Frenos de Motor y Retardadores

APUNTE BÁSICO DE FRENOS de MOTOR Y RETARDADORES.

con retardador, que bien pueden operar no estando en%anchado el vehículo &por el hecho de estar a la salida de la caja de cambios(.

Docente: LUIS CORTÉS

Para entender bien este apunte, se requiere haber asistido a la clase teórica al respecto.  Todos  Todos los sistemas de frenos de vehículos tanto de pasajeros como comerciales deben ser capaces de realizar tres funciones:

 Tambi6n  Tambi6n en la conducción en plano, permite permite disminuir hasta en =/> el uso del freno de servicio. ?e puede pasar de  mph a  mph, en 1=, se%. sin freno motor, ) en 7, se%. con freno motor. motor.

1. Reducir o retener la velocidad . !etener el movimiento por completo ". #antener detenido el vehículo $l%unos vehículos por su uso requieren un sistema adicional &au'iliar( a su sistema principal de frenos que le a)ude a cumplir el planteamiento *+ 1. Tal es e ell caso de camiones de car%a, buses que deben bajar con frecuencia cuestas de %ran pendiente ó pendientes reducidas pero de lar%o tra)ecto.

-os frenos de motor adem9s a)udan a refri%erar los pistones ) la culata, lo que aumenta la vida
  la -e) e'i%e que un vehículo vehículo pesado sobre  toneladas de tara debe contar con un sistema reductor de velocidad de las ruedas motrices que le permita avanzar car%ado a "/ 0mh, por una una pendiente de 2+, ) de 2 0m de lar%o, lar%o, sin necesidad de ocupar los frenos de servicio.

-os tipos m9s usados de freno de motor son a( #ariposa en el 3scape ) b( @acobs AraBe, c( Top Top AraBe, ) de retardad retardadores ores son d( Coith Coith ) e( Telma. Telma. Tambi6n e'isten e'is ten la 3PD, el Turbo Turbo AraBe, ) el CEA. 3sto con la 4nalidad de evitar el 5adin% &fati%a t6rmica(, al impedir que los frenos de servicio se calienten ) pierdan efectividad.  a  a se sabe que al contar con estos reductores se alar%a hasta en 7 veces la duración de los frenos de servicio &al prescindir de ellos(, permite %anar tiempo8 al andar con m9s rapidez en las pendientes )a que en vez de bajar a 1 0mh en%anchado a altas RP# ) usando el freno de servicio, se puede bajar a /, 2/, ;/ 0mh con frenos de motor, en%anchado en la marcha correspondiente8
FRENOS DE MOTOR: ?e llaman así porque

act
a( MARIPOSA EN EL ESCAPE : 3s un anillo de acero al ma%nesio con una compuerta de acero con ori4cios, instalada mediante bridas o abrazaderas en la salida del m
1

de  se%undos desde que se oprime el botón ) se tapa el escape.

3ste freno de motor se puede usar en velocidades superiores a 1/ 0mh acompaHado con la caja de reducción de velocidades. Jsado sólo8 su e4ciencia es relativa. Eorta la in)ección cuando se activa. ?e desactiva al pisar el embra%ue o el acelerador, ) al funcionar el $A?. ?e vuelve a activar autom9ticamente al pasar la condición. $l pisar el pedal de frenos, se suman ambas fuerzas.  al quedar el motor en ralentí se desactiva, ) al quedar en neutro no es efectiva, )a que no estaría en%anchado el vehículo.

?e acciona por un botón en el piso ó mediante un interruptor, esto acciona

3n los vehículos actuales est9 conectada a una 3EJ. -a Colvo creó una mariposa mas silenciosa, ) esta se aprovecha adem9s para mantener el motor entre los 2 ) ;/+, cuando est9 detenido en ralentí, de esta forma el motor puede funcionar a menos RP# &/(, manteniendo a buena temperatura el combustible ) la c9mara de combustión.  lo%rando partidas en frío con menos RP#. Todo esto ahorra tiempo, combustible, ) des%aste de motor. 3sto
una v9lvula solenoide que permite o despicha el paso del aire &electroF neum9tico(.

3n vehículos diesel semiFpesados que no tienen frenos de aire, la mariposa es activada por el vacío producido por el depresor.

3l aire lo provee la línea de servicio de los frenos de aire. -a presión de aire acciona un cilindro neum9tico, cu)o v9sta%o del pistón act


in)ección, se le quita el efecto muelle &rebote neum9tico( que podría haber proporcionado el aire comprimido sobre la cabeza del pistón, lue%o el pistón baja succionando vacío por estar las v9lvulas cerradas, lo que %enera una retención ) por
b( JACOBS BRAKE &tambi6n conocido como  @aBe AraBe(: Puede hacer fallar , , 2 cilindros, " o 2, etc. !e esta forma se puede dimensionar la fuerza de frenado &"", 22, o 1//> F / o 1//>(. ?e puede bajar una pendiente de 2>, con "2 ton, a 1 0mh sin freno servicio ) sin freno @acobs en da a 1// rpm, o con  @acobs en hi%h a / 0mh sin freno de servicio, en ta, a 1// rpm, o con @acobs en loK, mas freno de servicio, a 2/ 0mh, en 2ta, a 1// rpm. ?i la pendiente es lar%a ) mu) inclinada, se ocupa la marcha mas baja, esto da ma)or capacidad de retardo, ) se mantienen m9s fríos los frenos de servicio. -a potencia del @acobs aumenta con las rpm. &Re%la de oro sin frenos de motor: para descender una pendiente usar el cambio que se ocupa para subirla, si suben mucho las rpm, ocupar el freno de servicio para bajarlas(.

3s un culatín de aluminio o acero instalado sobre el tren de v9lvulas, ) tiene por 4nalidad abrir la v9lvula de escape casi al 4nal de la carrera de compresión, un momento antes de la in)ección de petróleo, lo hace mediante un dispositivo electroF hidr9ulico. Transformando al motor en un compresor de taco. 3l cojín de aire en el cilindro %enerado por la admisión frena el pistón durante el tiempo de compresión absorbiendo ener%ía, cuando se abre la v9lvula de escape en el tiempo de

"

?e desactiva &por interruptores en pedal( al pisar el embra%ue o el acelerador, ) al funcionar el $A? &enti6ndase tambi6n $?R, 3?P, etc(. ?e vuelve a activar autom9ticamente al pasar una de esas condiciones. $l pisar el pedal de frenos, se suman ambas fuerzas. 3n al%unos vehículos el freno de motor sólo funciona al pisar el pedal del freno &interruptor en el pedal(. 3n los autom9ticos, se desactiva al pisar el acelerador. Euando se activa corta la in)ección de petróleo. Por lo re%ular trabaja en conjunto con la mariposa en el escape. $l activarse su repuesta es cercana al medio se%undo. Pesa apro'imadamente 11 Bilos. 3l freno de motor puede mantenerse encendido por el período necesario sin ries%o de sobrecalentamiento o daHos de des%aste al motor &a pesar de que produce cascabeleo )a que los pistones no saben para donde arrancar(. ?e fabrican en particular para cada motor.

Renault

I)undai Eulatin para " cilindros.

Eaterpillar  Eulatin para  cilindros.

 !etroit



3l freno @acobs, cuenta con una v9lvula solenoide por culatin la cual tiene por 4nalidad abrir ) cerrar el paso del aceite proporcionado por el sistema de lubricación del motor hacia una v9lvula de retención, a un pistón maestro ) 4nalmente a un pistón esclavo el cual act
3spi%a del pistón maestro, que es %olpeada por otro balancín.

Palanca pacbraBe onFoL ) Ii, #ed, -oK del freno motor @acobs. Tambi6n se puede activar, ) seleccionar el nivel desde unos interruptores en el panel, o se puede activar desde un botón en el piso. Eomo funciona con el aceite del motor, este debe estar a temperatura normal antes de accionarlo. ?e debe apa%ar el botón al apa%ar el motor, para que no funcione con el motor frío.

Mperación sobre un puente, para  v9lvulas.

 T3MRN$ !3 MP3R$ENO* del @$EMA? AR$03.  a vimos que cuando es ener%izado el freno de motor @acobs convierte al motor en un compresor de aire, en vez de un productor de potencia.

Euando el freno @acobs no esta en operación la v9lvula solenoide esta cerrada, impidiendo que el aceite a presión del motor in%rese al culatin.

3l pistón esclavo %olpea sobre el balancín.



Euando el poder el6ctrico de la v9lvula solenoide es descontinuado, bloqueando el in%reso de aceite a presión al culatín.  abre un despiche. Jn resorte fuerza al embolo de la v9lvula de control a bajar hasta su fondo. 3l aceite sobre los pistones maestro ) esclavo, puede ahora escapar por debajo de la v9lvula de control, poniendo 4n a un ciclo periódico del freno de motor. 3n la 4%uras si%uientes se muestra un sistema con pistón acumulador, ) el mecanismo del pulso:

Euando la v9lvula solenoide es ener%izada, abre un paso, el aceite a presión que lubrica el motor llena el pasaje hasta la v9lvula de control, levanta su embolo ) remueve su bolita checB, entonces pasa aceite a los conductos que van hacia el pistón maestro ) pistón esclavo, ) como entra con presión, ) el di9metro del pistón maestro es ma)or, fuerza a este a bajar tocando un e'tremo de un balancín en reposo, ) se crea una c9mara con aceite a presión sobre el pistón maestro respectivo.

Euando el balancín sube, empuja al pistón maestro, ) el aceite contenido en la c9mara a presión sobre el pistón maestro incrementa su presión, ) asienta la bolita checB en el 6mbolo de la v9lvula de control.   crea un sistema hidr9ulico cerrado, ) toda la fuerza se va sobre el pistón esclavo correspondiente, el cual empuja sobre la v9lvula de escape con // Psi, abri6ndola en el momento justo antes de la in)ección de petróleo, liberando el aire comprimido en el cilindro.

2

#$*T3*N#N3*TM  ?3RCNENM. $ los 12////, 7////, 7///// 0ms. se desmonta, desarma ) se cambian piezas se%
3sc: /,/;Q 5. motor: /,; mm.

  se hace una re%ulación del espacio entre el pistón esclavo ) el perno de re%ulación de la v9lvula de escape en el balancín cada vez que se re%ulan las v9lvulas del vehículo en el a4namiento cada =/// horas.

Eomo trae una 3EJ propia, ) est9 en línea con la 3EJ central del vehículo. $l dar contacto se hace un autodia%nóstico, ) de encontrar un problema, se comunica con alarma en el panel.  se debe chequear con un esc9ner o con una interfaseFPEF3EJ central. Tambi6n se puede realizar un chequeo a voluntad para las mantenciones.

?e re%ulan con motor frío &menos de 2/ E(.

P$RTNEJ-$RN!$!3?. -a m9'ima potencia de frenado se da a las 12//  17// RP#. -as RP# m9'imas permitidas para el funcionamiento del freno es del orden de 1// ) "// RP#. !e lo contrario se tuercen las piezas del tren de v9lvulas, al forzar demasiado el motor. ?e debe tratar de no usarlo bajo las 1/// RP#. a que el freno motor desacelera el ci%GeHal, ) el motor funciona irre%ular ) se aho%a en fase de trabajo.

Por ejemplo: R3DJ-$ENO* &C9lvulas cerradas en compresión(. Ealibra: Eilindros 1FF": Nn)ector, v9lvulas ) freno motor. da. Cuelta: Eilindros 2FF. $dm: /,/1Q

c( El TOP BRAKE . 3l @acobs ) el freno de escape, hacen bastante ruido.  ha) ciudades en el mundo en donde est9 prohibido que transiten con

;

freno motor aplicado. Por esto se desarrolló el Top braBe.

3l TMP AR$03 3s una v9lvula adicional en la c9mara de combustión &pero m9s pequeHa(, es accionada neum9ticamente, la cual hace que el motor se descomprima en la carrera de e'pansión. -as mejoras con respecto al  @acobs es una disminución considerable en el ruido que provoca el @acobs que es una especie de compresor, ) el top braBe es un descompresor. Pero en su esencia son lo mismo, 3l Top AraBe fue un mejor ordenamiento ) sencillez de operación del  @acobs &)a no es un culatín sobre el tren de v9lvulas(.  act
Mrdenanza que autoriza a transitar sólo a los vehículos con @acobs con ruido menor a 7/ dA medidos a 17, m. 3l TMP AR$03 se acciona con la misma palanca de comando del piloto autom9tico, localizada a la derecha de la columna de dirección. 3l sistema puede actuar en conjunto con el freno de servicio o aisladamente, comandado a trav6s de una tecla situada en el panel.

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Jn tipo est9 compuesto por una rueda de alabes móvil &rotor de freno( ) una rueda de alabes 4ja &estator de freno( dispuesta en frente &similar a los convertidores de par(, contenidos en una carcasa que encierra el conjunto.

?e puede marchar: Eon top braBe a "; 0hh en "ra. marcha. ?in top braBe a "/ 0mh en da. #archa. 3l rotor de freno esta unido mec9nicamente con el accionamiento del vehículo, act
RETARDADORES: Mperan en la

transmisión.

d( VOITH (Retardador Hidráli!o": ?e sit
3l efecto de frenado se puede %obernar sin escalonamientos a trav6s de la cantidad de aceite que se in%resa. Posee un depósito independiente de aceite, el cual es presurizado por aire comprimido del sistema de frenos, cuando la v9lvula solenoide ) re%uladora le da el paso.

=

 Tiene sensores, una 3EJ, ) esta se conecta con la 3EJ central del vehículo.

Euando la palanca no est9 en el volante. Ca a un costado ) es tipo @o)sticB ) debajo de ella el botón para aplicar el ralentizador hidr9ulico. Por lo %eneral se usa en conjunto con el freno de mariposa en el escape, lo%rando una %ran potencia de frenado, incluso a bajas velocidades. $mbos se hacen car%o del =/> de las frenadas en el tr94co de lar%a distancia. 3l ralentizador hidr9ulico desarrolla la ma)or potencia a velocidades superiores a / 0mh ) el freno de escape funciona mejor a bajas velocidades. Permite bajar de 7/ a / 0mh al aplicarlo sin nin%
Pesa como " 0%. el conjunto. 3l aceite puede ser ?$3 1/S, /S/, "/, 3tc.  los cambios se pueden hacer a los 2/// si el uso es severo, =////, o 1"///. 3l a%ua refri%erante es el mismo EMM-$*T del motor. Mtros &Coith( trabajan contra la presión de un uido.

3l R3T$R!3R de ?E$*N$ pesa 1/ 0%. ?e encar%a de hasta el ;> del frenado.

1/

Eamión con Telma intercard9nico &hasta 2/  Ton.( Ia) un Coith que utiliza a%ua en vez de aceite.

?istema de frenado sin fricción ) silencioso, por lo que se pre4ere para los buses.

!N$D*O?TNEM. La ECU del Retarder VOITH hace un autodiagnóstico cada vez que se da contacto. Y eiste un so!t"are que se carga en un #ote$ %oo& ' v(a U)% o serial se conecta a la ECU del Veh(culo. )e le da contacto al veh(culo ' se inicia la co*unicación. Hace un test ' arro+a códigos de !allas, archivados ' nuevos si detecta algo *alo, ' ha' que atenderlos ' -orrar los antiguos sie*/re ' cuando se hu-iera atendido la !alla que lo causó. Chequea cosas co*o el sensor de te*/eratura del aceite, sensor de te*/eratura del agua, tensión, /resión interna, v0lvula de /aso escalonado de aire, /ar d e*andado, valores digitales, valores analógicos, co*unicación C1# Lo" ' High, Etc. Ta*-i2n se /uede chequear con un esc0ner es/ec(!ico.

Aus con Telma focal &hasta 7 Ton.( ?e utiliza por lo %eneral en maquinaria pesada como tambi6n en trenes que utilicen motores el6ctricos, )a que estos al hacer la retención invierten su polaridad transform9ndose en un %enerador, lo que hace que funcione con %ran e4ciencia.  en los vehículos de car%a o pasajeros se usa el freno el6ctrico intercalado en el eje card9n, el cual consta en al%unos casos de hasta 17 bobinas o campos electroma%n6ticos ) en el centro un inducido, el que corta las líneas de fuerza %enerando corriente, las que lle%an a un colector ) por escobillas se van al campo para intensi4car el electroma%netismo.

e( TELMA (Retardador Ele!tro$a%&'ti!o":

3l ralentizador el6ctrico, o freno el6ctrico &como tambi6n es conocido( est9 basado en la creación de corrientes el6ctricas inducidas en una masa met9lica por un campo ma%n6tico variable, o lo que es lo mismo en este caso, por un campo 4jo ) una masa met9lica móvil. -as corrientes inducidas se cierran sobre sí mismas en torno a las líneas de ujo

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ma%n6tico ) son estas corrientes turbillonarias las que propician el frenado de las masas met9licas en movimiento ) reciben el nombre de Eorrientes de 5oucault.

-a ener%ía cin6tica absorbida se transforma en calor ) es disipada en los rotores. -a ralentización de las masas met9licas &rotores( %enera una %ran cantidad de calor, que procede de la ener%ía cin6tica de rotación del 9rbol de la transmisión al que va acoplado el ralentizador, al ser frenado.

3stator: parte 4ja equipada con bobinas. Rotores: parte móvil que absorbe ) disipa la ener%ía cin6tica del sistema.

3stator con una corrida de bobinas.

3l paso de la corriente el6ctrica por las bobinas del estator crea varios campos ma%n6ticos con polaridades alternas.

3stator con  corridas de bobinas.

Euando los rotores %iran dentro de los campos ma%n6ticos, aparecen unas corrientes de 5oucault en los mismos, que tratar9n de hacerlos %irar en sentido contrario, %enerando su frenado. 3stator que pesa // Bilos.

1

de dichos rotores ) aminora el de la transmisión, frenando al vehículo.

Can en la echa card9n.

3l rotor debe ser liso para que lo afecten las corrientes par9sitas.

-a evacuación del calor citado se lo%ra por las corrientes de aire %eneradas por la marcha del vehículo ) reforzadas por la acción de unas paletas que llevan los rotores a modo de ventilador ) m9s modernamente por circuitos de refri%eración a trav6s de una carcasa, que envuelve al ralentizador ) por cu)o interior circula el refri%erante, que atraviesa tambi6n un radiador adecuado de %ran super4cie de enfriamiento, que produce la caída de temperatura precisa. Jna chapa met9lica con su capa de aislante prote%e tambi6n al vehículo de esta acción del calor en la parte sobre el ralentizador. Pueden ser tambi6n del tipo a'ial &situados entre el cambio de velocidades ) el puente posterior(, o bien focal &a la salida del cambio de velocidades, o del puente( ) van mandados por una palanca escalonada sencilla situada pró'ima al volante de la dirección, o bien autom9ticamente al accionar el freno de servicio ) son compatibles con los sistemas $A?, $?R ) 3?P.

3ntonces %ira una masa &rotor( intercalado en la transmisión ) solidaria a la misma. 3'iste un estator 4jo al chasis del vehículo ) que lleva montadas una serie de bobinas, que son las que crean el campo ma%n6tico, llevando alternadas sus polaridades. Euando circula la corriente por las bobinas, se crea un campo ma%n6tico, que atraviesa los rotores ) crea las corrientes de 5oucault ) por tanto la fuerza, que se opone al %iro

1"

V Nncrementa la se%uridad de su unidad ) operador, al contar con 3l ?istema de 5renos Primarios de la Jnidad fríos ) disponibles en cualquier momento. Eonducción m9s confortable ) relajada. V *o requiere del #otor, Transmisión ) !iferencial para su operación, por lo que no puede perturbar su funcionamiento. V ?olamente Requiere de $limentación 3l6ctrica en periodos de desaceleración, por lo que mientras contemos con la misma podremos detener la unidad. V $ partir de // RP# se cuenta con el =/> de e4ciencia del equipo. V Telma no presenta nin% de las necesidades totales de 5renado, brindando un alar%amiento en la vida de las balatas, llantas ) tambores, por contar con un frenado sin fricción. V !isminución de Tiempos #uertos en Taller por mantenimiento relacionado al ?istema de 5renos. V !isminución en Tiempos de Ruta, )a que se podr9 desarrollar ma)ores velocidades de descenso, con la car%a retenida ) se%ura.  Permite velocidades medias superiores. V 3l 5reno Telma requiere de inspecciones visuales mu) sencillas para su mantenimiento ) en%rasado de rodamientos cada 2//// 0ms. V 3n caso de que el equipo lle%ara a fallar no deja al vehículo botado en carretera.

Jn retardador Telma es un sistema de frenado sin fricción. Por lo que permanecen inalterables por mucho tiempo. 3l retadador telma es de r9pida respuesta 1/ milise%undo, ) su peso puede lle%ar a ser de "= B%. para un camión. Eonsume 1 $. !ebe tener un alternador de 12/ $. ?e en%rasan los rodamientos cada 2//// 0m. con %rasa sint6tica. ?e constru)en para frenar desde ", a  ton. Eon torque desde "/ a ""// *m. !ebido a que los retardadores Telma tienen un tiempo de respuesta mu) pequeHo &1/ milise%undos(, su operación puede ser totalmente automatizada cuando se utilizan con sistemas $A? ) la e'clusiva interfase electrónica Telma. !e esta forma el sistema realiza todas las Udecisiones adecuadasU autom9ticamente sin nin%una intervención del conductor.

Retardador Telma a la salida de la caja.

Eamión Renault con Telma. C3*T$@$? !3- 5R3*M R3T$R!$!MR T3-#$: Retardador Telma en el diferencial.

1

  abajo un eje ralentizador que evita el R$-3*TNX$!MR3? IN!RYJ-NEM? •

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efecto navaja en los remolques, pero lo mismo se puede hacer con la v9lvula del freno del remolque &bi%ote(, sin incremento de peso.

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R$-3*TNX$!MR3? 3-3ETRM#YD*3TNEM?

PR3E$JENO* P$R$ J?M !3 -M? 5R3*M? !3 #MTMR  R3T$R!$!MR3?.

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Euando las ruedas de tracción tienen una potencia de tracción d6bil, pueden hacer que patinen, o producir el efecto de navaja. Por lo tanto, se deben desconectar siempre que el camino est6 mojado, o cubierto de hielo o de nieve, o en los chocos con el trailer vacío, )a que retarda las ruedas tractoras.

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EM#P$R$TNC$ 3*TR3 -M? ?N?T3#$? $JWN-N$R3? !3 5R3*$!M.

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5R3*M !3 #MTMR

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3mplean el sistema de refri%eración del motor. Respuesta lenta en la cone'ión ) descone'ión. 34cacia limitada a bajas revoluciones. #9s lenta por el resbalamiento del embra%ue hidr9ulico al inicio de la marcha. -o que requiere apo)o de una mariposa en el escape. Nnstalación mu) complicada. Eosto de compra ) mantenimiento elevado.  Tiene poco peso. #antiene su rendimiento de frenado al elevarse la temperatura de funcionamiento. #a)or rapidez de enfriamiento.

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?u rendimiento e'i%e un r6%imen de revoluciones motor mínimo lo que repercute en la temperatura del motor. !e lo contrario se retaca el motor. $ veces la temperatura baja aporta bene4cios al motor. Pierde totalmente la e4cacia en los cambios de marcha. Ruidoso. Re%ulación todoFnada. ?on livianos8 11 0% un @acobs, ) " 0% un freno de escape. 3l conjunto es mas barato que el hidr9ulico.

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1

?e enfrían con aire sin necesidad de sistemas adicionales de refri%eración. Respuesta r9pida en la cone'ión ) en la descone'ión. $lto rendimiento a bajas revoluciones. $l calentarse, su rendimiento cae entre un 1/ ) />. 59cil instalación ) escaso mantenimiento. Nndependiente del motor ) de la caja de cambios. ?ilencioso. Re%ulación pro%resiva.  Tiene menor precio. 3s bastante pesado &puede lle%ar a los // o // 0%(. $ veces se opta por los otros frenos de motor o retardadores en desmedro de este, para ahorrarse este peso en tara, ) así tener motores menos potentes, menor consumo de combustible, o ocupar la potencia del motor para transportar ma)or car%a.