Consejos para solucionar problemas de desequilibrio de frenos

Aug 17, 2023

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

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

Visualizando 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 más agresivamente que el remolque que está remolcando, el desgaste desigual de los frenos será la consecuencia más obvia, ya que los revestimientos de los frenos que trabajan más duro 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 frena, se deslice o se detenga por pánico involuntario cuando los frenos se bloquean.

La frecuencia de las situaciones de desequilibrio de los frenos ha disminuido un poco gracias a la mejora de la tecnología de frenos. Los sistemas de frenos de hoy en día se componen de una miríada de componentes que deben funcionar correctamente y en la secuencia correcta para garantizar un frenado seguro y eficiente. Si solo uno de esos componentes falla, 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 frenos.

Cada una de esas circunstancias puede complicarse aún más por las temperaturas extremas bajo las cuales funcionan los frenos de base. Para muchos técnicos, rastrear el origen de un problema de desequilibrio de los frenos puede ser como un investigador forense que trata de descubrir la escena del crimen. Hay que 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 revestimientos se desvanezcan y aumente la carrera de la cámara de freno. En estos casos, el vehículo puede tardar hasta un 75 % más en detenerse por completo. Se supone que los ajustadores de holgura 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 par: 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 un material de fricción más grueso se enganchará antes y de manera más agresiva que una zapata o pastilla en otro extremo de la rueda con una capa más delgada de material.

"Incluso el desgaste de las zapatas o las 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 mixtas en una o más ruedas.

Los tambores o rotores fuera de las especificaciones, los frenos ajustados incorrectamente, las cámaras de freno de diferentes tamaños, los ajustadores automáticos de frenos instalados incorrectamente, los sensores antibloqueo de las ruedas de los frenos que no funcionan o están ajustados incorrectamente y la clasificación de peso bruto del vehículo con especificaciones incorrectas también pueden causar problemas de desequilibrio de los frenos. .

Es muy probable que las diferencias entre los revestimientos aparezcan como una desagradable sorpresa cuando menos lo esperes. 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, algunos materiales de fricción se hinchaban excesivamente cuando se exponían a altas temperaturas. Debido a esto, los revestimientos hinchados a menudo provocaban que los frenos bien ajustados se arrastraran después de soltar el pedal. Sin embargo, después de que el revestimiento se enfrió, no siempre se podía contar con que se encogiera de nuevo a sus dimensiones anteriores. En casos extremos, este crecimiento permanente del forro requería que se aflojaran antes de poder soltar los frenos.

Quedan otros problemas de desequilibrio inducidos por la fricción. Códigos de borde, por ejemplo, que ofrecen una fácil identificación de la agresividad de un revestimiento.

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

Para mantener cierto grado de consistencia, especifique siempre la misma marca y tipo de revestimiento en tractores y remolques, y use el mismo material para el revestimiento. Una buena guía es la "Clasificación de forros de frenos de posventa" RP 628C de TMC, que proporciona una lista cambiante de varias marcas y tipos de forros que cumplen con FMVSS-121 y sus clasificaciones de torsión.

Incluso si los tractores y los remolques están bien emparejados inicialmente, el equilibrio del par puede degradarse con el tiempo. El material de fricción puede estar contaminado por sellos de aceite de ruedas mal instalados o con fugas, o por un engrase inadecuado y demasiado generoso del conjunto de levas en los frenos de tambor.

Los sellos de aceite con fugas en equipos nuevos exigen una revisión puntual de otras unidades en el tractor o remolque, ya que los errores en la línea de ensamblaje podrían ser los responsables. Los sellos con fugas en 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 la especificación de concentradores "unificados" (sellados) en equipos nuevos.

Con el tiempo, los tambores de los frenos pueden rayarse profundamente o abombarse, y los rotores de los frenos de disco pueden abombarse e impedir el contacto uniforme con el material de fricción en una o más ruedas. Nunca asuma que los tambores nuevos o de reemplazo están automáticamente listos para usar. Pueden provenir del fabricante con fallas, como ser abombados o excéntricos, lo que requiere que se tornen verdaderos en un torno. En algunos casos, puede ser necesario esmerilar los radios de los revestimientos para lograr un buen ajuste. Si bien es aceptable una leve corrosión por calor, se debe desechar cualquier tambor o rotor con grietas profundas.

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 recubren los frenos, incluso si se ven bien. La misma regla debe aplicarse a los rodillos que se han vuelto planos.

Las levas en S pueden desgastarse hasta el punto de que el par de frenado también se ve 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 buje, ya que es responsable de centrar el conjunto de leva y zapata en el tambor. Al igual que los resortes, los bujes deben reemplazarse cada vez que se recubren los frenos.

Se ha quitado más de un pasador de anclaje a lo largo de los años con calor y martillo. Pero hacerlo puede deformar la araña y las arañas dobladas degradan el contacto entre el revestimiento y el tambor. Use solo golpes ligeros, o mejor aún, use extractores especialmente diseñados para quitar los pasadores de anclaje cuando realice el mantenimiento de los frenos.

Las pinzas de freno de disco deslizantes pueden agarrotarse, provocando un desgaste acelerado de la pastilla de freno de disco interior. Para combatir este problema, asegúrese de que los pasadores del calibrador y las superficies deslizantes estén lubricados correctamente para garantizar el correcto funcionamiento del calibrador del disco. La acumulación de goma y carbón 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 esta enfermedad: asegúrese de drenar los tanques de aire de forma rutinaria y especifique un secador de aire si aún no está usando uno.

Adaptar cámaras de freno o ajustadores de holgura del tamaño incorrecto cambiará el rendimiento y la compatibilidad.

Tampoco se recomienda mezclar dos marcas de ajustadores de holgura automáticos en el mismo eje porque no funcionarán de manera idéntica y crearán un desgaste desigual de los frenos. Y aunque son componentes altamente confiables, los ajustadores de holgura automáticos pueden funcionar mal o desgastarse con el tiempo. Lubríquelos adecuadamente y mida el recorrido excesivo de la varilla de empuje a medida que 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 por 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 los problemas de espacio libre experimentados por el OEM. Por ese motivo, se debe comprobar el espacio libre antes de realizar un cambio en la posición de montaje.

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

Un vehículo o tractor con llantas de perfil bajo con un radio 18 % más pequeño que las llantas del equipo original puede hacer que el vehículo frene en exceso. 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 los remolques que no están equipados con ABS y están ligeramente cargados durante el frenado normal.

Y debido a que los neumáticos más pequeños giran más rápido a una determinada velocidad en la carretera, los revestimientos se acoplarán a los tambores a mayores rpm y funcionarán a mayor temperatura, especialmente al frenar en pendientes descendentes. Si desea especificar llantas de perfil bajo, considere especificar la siguiente cámara más pequeña en el 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 por falta de contacto uniforme del material de fricción o la exposición a material abrasivo pueden dañar los tambores y los rotores. Siempre inspeccione los rotores y los tambores durante los trabajos de revestimiento. Cualquier superficie de fricción con un acabado similar a un espejo debe desbastarse con una tela de esmeril de grano 80 y, si se acompaña de un acristalamiento en los zapatos o las almohadillas, debe desencadenar la búsqueda de un material de fricción más adecuado.

Los materiales abrasivos extraños también pueden causar un 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 el polvo inferior (si está equipado) para proporcionar una salida para el material extraño. Al revisar un tambor por desgaste excesivo, su diámetro interior no debe ser más de 0,12 pulgadas más que la especificación original.

Cuando repavimente los tambores, el ID terminado no debe estar más de 0,08 pulgadas más allá de la especificación original, y el descentramiento no debe exceder las 0,01 pulgadas. Lo mismo ocurre con los rotores de freno de disco. Al comprobar el grosor del rotor, no deben ser más de 0,12 pulgadas menos que la especificación original y no deben volver a aparecer más de 0,08 pulgadas menos que la especificación original. El descentramiento lateral no debe exceder las 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 entrega presión de aire a las cámaras de freno del vehículo de manera incorrecta. Esto a menudo es causado por válvulas de relé incorrectamente especificadas o que funcionan mal, aunque las válvulas de liberación rápida también pueden alterar el equilibrio de la presión de aire. Otras causas comunes de desequilibrio de la presión de aire incluyen fugas de aire, contaminación del sistema de aire, una válvula limitadora del eje delantero y uso excesivo de la válvula de control manual del remolque. (Consulte SAE J1505 y 1860 para obtener más información).

El desequilibrio de tiempo 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; diseño de plomería deficiente o instalación incorrecta; y falta de uso de válvulas de refuerzo cuando sea apropiado.

La mayoría de los fabricantes dicen que mantener un buen equilibrio neumático es fundamental 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 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 % del frenado involucra 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 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 cumplir con los requisitos de sincronización, los remolques necesitaban líneas de control de 1⁄2 pulgada de DE (3⁄8 de pulgada de DI) en lugar de líneas de 3⁄8 de pulgada de DE (1⁄4 de pulgada de DI). Pero durante los procedimientos normales de frenado, un tractor no entrega 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 varios remolques.

En algunos casos, esta entrega de aire retrasada les da a los conductores un golpe perceptible desde atrás cuando el remolque empuja la unidad de potencia hacia adelante. En casos extremos, ese bache puede convertirse rápidamente en un empujón en toda regla cuando se frena en condiciones resbaladizas o en una curva, lo que lleva a una navaja.

Buscando eliminar la demora, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras modificó el simulador de tractor y cambió los tiempos máximos de aplicación/liberación para los remolques construidos a partir del 3 de mayo de 1991, y ha especificado los tiempos de entrega de aire para los manillares de la línea de control en la parte trasera de los remolques. tractores, remolques y plataformas rodantes fabricados a partir del 3 de mayo de 1991 y, en teoría, deberían ser raros en la actualidad.

Pero si está trabajando con tractores y remolques más antiguos, los golpes del remolque pueden eliminarse adaptando una línea de control más pequeña al remolque y haciendo cambios en el tractor que acelerarían la sincronización manual. Esto hace que los frenos del remolque se apliquen más rápido durante las aplicaciones normales de los frenos sin que se degrade la distancia de frenado durante las paradas de pánico.

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

Y aunque el sistema ABS evita que las ruedas con exceso de frenado se bloqueen, no sustituye a un sistema de frenos correctamente equilibrado. No se recomienda el frenado sostenido de alta presión de un tractor equipado con ABS, ya que un remolque sin ABS (o uno con ABS que no funcione) puede recibir suficiente aire para bloquear sus frenos, lo que quizás haga que se salga de su carril de tráfico. Peor aún, es probable que un tractor con un ABS que no funciona se dañe durante el frenado total y sostenido. Por esas razones, NHTSA aconseja 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 un desvanecimiento por calor más rápido cuando se combinan con los frenos de disco de aire del tractor. Como resultado, los frenos del tractor trabajan más para reducir la velocidad de la plataforma, lo que genera frenos desequilibrados.

La clave para resolver este desequilibrio de alta presión radica en la presión de ruptura en el remolque. La presión de apertura, expresada en psi, es el aire requerido para forzar la apertura de una válvula cuando se aplican los frenos de aire. Algunos tractores lanzan 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 configurada 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 de baja presión y el desgaste.

Recuerde que la actualización de válvulas de aire remanufacturadas o del mercado de accesorios puede destruir el equilibrio neumático porque la presión de apertura de las válvulas de relé o de liberación rápida equipadas con resortes del mercado de accesorios puede variar considerablemente. El hecho de que una válvula "se vea 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 ruptura y los diferenciales de presión pueden variar debido a las diferencias en el tamaño del orificio y las tolerancias de fabricación. (Consulte SAE 1860 para obtener más información).

Un problema final, aunque relativamente simple, que causa el desequilibrio de 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 prolongar 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 ganancia de carga útil o durabilidad porque el tractor siempre frenará en exceso si la carga del eje es sustancialmente menor que su capacidad nominal. La misma regla se aplica a los remolques con ejes sobre especificados. Esto puede conducir a 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 (que no siempre es posible) es unir las varillas de empuje de la cámara a un orificio diferente del ajustador de holgura, lo que reduce la fuerza de frenado. Sin embargo, tenga en cuenta que el espacio entre los orificios del ajustador de holgura 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 es ofrecido por la Práctica Recomendada (RP) 613 "Procedimiento de Prueba de Equilibrio de Torsión del Sistema de Frenos", que es ofrecido por el Consejo de Tecnología y Mantenimiento de las Asociaciones Estadounidenses de Camiones.