduce calor.

En la mayoría de los frenos, la energía mecánica de la parterotatoria se convierte en energía térmica debido a la fricción.Mientras más rápido gire la parte rotatoria y mayor sea la torsiónque el freno debe resistir, más rápido se calentará el freno.

Embragues ("Clutches")los embragues conectan odesconectan la entrada y lasalida de la fuerza o torsión.

La entrada y la salida de un embrague pueden ser un eje, unapolea, una roldana, una rueda dentada, un engranaje o cualquierotra parte rotatoria. En muchos embragues comunes, las partesde entrada y salida se comprimen entre sí. La fricción transmitetorsión y el eje de salida se mueve.

Cuando la presión mutua de las partes de entrada y salidaalcanza la fuerza suficiente para hacerlas girar a la mismavelocidad, sin deslizarse o resbalarse, el embrague estarátotalmente engranado o enclavado. La torsión se transmite porla fricción estática.

Si el elemento de salida se presiona contra el elemento deentrada, pero no gira a igual velocidad, el embrague se deslizará.La fricción deslizante transmite en este caso la torsión. Al igualque un freno, un embrague que se desliza o resbala se calientacon rapidez debido a la fricción que convierte la energía rotatoriaen calor.

Mantenimiento de Frenos y Embragues ("Clutches")l2

revestimiento de fricciónplatillo de presi6n

entrada

Si no hay presión entre las partes de entrada y salida, elembrague estará desengranado y no se transmitirá la torsión.

cojinetede empuje

Figura 3: Embrague de friCción

• • • • • •

Muchas son las formas en las que los frenos impiden la torsión,y los embragues la transmiten. Existen también muchas manerasen las que los frenos y los embragues pueden ser operados. Elmantenimiento efectívo y los procedimientos para el diagnósticode problemas requieren, necesariamente, que la persona a cargode los mismos esté familiarizada con la forma en que trabajan lasunidades especificas y con su uso.

Las siguientes secciones estudian los tipos más oomunes defrenos y embragues--de engranaje positivo, unidades defricción, embragues fluidos y otros. Se discuten también fos pro-cedimientos adecuados para su mantenimiento y se analizan losproblemas que pudieran presentarse.

Mantenimiento de Frenos y Embragues ("Clutches")/3

las unidades deengranaje pcshlvo nopsrmlten el deslizamiento.

las unidades bidir&cclonalesfuncionan en ambasdirecciones.

2. Unidades de engranaje positivo

Los frenos de engranaje positivo mantienen el mecanismo sinmovimiento o le permiten girar libremente. En forma similar, losembragues de engranaje positivo permanecen cerrados o abier-tos. En las unidades de engranaje positivo no se genera calor nihay fricción por deslizamiento (resbalamiento).

Hay muchas clases de frenos y embragues de engranaje posi-tivo. Algunos se engranan y desengranan automáticamente;otros son accionados por un dipositivo externo, tal como unapalanca manual o por presión de aire. Algunos impiden o trans-miten la torsión en ambas direcciones, otros en una sola.

Unidades bidireccionalesLos frenos y embragues bidireccionales Impedirán o transmitiránla torsión, sin importar que las partes giren hacia adelante ohacia atrás.

Frenos

Un trinquete o retén estacionario, que puede engranar en unarueda dentada, es un freno de engranaje positivo. Debido a queno puede deslizarse, sólo sirve para mantener sin movimiento elmecanismo y no para limitar ni reducir la velocidad, como lamayoría de los frenos. Si el eje de entrada gira cuando el frenoestá engranado, habrá golpeteo y cargas de choque.


SI no hay deslizamiento nohay ni calor. ni desgaste.

Figura 4: Freno de engranaJe positivo

Aplicaciones. Los frenos de engranaje positivo se utilizan:

• En la colocación adecuada y repetida de partes que estánsiendo trabajadas a máquina.

• Para fijar ejes. mandriles y placas frontales en el cambiode la herramienta.

• Para frenos de estacionamiento en equipo móvil y envehlculos.

Localización de fallas o problemas. Por lo general, esta clasede dispositivo no presenta problema alguno si siempre seengrana cuando el elemento de entrada se ha detenidototalmente. El engranaje forzado, realizado cuando el elementode entrada está girando, desgastará o romperá los dientes y eltrinquete.

Algunas veces el trinquete o diente de engranaje tiene formaredondeada y está provisto de un resorte; esto permite que eltrinquete brinque encima de los dient~s de la rueda dentadacuando el eje de entrada está girando. El uso excesivo de estaclase de freno desgastará los dientes de modo que bajo carga,el trinquete brincará y saldrá del engranaje.


Embragues ("Clutches'1

Los embragues de garra, de mordaza (quijadas) o de dientes,conectan o desconectan partes que se encuentran quietas o quese mueven girando a igual velocidad. Si dichos embragues estánengranados cuando las velocidades de la entrada y la salida sondiferentes, occurrirá el golpeteo o se producirán cargas dechoque.

Figura 5: Embrague de quijadas y embrague de dientes

Los embragues deengranaje posnivosemejan acoplamientosde desconexión rápida.

Aplicaciones. La siguiente lista describe algunos de los usos delos embragues de engranaje positivo:

• Conexión selectiva de motores o ejes con embragues,poleas u otros ejes.

• Cambios de velocidades o reversa en equipo de bajavelocidad para trabajo ligero donde la masa rotatoria espequeña y puede tolerarse un leve golpeteo de loselementos.

• Mecanismos sincronizados donde un embrague de dientesenclava la entrada con la salida solo después de que éstasalcanzan la misma velocidad por medio de alguna clase deembrague de fricción.

• Protección contra sobrecarga. Algunas unidades se fabricanpara desengranarse automáticamente en caso de torsiónexcesiva. Algunas unidades requieren la reposición manual;otras son reengranadas automáticamente después de unarevoluclón.


los problemas deengranaje son comunas.

las unidades unidi·reccionales engranan odesengranan cuando surotación es invertida.

Dependiendo de ladirección en la cual gira larueda. un trinquete puededetener o soltar.

Localización de fallas. Si una unidad de control de cargaautomática no engrana fácilmente o se desengrana, posible-mente se deba a una de las siguientes causas:

• Desgaste de los dientes o quijadas por demasiado Choque.

• Desalineación de los ejes de entrada y de salida.

• Collar de engranaje, horquilla o rodamiento desgastados.También un eslabonamiento de operación que estédeteriorado o desajustado.

• Resortes o retenes desgastados, descentrados, o defec-tuosos. Muchas unidades incluyen accesorios como éstos,cuyo fin es mantenerlas engranadas o desengranadas.

Si una unidad con sobrecarga se salta y se desengrana,posiblemente significa que tiene demasiada carga. No aprieteni ajuste la torsión (torque) sin antes revisar las especificaciones.

Unidades unidireccionalesLos frenos unidireccionales, de engranaje positivo, previenen oevitan la rotación en una dirección y permiten la rotación libre enla otra. Los embragues unidireccionales, de engranaje positivo,se traban cuando se les aplica torsión en una dirección y sedesengranan cuando la torsión se ies aplica en la otra. Existenvarios mecanismos para este tipo de operación unidireccional.

Trinquetes

Los trinquetes ("ratchets") se utilizan en maquinaria de bajavelocidad. Generalmente producen ruido y se desgastan rápida-mente en caso de sobremarcha, mientras el seguro del trinquetepasa por encima de los dientes de la rueda dentada. Es posibleque se requiera la marcha en reversa de la rueda (un dientecompleto) antes del enclavamiento. Por lo tanto, la precisión eslimitada.

Mantenimiento de Frenos y Embragues ("Clutches")!7

resorte de engranaje

Figura 6: Trinquete

los trinquetes deben revisarse para ver si hay dientes rotos oredondeados, o un seguro roto, desgastado, flojo o redondeado.Un seguro roto puede ser la causa de un engranaje errático.

Las unidades de leva derodillo o cuna son precisas.silenciosas y fuertes.

Unidades de leva de rodillo y de cufta

Una unidad de leva de rodillo O de cuña puede utilizarse comofreno o como embrague. Se traba sin perder casi movimiento ymaneja altas torsiones y velocidades. La fricción de rueda libre,el desgaste y el ruido son mínimos.

Figura 7: Unidad de rodillo

Mantenimiento de Frenos y Embragues ("Clutches")/S

ENCLAVADO DESENGRANADOleva

collar Interior

collar exteriorFIgura 8: UnIdad de leva/cufta

Las levas de rodillo/cu~apueden acuñar en cualquierparle en forma instantánea.

El principio de operación tanto en las unidades de leva de rodillocomo en las de cuña es el mismo. Si los elementos de entrada ysalida intentan girar de modo que los rodillos o cuñas se atascanentre sí, la unidad se traba. Si los elementos de entrada y salidagiran de modo que los rodillos/cuñas/levas se salen de su sitio, launidad se desengranará.

Aplicaciones

Los embragues y frenos de engranaje positivo unidireccionalesse utilizan en muchas clases de equipos:

• Como bloqueo antirreversa o como freno en un ascensor otransportador para evitar el deslizamiento hacia abajo encaso de fallar la energía.

• Como embrague de rueda libre o de sobrevelocidad parapermitir que el elemento de salida gire más rápido que el deentrada. Un ejemplo es la rueda de mando de una bicicleta;el ciclista puede dejar de pedalear mientras la bicicleta siguerodando libremente.

• Como transmisión auxiliar o de inspección que permite quedos o más fuentes de energía accionen el mismo equipo enforma independiente. SI un motor se detiene, su embraguerueda libremente mientras una fuente alterna lleva la carga.


• Como embrague de trinquete. El elemento de entrada semueve hacia adelante y hacia atrás en línea recta o girando.El elemento de salida se mueve solo en una dirección,también en linea recta o girando.

Figura 9: Mecanismo de cuila y leva del embrague de trinquete

Mantenimiento de unidades de leva de rodillos y de cuña

Utilice la cantidad exactade ace~e o grasa que serequiera.

Muchos embragues de leva de rodillos y de cuña se lubrican ysellan de por vida y no requieren mantenimiento alguno, exceptouna inspección periódica en busca de fugas o filtraciones.

Sin embargo. las unidades grandes, para trabajo pesado, enocasiones tienen depósitos de aceite integrados. Siga lasrecomendaciones del fabricante y nunca emplee demasiadoaceite. En general, es suficiente llenar hasta la mitad; de locontrario. el sobrante caerá sobre las pistas aumentando lafricción por rueda libre y generando calor. Los aditivos de aceitede extrema presión pueden hacer que estos tipos de embraguesse deslicen en lugar de engranar.

Algunas unidades se lubrican con grasa. o al menos disponen deun sitio para la grasa en los rodamientos Integrales. Asegúresede utilizar la grasa adecuada.

MantenImiento de Frenos y Embragues ("Clutches")/10

El desgaste generalmentees menor. pero laslensiones son altas y laspartes pueden romperse.

Localización de fallas

Las unidades de leva de rodillos y de cuña no deben golpearseni sacudirse jamás, puesto que el cambio de engranado adesengranado solo ocurre en el instante en que los ejes deentrada y salida giran a igual velocidad.

El sacudimiento, deslizamiento, falta de enclavamiento oenclavamiento en ambas direcciones de la unidad. puededeberse a:

• Grietas en el collar exterior.

• Partes planas desgastadas en los rodillos o cuñas/levas.

• Resortes o retenedores rotos.

• Fallas en la lubricación.

La desalineación puede ocasionar problemas. La alineación delas partes internas de algunas unidades depende del eje deentrada o tanto del eje de entrada como del de salida. Lamayoría de las unidades incluyen cojinetes integrales. Loscojinetes sobrecargados o desalineados fallarán y el desajusteresultante evitará la operación adecuada.


Las unidades de fricciónpueden deslizarse, lo queles p9rm~e arrancar o pararlas cargas suavemente.

3. Unidades de fricciónExisten dos tipos básicos de frenos y embragues de fricción. Enlos de fricción seca, una superficie de acero y los revestimientoso recubrimientos de fricción están en contacto directo. Los frenosy embragues húmedos son similares, salvo que entre las superfi-cies hay una película de aceite cuando éstas se deslizan. Elaceite que se adhiere a ambas superficies las une o acopla porfricción viscosa.

Partes en contactoLas partes que entran en contacto consisten de una superficie deacero y de revestimientos o recubrimientos de fricción. La super-ficie de fricción puede consistir de uno o varios discos o de untambor. Los tambores son internos cuando las zapatas delrevestimiento de fricción realizan un movimiento de empuje haciala parte interior del tambor y externos cuando las zapatas obandas de fricción se abrazan alrededor de la parte externa.

Figura 10; TambOr Interno y externo


En ocasiones, los discos son presionados en ambos lados porlos revestimientos de fricción, como en el caso del freno condiscos calibradores.

FIgura 11: Freno de dIsco y de prensa

En muchas unidades toda la superficie de un disco entra encontacto con los revestimientos de fricción. Un embrague o unfreno puede tener varios discos de material de acero, con otrosdiscos hechos del material de revestimiento de fricción entrecada uno de ellos. De esta forma se obtiene una mayor área decontacto y, por lo tanto, una mayor torsión en un espaciocompacto.

FIgura 12: Embrague de dIsco múlllple

Mantenimiento de Frenos y Embragues C"Clutches")/13

Debido a que una parte delos frenos es fija. éstospueden fácilmente aplicarsey sonarse.

FuncionamientoLos frenos y embragues de fricción necesitan presionar, de algunaforma, los revestimientos de fricción contra la superficie de acero, omantener los revestimientos lejos de la superficie de acero, si unresorte en la unidad normalmente los mantiene comprimidos entresl, En los frenos esto no es complicado, ya que una de las partes nogira y fácilmente puede apretarse contra la otra o ser alejada deésta.Por ejemplo, un freno de motor común, se aplica por medio de pre-sión de resorte. La unidad, por lo general, va montada directamentesobre el motor. Una bobina de solenoide conectada al motor sueltael freno cada vez que el motor se enciende. Cuando se apaga elmotor, el resorte apUca el freno.Sin embargo, en un embrague, giran tanto los revestimientos defricción como la superficie de acero. Esto no presenta problemaalguno cuando el mecanismo actuador gira con el embrague.Un ejemplo lo constituye un simple embrague de sobrecarga. Unresorte que se encuentra en el Interior del embrague empujasiempre los revestimientos de fricción contra la superficie de acero.No hay necesidad de separar las superficies de fricción. La unidadresbalará protegiendo el motor y la maquinaria contra cualquiersobrecarga. Al cesar la sobrecarga, el embrague ya no se resbala.Tampoco un embrague centrífugo necesita de elemento externoalguno que lo accione. Las zapatas lastradas que giran dentro de untambor son lanzadas hacia el exterior hasta hacer contacto con eltambor y la fricción transmite la torsión. A las velocidades más altashay mayor fricción y menos deslizamiento.

FIgura 13: Embrague centrIfugo

Muchas unidades centrífugas tienen resortes que mantienendentro los revestimientos de fricción, lejos del tambor ya bajavelocidad.

Mantenimiento de Frenos y Embragues {"Clutches")/14

los embragues a menudon_shan un oojine'e deempuja para aplicar laluerza de operación.

Frecuentemente, los embragues se engranan o desengrananpor medio de cierto mecanismo no giratorio que se encuentraafuera del embrague. En este caso debe utilízarse un cojinete deempuje.

CojInetede empuje

FIgura 14: COjInete de empuje

Por ejemplo, el embrague típico de un automóvil es engranadopor la presión de los resortes que giran con él, pero se desen-grana con la fuerza que se aplica a un pedal que llega al embra-gue a través del eslabonamiento y de un cojinete de empuje.

Los pistones hidráulicos o neumáticos se hallan también a vecesfijos fuera de la unidad de embrague y aplican su fuerza a travésde un rodamiento.

Sin embargo, algunas veces es más conveniente ccíocaríosdentro del embrague y dejarlos girar con la unidad. En este casose les debe enviar la presión de aire o aceite por medio dealguna clase de unión giratoria. La tubería de entrada a unaunión rotatoria es fija; la tubería de salida puede girar con elembrague.

Algunos embragues utilizan un electroimán para presionar losrevestimientos entre sí o para separarlos contra la presión delresorte. Si el electroimán forma parte del embrague y gira con él,puede enviársele corriente a través de escobillas fijas que hacencontacto con los anillos rozantes que girar'! con el embrague.

MantenimIento de Frenos y Embragues ("Clutches")/15

A menudo el propio electroimán es fijo. La fuerza electromagné-tica pasa a través de un espacio que hay entre el electroimán ylas partes rotatorias del embrague y jala hacia adentro, pormagnetismo, los revestimientos de fricción.

entrada entrada salida

bobinaelectromagnética

Figura 15: Embrague electromagnético

Los embragues y frenos con energía propia pueden accionarsepor medio de cualquiera de los métodos mencionados. Pero launidad se diseiía de modo que la torsión que transmite o resisteayude a la fuerza de aplicación. Los frenos de tambor de unautomóvil, por ejemplo, utilizan la fricción que hay entre eltambor y la zapata para acuñar las zapatas más firmementecontra el tambor.

Las unidad9s con energlapropia n9C9shan menosruerza de aplicación.

Figura 16: Freno de banda con energla propia

MantenImiento de Frenos y Embragues ("Clutches")/16

Las unidades de fricciónseca no Se deslizan sinohasta que reciben unasobrecarga.

Los embragues defricción seca controlany protegen la maquinariarotatoria.

Las bandas de los frenos pueden organizarse de modo quetrabajen de igual forma. ajustándose a medida que aumenta lafricción. Los frenos y embragues con energía propia se sosten-drán mejor en una dirección que en la otra. De hecho. puedentender a agarrar en un sentido y a no retener en el otro, comouna unidad de leva de rodillo o de cuña.

Cuando se acciona el freno, la fricción entre la banda y eltambor jala la banda de la misma forma en que lo hace elactuador aumentando la fuerza de aplicación.

Unidades de fricción secaLas unidades de fricción seca se sostendrán sin resbalar hastaque la torsión exceda un valor determinado. Una vez que estosucede, se inicia el resbalamiento; la unidad afloja la carga ytransmite (o resiste) menos torsión mientras resbala. Elresbalamiento se suspende cuando la torsión desciende pordebajo del valor original.

Aplicaciones

Las unidades de fricción seca son simples. confiables y fácilespara trabajar; por esto se utilizan ampliamente, más que las decualquier otro tipo, Los 'renos de fricción seca se utilizan para:

• Detener, en una emergencia, la maquinaria que gira porimpulso; también, para cambiar herramientas con la mínimapérdida de tiempo.

• Limitar y regular la velocidad de rotación para evitardesbocamientos.

• Suministrar tensión controlada en máquinas deembobinado o enrollamiento.

Las aplicaciones de los embragues de fricción seca Incluyen:

• Dar protección contra sobrecargas: cuando la maquinaria seatasca o se sobrecarga en cualquier forma, un embrague detorsión, uno de resbalamiento o uno de sobrecarga sedeslizarán evitando daños en el equipo, en el motor o en lapropia carga.


• Permitir que un motor eléctrico arranque sin carga parareducir la corriente de arranque.

• Desconectar un motor de combustión interna de su carga,de tal manera que pueda arrancarse y funcionar mientras lacarga se encuentra detenida.

• Hacer que una carga alcance gradualmente su velocidad ollegue a esta última con una aceleración controlada, sinsacudimiento.

• Permitir que una fuente de energla accione, en formaindependiente, varias cargas distintas.

• Dirigir la potencia de excitación en forma selectiva, parapermitir cambios de velocidad y reversa en las transmisiones.

El desllzamienlo produceel desgasle de losrevestimlenlOs de fricción.

Mantenimiento

El mantenimiento más común incluye la revisión, el ajuste o elreemplazo de los revestimientos de fricción.

Como cualquier máquina que recibe potencia, losembragues y frenos pueden ser peligrosos.

Es importante observar las siguientes precauciones:

1. Cuando trabaje con un freno o embrague de cualquierclase, siga los procedimientos estándar de enclavamiento yrotulación ("Iockoutltagout").

2. Asegúrese de no olvidar ni herramientas, ni partes sueltasencima o adentro de los embragues o frenos.

3. Todos los ejes, poleas, roldanas, correas, cadenas, ruedasdentadas y acoplamientos deben realinearse y apretarseadecuadamente.

4. Gire el equipo manualmente al menos unas cuantasvueltas, antes de arrancar el motor.

5. Vuelva a colocar todas las protecciones antes de empezary nunca se posicione en línea directa con el embrague o elfreno. Las salpicaduras de grasa y aceite producidas por lamaquinaria que gira a altas velocidades pueden salir conuna fuerza considerable, lo mismo que los tornillos ypernos que no éstan debidamente apretados.

Mantenimiento de Frenos y Embragues rClutches")/18

las suporlicies de aceroque hacen contacto con losrevestimientos de friccióndeben sar tersas.

Ajuste de les revestimientes de fricción. El desgaste de lesrevestimientos de fricción no afecta la operacíén de algunasunidades. Algunas unidades son autoajustables y otras requierenun ajuste periódico para compensar el desgaste. Tenga cuidadode no ajustar la unidad de modo que haya arrastre cuando éstase encuentre suelta o sin embragar.Revise regularmente el espesor de los revestimientos de fricción,que desgastarse pueden producir:

• Mayor deslizamiento: Si los revestimientos están desgasta·dos, los resortes de aplicación no se comprimirán en laforma normal y no presionarán los revestimientos contra elacero con la suficiente fuerza. A su vez, los resortes quesueltan el mecanismo se comprimirán demasiado y evitaránque haya la presión suficiente y adecuada entre las superfi-cies de fricción. Un mayor resbalamiento produce calor yacelera el desgaste .

• Daños en la superficie de acero. Algunos revestimientos defricción se mantienen en su sitio gracias a tornillos o rema-ches. Otros se pegan con cementos de alta temperatura. Silos revestimientos se desgastan y adelgazan demasiado,los tornillos y remaches, o la zapata o la placa detrás delrevestimiento, harán contacto con la superficie de acero,estriándola.

Reemplazo. de les revestImientos de fricción. El reemplazo delos revestimientos de fricción puede ser simple, como en el casode la mayoría de frenos de disco y de muchos embragues yfrenos de tambor. Las unidades de fricción seca y disco sencillotienen algunas veces revestimientos de fricción segme.ntadosque pueden reemplazarse sin desarmar la unidad. Por el con-trario, las unidades de disco múltiple posiblemente requieran serdesarmadas completamente.

Si la superficie de acero está rayada, tiene ranuras o está áspera,por cualquier motivo, debe ser reparada o reemplazada. Losrevestimientos de fricción nuevos que rozan contra una superficieáspera o estriada no se agarrarán tan bien y se desgastaránrápidamente. El polvo abrasivo en la unidad y los revestimientosdesgastados pueden volver áspera la superficie de acero.

En ocasiones, los revestlmierdos áe friéción en seco S6 fabri-can con asbesto que es un materia/peligroso. El polvo deasbesto podría caer sobre tosñenos 'yembragues~de frfcCiónen seco. Tenga cuidadó de no respirar nI spplardichO Polvo.Además, evite producir polvo de asbesto a/esmerilar, limar,aserrar o lijar el material del revestimiento. de fricción. •

MantenImiento. de Frenes y Embragues ("Clutches")l19

la mugre, el aceite y lagrasa en los reveslimie".osde fricci6n arruinarán launidad.

El sobrecalentamiento9$ un problema normal.

La libre circulación delaire es esonclal.

Al trabajar en unidades de fricción seca o al lubricar el equipoadyacente, asegúrese de que los revestimientos de fricción no secontaminen con grasa, aceite, mugre o fluidos, pues la operaciónpodría verse seriamente afectada.

los revestimientos de fricción de frenos y embragues requieren,a menudo, un tratamiento cuidadoso durante el periodo de asen-tamiento. Antes que los revestimientos se hayan desgastado losuficiente para adaptarse totalmente a las superficies de acero,se sobrecalentarán las partes elevadas. las caractertsñcas deresbalamiento pueden ser diferentes, y es posible que sepresenten fallas en la eficiencia.

localización de fallas

Sobrecalentamiento. Algunos frenos de fricción se resbalancontinuamente, pero la velocidad y la torsión son bajas y lageneración de calor es limitada. Sin embargo, la mayoría de lasunidades de fricción en seco se calientan demasiado mientrasresisten o transmiten torsión.Muchas unidades son fabricadas para resistir sólo brevesperíodos de resbalamiento y cuando se reciclan con demasiadafrecuencia, sin permitir que se enfríen. se sobrecalientan. Debidoa la gran capacidad de torsión y a la superficie limitada de lasunidades de discos múltiples, su enfriamiento es muy difícil.

El calor excesivo puede dañar los revestimientos de fricción yagrietar o deformar las partes de acero. los tambores seexpanden haciendo presión contra los revestimientos de fricciónsi son externos. o aflojándose si son internos. los discos puedencombarse y volverse ondulados. la operación puede verseseriamente afectada.

Unidades enfriadas por aire: la mayoría de las unidades defricción en seco se anfrlan con aire y, generalmente, tienenaletas o canales de aire que mejoran la circulación del aire.Dichos canales y/o aletas deben mantenerse limpios para que elflujo de aire se lleve el calor. También deben estar limpios losrespiraderos o rejillas de la caja del freno o embrague. En unambiente sucio no deben mantenerse abiertos los orificios deinspección o ajuste.Unidades enfriadas con fluido: En algunas aplicaciones de grantamaño y para trabajo pesado, se usa el agua u otro fluido entu-bado a través de ejes o cajas con fines de enfriamiento. Asegú-rese de que el fluido de enfriamiento circule y arrastre consigo elcalor. El fluido que sale debe estar más caliente que el que entra.


Casi todo lo que aumentael resbalamiento causarásobrecalentamiento.

Otros problemas comunesson el agarrotamiento. eltraqueteo. el arrastre y lafalla al desengranar.

Causas del sobrecalentamiento: El resbalamiento incrementadoy el sobrecalentamiento pueden ser producidos por una de lassiguientes causas:

• Resortes débiles.

• Desajuste de eslabonamiento de operación manual. Veri-fique si hay un juego libre adecuado cuando no se aplica lafuerza manual.

• Mal uso por parte del operador.

• Voltaje, presión de aire o presión hidráulica insuficientes.Revise si existen rozantes en mal estado en las unidadesoperadas electromagnéticamente. Puede ser necesarioajustar la presión de aire en las unidades neumáticas o lapresión de aceite en las unidades operadas hidráulica-mente. Revise si existen fugas en los sellos de los pistones,en las mangueras, en las bolsas de hule, y en las unionesrotatorias por donde entra el aire o el aceite.

Algunas veces los frenos se resbalan o no retienen cuandoestán mojados. Esta es la única clase de resbalamiento que nocausará sobrecalentamiento. A medida que la humedad seevapora, absorberá el calor hasta que la unidad esté seca y cesela dificultad.

Otros problemas. El aceite, la grasa y otros materiales contami-nantes de los revestimientos de fricción causan, a menudo. unaoperación brusca. Las tuercas o tomillos flojos, los cuneros oranuras desgastados, los amortiguadores rotos, los ejes des-alineados, los montajes flojos de equipos y muchas otrascondiciones mecánicas pueden también ser los responsables dedicha operación brusca.

Los anillos rozantes sucios o desgastados, que no permiten unbuen contacto eléctrico. pueden ser la causa de un mal funciona-miento de los embragues electromagnéticos que los utilizan.

El desengranaje Incompleto se debe, generalmente, a undesajuste en el eslabonamiento de operación o a resortes dedisparo rotos.


La fricción viscosa en elaceite transmite la torsión.

La torsión depende delespesor de la pellcula deaceite y del grado dedeslizamiento.

Las unidades húmedasduran más y son másfáciles de enfriar.

Unidades de fricción húmeda o en aceiteLos embragues y frenos húmedos se fabrican para funcionar en unbaño de aceite. El aceite forma una película sobre los revestimien-tos de fricción y el acero evitando el contacto directo. El aceite esresbaloso y permite a los revestimientos de fricción deslizarsesobre el acero, pero también es pegajoso y lo suficientementeviscoso para que las superficies se adhieran entre sf,

Mientras más apretados estén los revestimientos entre sl, másdelgada será la peHcula de aceite y mayor la torsión que la unidadtransmitirá. Si el aceite se desplaza, los revestimientos haráncontacto directo con el acero y la unidad se trabará.

Al contrario de una unidad de fricción seca, un embrague o frenohúmedo comenzará a deslizarse gradualmente y lo hará más amedida que la torsión aumente.

La mayor ventaja de los frenos y embragues húmedos es el menordesgaste, puesto que·el deslizamiento ocurre en el aceite y noentre superficies rozantes. Aún se genera calor como sucedesiempre que la energía de entrada es mayor que la de salida, peroel aceite lo lleva hacia el exterior mucho mejor que como lo haceel aire.

Algunos frenos y embragues húmedos se parecen mucho a lasunidades de fricción en seco. En realidad, algunas de éstas últimaspueden utilizarse en aceite sin ninguna modificación aunque,naturalmente, se deslizarán más fácilmente. La mayoría de losfrenos y embragues húmedos utilizan un material de revestimientode fricción diferente a aquél que utilizan las unidades secas. Lasunidades húmedas de discos múltiples son comunes debido a queel calor no es problema.

Las unidades húmedas frecuentemente son operadas por fuerzahidráulica y debido a que deben lubricarse con aceite, es mássimple operarlas con presión de aceite.

Aplicaciones

Las transmisiones frecuentemente incluyen frenos y embragueshúmedos. particularmente cuando deben hacerse cambios develocidades bajo carga. Por lo tanto. conviene un sistemacombinado de aceite para la lubricación de los engranajes y laoperación del embrague/freno. El aceite generalmente se envíaa un enfriador externo.Los embragues húmedos algunas veces se utilizan en transmi-siones devanadoras de gran tamaño, donde se espera que sedeslicen siempre o casi siempre. En tales aplicaciones se lesconoce generalmente como "variadores de velocidad hidráulicos".


los embragues y frenoshúmedos no debenfuncionar en seco.

Se debe cambiar el acehesobrecalentado.

El resbalamiento excesivoy el arrastre se deben,probablemente, a unapresión de acekeInadecuada.

Mantenimiento

El nivel, la presión, la calidad y la temperatura del aceite debenrevisarse con frecuencia.

Las características exactas de fricción y viscosidad del aceiteutilizado son importantes para la operación correcta Algunosaceites tienen aditivos especiales, modificadores de la fricción,que se ajustan a la clase de material de los revestimientos defricción utilizados. Asegúrese de usar únicamente el aceiteespecificado.

Si la unidad funciona por presión de aceite, y se desea unaoperación correcta, debe existir la presión adecuada en elmomento preclac, Generalmente hay un tapón en la linea deaceite donde puede instalarse un indicador para monitorear lapresión adecuada del aceite.

La temperatura de operación del aceite no debe ser muy altaporque el calor dañará tanto el aceite como los revestimientos defricción. El aceite que se ha sobrecalentado en forma repetídapuede oxidarse y debe cambiarse.

Asegúrese de que el aceite circule hacia el enfriador y de querealmente se enfríe ahí. Los pasajes de aire obstruidos, lostermostatos dañados, los ventiladores o bombas enfriadorasfuera de servicio y las lineas de enfriamiento obstruidas, puedenser causa de sobrecalentamiento.

Una lata o recipiente de aceite lleno de mugre puede, también,elevar la temperatura del aceite en el interior.

Localización de fallas

Los circuitos hidráulicos que controlan la presión podrían tenerdefectos. Los sellos en mal estado, alrededor del pistón actuadoro en la línea que conduce hacia aquél, pueden causar fugasinternas que dejarían escapar el aceite que debiera estaraplicando o soltando el embrague o el freno.

Los resortes débiles de aplicación o de descarga pueden,también, producir el mismo efecto.

Los pistones de los actuadores se pegan ocasionalmente.El desgaste de los revestimientos de fricción rara vez constituyeun problema aunque, en ocasiones, el material del recubrimientopuede tornarse vidrioso por el sobrecalentamiento o debido a unaceite en malas condiciones.


Las transmisiones dearranque suave réducenel consumo de corrientedel molor V el sobre-cai<lntamiento.

El movimiento del aC9~etransmjte torsión.

4. Transmisiones de arranquesuave

Los motores eléctricos presentan a menudo cierta dificultad eniniciar su marcha con carga. Una transmisión de arranque suavees una clase de embrague automático que permite al motorarrancar desacoplado de la carga. A medida que el motoralcanza su velocidad total, la carga empieza a acoplarsesuavemente. Las transmisiones de arranque suave protegentambién contra las sobrecargas del motor y la maquinariaimpulsada.

Embragues fluidosEn los embragues fluidos (llamados también transmisionesfluidas o acoplamientos fluidos) no existe fricción deslizante entrelas partes secas o húmedas. En cambio, un propulsor arrojaaceite contra las cuéhillas de un rotor da salida, haciéndolo girar.

El propulsor, ei rotor y el aceite están encerrados dentro deuna caja, en forma de rosquilla, que gira generalmente con elpropulsor.

A baja velocidad la unidad se deslizará fácilmente, debido a queel propulsor no gira lo suficientemente rápido como para lanzarel aceite hacia el rotor y con bastante fuerza. Sin embargo, eldesengranaje nunca es completo. El eje de salida puededetenerse pero siempre se le transmitirá alguna torsión.

El engranaje tampoco es completo nunca. Los embragues fluidossiempre se deslizan un poco cuando transmiten torsión. En "-condiciones normales de operación, la velocidad de salidatlpicamente se encuentra dentro del noventa y cinco por ciento(95%) de la velocidad de entrada. En condiciones de sobrecarga,el deslizante aumentará.

Los embragues fluidos operables ocasionalmente se utilizancomo transmisiones de velocidad variable. En estos embragues,se agrega o se saca aceite durante la operación para permitir unmayor o menor deslizamiento o el desengranaje completo.


El sobrecalentamiento porrasbl\Jamionto excesivo 09el problema principal.

La transmisión de lIuidoseco es una clase deembrague centrllugo.

Como no hay partes de fricción o roce, no hay nada que puedadesgastarse. El único mantenimiento es el drenaje del aceite ysu reemplazo, a los intervalos recomendados. Asegúrese deutilizar la cantidad exacta del aceite especificada.

Como en el caso de cualquier embrague, la unidad se sobre-calentará si resbala demasiado. El aceite se oxida y el sellopuede dañarse, dejando escapar el aceite. El aceite oxidado nolubrica tampoco los rodamientos internos y éstos comienzan apresentar fallas. Los rodamientos también pueden fallar si sesobrecargan por la desalineación del eje o por la tensiónexcesiva de la correa en las unidades con poleas acanaladasIntegrales.

El deslizamiento excesivo puede ser producido por la sobre-carga; por los arranques repetidos de la máquina durante uncorto perrada de tiempo o por un nivel muy bajo de aceite.

Transmisiones de fluido secoEn las unidades de fluido seco la torsión la transmite la fricciónen seco que se presenta entre las esferas de acero.

salida

Figura 17: Sección transversal de una transmisión de fluido seco

La carcasa, que se encuentra conectada al motor, encierra unacantidad exacta de esferas. Dentro de la carcasa se encuentraun disco ondulado que está conectado a la salida


Es posible que lasesleras sean las partesque requieran de mayormantenimiento.

polea y correade salida

entrada

Cuando el motor arranca por primera vez, las esferas danvueltas libremente dentro de la carcasa. sin afectar el disco. Sinembargo, a altas velocidades la fuerza centrífuga presiona oaprieta fuertemente las esferas alrededor del aro de la carcasa,agarrando el disco impulsado y bloqueando la unidad.

Las caracteristicas de operación de esta unidad son parecidas alas de un embrague centrifugo de fricción seca. El deslizamientodisminuye al aumentar la velocidad. La cantidad adecuada deesferas en la unidad evitará cualquier deslizamiento a la velocidady carga normales, permitiendo todavía el deslizamiento en lascondiciones de arranque y de sobrecarga.

Las esferas pueden desgastarse y hacer necesario su reemplazo.También pueden presentar fugas por sellos en mal estado,causando desgaste excesivo en los rodamientos.

Como en el caso de todos los embragues, las unidades de fluidoseco pueden sobrecalentarse por resbalamiento excesivo. Encasos extremos puede presentarse ablandamiento del metal ydestrucción total de la unidad. El sobrecalentamiento puededañar los sellos de los rodamientos internos y el lubricante delo mismos. Los rodamientos, al igual que los embragues fluidosy muchas otras unidades, pueden resultar dañados pordesalineación o sobrecarga.

Transmisiones fluidas de silicona

La silicona viscosa transmite la torsión en las transmisionesfluidas de silicona.

salida

Figura 18: Transmisiones fluidas de sJlleona

Mantenimiento de Frenos y Embragues ("Clutches")f26

La velocidad d. la salidadefine la firmeza dellI<XJPlamientoda loselementos da entrada ysalida.

la carcasa contiene un disco impulsado y una cantidad exactade silicona especialmente viscosa. la silicona se adhiere tanto aldisco como a una superficie plana en el interior de la carcasa,acoplándolos. El deslizamiento de la unidad depende de cuánlejos esté el disco Impulsado de la superficie Impulsora plana.

En el arranque, los resortes empujan el disco impulsado,alejándolo de la superficie impulsora. La unidad se desliza fácil-mente permitiendo al motor alcanzar su velocidad en formarápida. El disco impulsado toma velocidad gradualmente y, amadida que lo hace, la fuerza centrífuga lanza hacia afuera lasesferas, acercando el disco impulsado a la superficie planaimpulsora. Con esto se obtiene un acoplamiento más fuerte, o unmenor resbalamiento a altas velocidades.

Debido a que el mecanismo oentrífugo se encuentra en el ele-mento de salida y no en el de entrada, aumenta la capacidad deun arranque suave. El motor se encuentra débilmente acoplado ala carga hasta que ésta toma velocidad. Las caracterrsticas desobrecarga también se mejoran. En el momento en que el discoimpulsado baja su velocidad por la sobrecarga, se aleja más dela superficie impulsora permitiendo un mayor deslizamiento.

La sllicona se encuentra a disposición en diferentes consisten-cias y la cantidad también puede ajustarse con el fin de obtenerlas características exactas de resbalamiento requeridas.

Al agregar o cambiar la siUaona, asegúrese de utilizarúnicamente el tipo de siliaona especificada para launidad en cuestión. Nunca utl/ice aceite común.

Como en el caso de las transmisiones fluidas y las de fluidoseco, puede presentarse el sobrecalentamiento y producirsedaños en los rodamientos internos y en los sellos.


5. Otros frenos y embragues

Las formas en que la torsión se transmite en un embrague y sebloquea en un freno son múltiples.

Embragues de partículas magnéticaslas Umaduras de hierromagnetizado acoplan loselementos de enlrada ysalida.

Los embragues de partfculas magnéticas utilizan limaduras dehierro entre los elementos de entrada y salida. Cuando se aplicala corriente, un electroimán magnetiza las limaduras, que seadhieren tanto al elemento de entrada como al de salida,formando una masa sólida entre ellos. A medida que varia lacorriente en el electroimán, va ajustando el deslizamiento.

Unidades de resorte envolventeLos embragues y frenos de resorte envolvente son bastantecomunes, particularmente en la maquinaria pequeña de precisiónen donde son necesarios el paro, el acoplamiento y el desaco-plamiento exactos.

Dos ejes o cubos se acoplan por medio de un resorte enrollado asu alrededor. Cuando uno de los dos gira, hay suficiente fricciónpara girar el resorte que, se adhiere firmemente transfiriendo elmovimiento al otro eje o se afloja dejando que ocurra el desli-zamiento.


La torsión tiende a enwlvery apretar el resorte o adesenvolverlo y aflojarlo.

Una bolsa da airaproporciona la fuerzada actuación.

Figura 19: Embrague de resorte envolvente

Las unidades de resorte envolvente tienen energía propia en unsolo sentido. Al igual que un embrague de cuna/leva o de rodillo,se agarrarán en un sentido y se soltarán en el otro. Algunasveces se utilizan como embragues unidireccionales en losmecanismos de trinquete.

Las unidades de resorte envolvente también pueden accionarseexternamente si en uno o ambos extremos del resorte se volteauna punta hacia arriba Una lengüeta accionadora, que se muevepara coger la punta, desenrollará el resorte y soltará la unidad. Aljalar la lengüeta hacia afuera, el resorte vuelve a agarrar.

Varias combinaciones de cubos, resortes, puntas y lengüetasaccionadas por solenoides permiten el posicionamiento preciso yrepetido, la rotación, el paro y la graduación por pasos.

Unidades de tubo de aireVarias empresas fabrican frenos y embragues de gran tamaño,de tubo de aire de fricción seca. A diferencia de la mayoría de losembragues y frenos neumáticos, en los que la presión del aireactúa sobre un pistón o diafragma, una bolsa similar a un tubointerno presiona mutuamente los revestimientos de fricción. Losembragues y frenos de tambor, de disco sencillo y de discomúltiple pueden fabricarse de esta forma. En las unidades detambor, la flexibilidad de la bolsa permite cierta desalineación delos elementos de entrada y de salida.


FIgura 20: Un embrague con tubo de aIre del tipo tambor

Los embragues y frenos de tubo de aire presentan a veces unproblema de mantenimiento que no es común en otros tipos deunidades. Como en cualquier producto de hule, el sobrecalen-tamiento acelera el deterioro de la bolsa que puede desgastarsey presentar fugas.


Notas


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MANTE,NIMIENTO DE FRENOS V EMBRAGUES

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