Consejos para solucionar problemas de desequilibrio de frenos

Lo siguiente fue publicado en el Air Brake Book de CCJ, 11.ª edición, patrocinado por SilverbackHD. El Libro de frenos de aire de CCJ es un recurso industrial complementario, cortesía de nuestra asociación con SilverbackHD, el Consejo de Tecnología y Mantenimiento y la Alianza de Seguridad de Vehículos Comerciales. Puede descargar el libro completo de frenos de aire aquí.

Un sistema de frenos equilibrado es aquel en el que todos los frenos del vehículo se aplican y liberan aproximadamente al mismo tiempo, y cada freno desarrolla la fuerza de frenado adecuada para su carga respectiva.

Al visualizar este concepto, no es difícil imaginar los problemas de seguridad y mantenimiento que los frenos desequilibrados pueden causar en un vehículo comercial.

Si un tractor, por ejemplo, frena de manera más agresiva que el remolque que remolca, la consecuencia más obvia será el desgaste desigual de los frenos, ya que las pastillas de los frenos que trabajan más se desgastarán más rápido que los frenos que no hacen su parte justa del trabajo. Peor aún, esta condición podría provocar que un remolque choque contra el tractor que está frenando, haga un movimiento brusco o se detenga por pánico involuntario cuando los frenos se bloqueen.

La frecuencia de situaciones de desequilibrio de frenos ha disminuido un poco gracias a la mejora de la tecnología de frenos. Los sistemas de frenos actuales se componen de una gran variedad de componentes que deben funcionar correctamente y en la secuencia correcta para garantizar una parada segura y eficiente. Si solo uno de esos componentes no funciona, el sistema de frenos del vehículo comenzará a aplicarse de manera no sincronizada.

El desequilibrio de los frenos es una señal de advertencia temprana de que un sistema de frenos no está funcionando como debería. El desequilibrio de par, el desequilibrio de presión y los diferentes tamaños de neumáticos son problemas comunes que pueden provocar un problema de desequilibrio de los frenos.

Cada una de esas circunstancias puede complicarse aún más por las temperaturas extremas bajo las cuales operan los frenos de base. Para muchos técnicos, localizar el origen de un problema de desequilibrio de los frenos puede ser como un investigador forense que intenta descubrir la escena de un crimen. Es necesario examinar y descartar muchas posibilidades antes de identificar al culpable.

Al examinar las causas del desequilibrio de los frenos, vale la pena señalar que 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.

Cuando estos frenos mal ajustados se calientan, sus tambores se expanden naturalmente, lo que hace que los forros se desvanezcan y aumente la carrera de la cámara de freno. En estos casos, el vehículo puede necesitar hasta un 75% más de distancia para detenerse por completo. Se supone que los ajustadores de tensión automáticos combaten este problema, pero no siempre responden correctamente debido a las piezas desgastadas.

Uno de los escenarios de desequilibrio de frenos más comunes es causado por un desequilibrio de torsión: la falta de material de fricción uniforme que entre en contacto con el tambor o el rotor del freno del vehículo.

Esto es de sentido común: una zapata o pastilla de freno con material de fricción más grueso se enganchará antes y de manera más agresiva que una zapata o pastilla en otro extremo de rueda con una capa más delgada de material.

"Incluso el desgaste de las zapatas o pastillas significa frenos equilibrados", dijo Keith Roth, vicepresidente de operaciones de SilverbackHD. "El desgaste desigual significa frenos desequilibrados".

Otros factores también pueden degradar el poder de frenado del material de fricción. Estos incluyen aceite o grasa en la pastilla o zapata, material de fricción vidriado, tambores o rotores pulidos o revestimientos y pastillas con capacidades de fricción mixta en una o más ruedas.

Tambores o rotores fuera de especificaciones, frenos mal ajustados, cámaras de freno de diferentes tamaños, ajustadores de freno automáticos instalados incorrectamente, sensores de ruedas de freno antibloqueo inoperativos o mal ajustados y clasificación de peso bruto del vehículo por eje incorrectamente especificada también pueden causar problemas de desequilibrio en los frenos. .

Es más probable que las diferencias entre los forros se conviertan en una sorpresa desagradable cuando menos lo esperas. 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, algunos materiales de fricción se hinchaban excesivamente cuando se exponían a altas temperaturas. Debido a esto, los forros hinchados a menudo causaban que los frenos fuertemente ajustados se arrastraran después de soltar el pedal. Sin embargo, una vez que el revestimiento se enfrió, no siempre se podía contar con que volvería a encogerse a sus dimensiones anteriores. En casos extremos, este crecimiento permanente del revestimiento requería que se retiraran las holguras antes de poder soltar los frenos.

Otros problemas de desequilibrio inducidos por la fricción persisten. Por ejemplo, códigos de bordes que permiten identificar fácilmente la agresividad de un revestimiento.

Pero las marcas de códigos de borde a menudo se desgastan a medida que el material de fricción se desgasta durante el proceso de frenado. Sin embargo, esto no supone una gran pérdida, porque incluso dentro del mismo código de borde, la fricción puede variar hasta en un 40%.

Para mantener cierto grado de coherencia, especifique siempre la misma marca y tipo de revestimiento en tractores y remolques, y utilice el mismo material para el revestimiento. Una buena guía es la “Clasificación de forros de frenos del mercado de accesorios” RP 628C de TMC, que proporciona una lista en constante cambio de varias marcas y tipos de forros que cumplen con FMVSS-121 y sus clasificaciones de torsión.

Incluso si los tractores y los remolques inicialmente están bien adaptados, el equilibrio del par puede degradarse con el tiempo. El material de fricción puede contaminarse por fugas en los sellos de aceite de las ruedas, mal instalados o por un engrase imprudente y excesivo del conjunto de levas de los frenos de tambor.

Las fugas en los sellos de aceite en equipos nuevos exigen una verificación puntual de otras unidades en el tractor o remolque, ya que los errores en la línea de montaje podrían ser los responsables. Las fugas en los sellos de vehículos y equipos más antiguos podrían indicar la necesidad de especificar sellos de mayor calidad o volver a capacitar a los técnicos en los procedimientos de lubricación adecuados. Otra opción es considerar especificar concentradores “unificados” (sellados) en equipos nuevos.

Con el tiempo, los tambores de freno pueden quedar profundamente rayados o acampanados, y los rotores de los frenos de disco pueden volverse "abombados" e impedir el contacto uniforme con el material de fricción en una o más ruedas. Tampoco asuma nunca que los tambores nuevos o de repuesto están automáticamente listos para funcionar. Pueden venir del fabricante con defectos, como ser acampanados o excéntricos, lo que requiere que se tornen verdaderos en un torno. En algunos casos, puede ser necesario rectificar el radio de los revestimientos para lograr un buen ajuste. Si bien es aceptable un control leve del calor, cualquier tambor o rotor con grietas profundas debe desecharse.

Recuerde que los resortes de retorno de las zapatas de freno pueden estirarse o incluso romperse con el tiempo. Por eso es una buena idea reemplazar los resortes cada vez que se vuelven a revestir los frenos, incluso si se ven bien. La misma regla debería aplicarse a los rodillos que se han vuelto planos.

Las levas S pueden desgastarse hasta el punto de que el par de frenado también se vea gravemente afectado. Asimismo, los árboles de levas desgastados y sus estrías y casquillos también pueden degradar el rendimiento de frenado. Preste especial atención al estado del casquillo, ya que es el responsable de centrar el conjunto de leva y zapata en el tambor. Al igual que los resortes, los casquillos deben reemplazarse cada vez que se recubren los frenos.

A lo largo de los años se ha eliminado más de un pasador de anclaje con calor y martillo. Pero hacerlo puede deformar la araña y las arañas dobladas degradan el contacto entre el revestimiento y el tambor. Utilice sólo golpes ligeros o, mejor aún, utilice extractores especialmente diseñados para quitar los pasadores de anclaje al dar servicio a los frenos.

Las pinzas de freno de disco deslizantes pueden atascarse, provocando un desgaste acelerado de la pastilla de freno de disco interior. Para combatir este problema, asegúrese de que los pasadores de la pinza y las superficies deslizantes estén lubricados adecuadamente para asegurar el funcionamiento adecuado de la pinza de disco. La acumulación de goma y carbón proveniente del aire contaminado con aceite y agua puede, con el tiempo, obstruir las válvulas y hacer que disminuyan la velocidad o fallen. Hay una manera fácil de evitar este mal: asegúrese de que los tanques de aire se drene periódicamente y especifique un secador de aire si aún no está usando uno.

La adaptación de cámaras de freno o ajustadores de tensión del tamaño incorrecto cambiará el rendimiento y la compatibilidad.

Tampoco se recomienda mezclar dos marcas de ajustadores de tensión automáticos en el mismo eje porque no funcionarán de manera idéntica y generarán un desgaste desigual de los frenos. Y aunque son componentes muy confiables, los ajustadores automáticos de holgura pueden funcionar mal o desgastarse con el tiempo. Lubríquelos adecuadamente y mida si hay un recorrido excesivo de la varilla de empuje cuando se aplican los frenos. La inspección del conjunto en busca de orificios excesivamente desgastados en la yema y el ajustador de holgura, pasadores de horquilla desgastados y holgura general también debe ser un procedimiento de mantenimiento estándar.

Para garantizar un rendimiento adecuado, los ABA deben montarse en el ángulo correcto, según lo determinado mediante el uso de plantillas de instalación que varían según la aplicación y la marca. Sin embargo, en el mundo real, el ángulo de montaje puede verse comprometido por problemas de espacio libre experimentados por el OEM. Por ese motivo, se debe comprobar la holgura antes de realizar un cambio en la posición de montaje.

Los neumáticos de perfil bajo pueden ahorrarle dinero en el surtidor de combustible, pero no combinar neumáticos de perfil bajo en un tractor y un remolque puede causar problemas de compatibilidad de frenos. Y actualizar neumáticos sin reconfigurar el sistema de frenos del vehículo es un error.

Un vehículo o tractor con neumáticos de perfil bajo que tengan un radio un 18 % más pequeño que los neumáticos del equipo original puede provocar que el vehículo frene demasiado. De hecho, una reducción del 18% en el radio de rodadura puede resultar en un aumento del 18% en la fuerza de frenado, lo que resulta en el bloqueo de remolques ligeramente cargados que no están equipados con ABS durante el frenado normal.

Y debido a que los neumáticos más pequeños giran más rápido a una velocidad determinada, los forros se engancharán en los tambores a mayores revoluciones y se calentarán más, especialmente al frenar en pendientes. Si desea especificar neumáticos de perfil bajo, considere especificar la siguiente cámara más pequeña del vehículo, lo que reducirá el torque en aproximadamente un 20 %. Y cambiar a un revestimiento menos agresivo (o, con la aprobación de ingeniería, colocar algún tipo de modificador de presión en el sistema) también ayudará a resolver un problema de frenado excesivo.

El sobrecalentamiento constante, el desgaste localizado debido a la falta de contacto uniforme del material de fricción o la exposición a material abrasivo pueden dañar los tambores y rotores. Siempre inspeccione los rotores y tambores durante los trabajos de cambio de revestimiento. Cualquier superficie de fricción con un acabado similar a un espejo debe desbastarse con una lija de grano 80 y, si se acompaña de un brillo en los zapatos o las almohadillas, debe iniciar la búsqueda de un material de fricción más adecuado.

Los materiales abrasivos extraños también pueden causar desgaste excesivo a lo largo de los bordes del área de contacto del revestimiento del remolque o en áreas que coinciden con los orificios de los remaches del revestimiento. Si esto sucede, retire el protector contra polvo inferior (si está equipado) para proporcionar una salida al material extraño. Al revisar un tambor en busca de desgaste excesivo, su diámetro interior no debe ser más de 0,12 pulgadas mayor que la especificación original.

Al repavimentar tambores, el diámetro interior terminado no debe exceder las especificaciones originales en más de 0,08 pulgadas y el descentramiento no debe exceder 0,01 pulgadas. Lo mismo ocurre con los rotores de frenos de disco. Al verificar el espesor del rotor, no deben ser más de 0,12 pulgadas menos que la especificación original y no deben reaparecer más de 0,08 pulgadas menos que la especificación original. El descentramiento lateral no debe exceder 0,01 pulgadas. En cualquier caso, es importante seguir los requisitos de torneado y acabado de cada fabricante.

El desequilibrio neumático (o de presión de aire) ocurre cuando el sistema de aire de un camión con remolque suministra presión de aire a las cámaras de frenos del vehículo de manera incorrecta. Esto suele deberse a válvulas de relé mal especificadas o que funcionan mal, aunque las válvulas de liberación rápida también pueden alterar el equilibrio de la presión del aire. Otras causas comunes de desequilibrio de la presión del aire incluyen fugas de aire, contaminación del sistema de aire, una válvula limitadora del eje delantero y el uso excesivo de la válvula de control manual del remolque. (Consulte SAE J1505 y 1860 para obtener más información).

El desequilibrio de sincronización ocurre cuando algunos frenos reciben aire más rápido que otros. Las causas comunes incluyen líneas de control de gran tamaño (que se encuentran en remolques anteriores a 1991), que impiden la aplicación de los frenos; mal diseño de plomería o instalación inadecuada; y no utilizar válvulas de refuerzo cuando corresponda.

La mayoría de los fabricantes dicen que mantener un buen equilibrio neumático es crucial para mejorar la respuesta de los frenos. 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 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% del frenado implica presiones de aplicación para aplicaciones de transporte de línea por debajo de 20 psi, y aproximadamente el 84% 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 cumplir con los requisitos de sincronización, los remolques necesitaban líneas de control de 1⁄2 pulgada de diámetro exterior (3⁄8 de pulgada de diámetro interior) en lugar de líneas de 3⁄8 de pulgada de diámetro exterior (1⁄4 de pulgada de diámetro interior). Pero durante los procedimientos de frenado normales, un tractor no suministra suficiente aire para llenar la línea de control de gran tamaño de un remolque. Como resultado, el frenado del remolque se retrasa y el problema se magnifica en combinaciones de múltiples remolques.

En algunos casos, este retraso en el suministro de aire les da a los conductores un golpe notable desde atrás cuando el remolque empuja la unidad de potencia hacia adelante. En casos extremos, ese golpe puede convertirse rápidamente en un empujón en toda regla al frenar en condiciones resbaladizas o en una curva, lo que provoca un efecto tijera.

Con el objetivo de eliminar el retraso, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras 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 especificó tiempos de entrega aérea para las manos de control de la línea de control en la parte trasera de tractores, remolques y plataformas rodantes fabricados a partir del 3 de mayo de 1991 y, en teoría, debería ser algo poco común en la actualidad.

Pero si trabaja con tractores y remolques más antiguos, los golpes del remolque se pueden eliminar adaptando una línea de control más pequeña al remolque y realizando cambios en el tractor que aceleren la sincronización. Esto hace que los frenos del remolque se apliquen más rápido durante las aplicaciones normales de freno sin ninguna degradación de la distancia de frenado durante las paradas de pánico.

Por el contrario, si los frenos de un tractor hacen la mayor parte del trabajo, un vehículo combinado no puede reducir la velocidad rápidamente sin que el conductor aplique una fuerte presión sobre el pedal del freno.

Y si bien el ABS evita que las ruedas excesivamente frenadas se bloqueen, no sustituye a un sistema de frenos adecuadamente equilibrado. No es aconsejable el frenado sostenido de alta presión de un tractor equipado con ABS, ya que 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 de su carril de tránsito. Peor aún, es probable que un tractor con un ABS que no funciona se doble durante un frenado total y sostenido. Por esas razones, la NHTSA recomienda a los conductores que no cambien sus hábitos normales de frenado cuando conducen vehículos combinados equipados con ABS.

Los frenos de disco de aire brindan un frenado más eficiente en los tractores, lo que podría ser un problema cuando se combinan con remolques que todavía están equipados con frenos de tambor. Los frenos de tambor del remolque tienden a desarrollar calor y se desvanecen más rápido cuando se combinan con frenos de disco neumáticos del tractor. Como resultado, los frenos del tractor trabajan más para reducir la velocidad del equipo, lo que genera frenos desequilibrados.

La clave para resolver este desequilibrio de alta presión reside en la presión de apertura del remolque. La presión de apertura, expresada en psi, es el aire necesario para forzar la apertura de una válvula cuando se aplican los frenos de aire. Algunos tractores disparan aire rápidamente a sus propios frenos antes de pasarlo al remolque que está detrás de ellos. Pero algunos remolques se resisten a aceptar aire de un tractor porque tienen una válvula de relé ajustada con una presión de apertura relativamente alta.

Como regla general, el carácter de la válvula, incluida la presión de apertura, tiene un efecto mínimo en el frenado de alta presión e influye principalmente en el frenado y el desgaste de baja presión.

Recuerde que la adaptación de válvulas de aire remanufacturadas o no originales puede destruir el equilibrio neumático porque la presión de apertura de las válvulas de relé o de liberación rápida equipadas con resortes no originales puede variar considerablemente. El hecho de que una válvula “luzca bien” o “encajará” no significa que sea un reemplazo adecuado para el equipo original. Incluso cuando se utilizan válvulas de la misma marca y modelo como reemplazo, las presiones de apertura y los diferenciales de presión pueden variar debido a diferencias en el tamaño del orificio y las tolerancias de fabricación. (Consulte SAE 1860 para obtener más información).

Un último problema, aunque relativamente simple, que causa un desequilibrio en los frenos es un tractor con ejes que han sido sobreespecificados para las cargas que transporta. Algunas flotas hacen esto para aumentar el valor de reventa del tractor o para extender la vida útil del eje mediante el uso de juegos de engranajes y cojinetes más grandes. Pero los aspectos de seguridad superan con creces cualquier aumento de carga útil o durabilidad porque el tractor siempre frenará demasiado si la carga por eje es sustancialmente menor que su capacidad nominal. La misma regla se aplica a los remolques con ejes sobreespecificados. Esto puede provocar problemas de compatibilidad, desgaste y mantenimiento.

Una opción para resolver un tractor o remolque con especificaciones excesivas es cambiar a pastillas de freno menos agresivas. Otra opción (no siempre posible) es conectar las varillas de empuje de la cámara a un orificio de ajuste de tensión diferente, reduciendo así la fuerza de frenado. Sin embargo, tenga en cuenta que el espacio entre los orificios del ajustador varía según la marca. Es aconsejable pedir asesoramiento técnico al OEM de su vehículo o al proveedor de componentes de frenos antes de realizar cambios.

También es una buena idea realizar una prueba de equilibrio del par de frenado en el sitio antes de realizar modificaciones en toda la flota. Un procedimiento adecuado lo ofrece la Práctica recomendada (RP) 613 “Procedimiento de prueba de equilibrio de par del sistema de frenos”, que ofrece el Consejo de Tecnología y Mantenimiento de las Asociaciones Estadounidenses de Camioneros.