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Componentes básicos del sistema de frenos de aire
airbrakes El sistema de frenos de aire más simple consta de un compresor con un gobernador, líneas de aire, un depósito, un pedal de freno (válvula de pie) y frenos de base. Estos componentes trabajan juntos para almacenar aire comprimido y convertirlo en fuerza de frenado.
Reglas clave
- ✓Un compresor bombea aire y un gobernador controla el compresor
- ✓Un depósito almacena aire comprimido y la válvula de pie dirige el aire hacia los frenos
- ✓Los frenos de base incluyen cámaras de freno, ajustadores de holgura, forros de freno y tambores o rotores
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Funcionamiento de la cámara de freno de aire
airbrakes La cámara de freno de aire convierte la fuerza del aire comprimido en una potente fuerza mecánica por medio de la varilla de empuje y el ajustador de holgura. Está compuesta por un diafragma flexible sujeto entre dos carcasas de acero, además de una varilla de empuje, un conjunto de placa y un resorte de retorno. Cuando entra aire, el diafragma se infla y empuja la varilla de empuje hacia afuera.
Reglas clave
- ✓La cámara de freno de aire convierte la fuerza del aire comprimido en fuerza mecánica mediante la varilla de empuje y el ajustador de holgura.
- ✓La fuerza de la varilla de empuje está determinada por la presión del aire y el área efectiva del diafragma.
- ✓Cuando el ajustador de holgura está a unos 90 grados con respecto a la varilla de empuje, proporciona un apalancamiento óptimo.
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Funcionamiento del freno de base de leva en S
airbrakes El freno de base es el conjunto en cada rueda accionado por el sistema de frenos de aire. El tipo más común es el freno de tambor de leva en S. La presión de aire mueve la varilla de empuje, lo que gira el ajustador de holgura y la leva en S, forzando los forros de freno contra el tambor para crear fricción y detener la rueda.
Reglas clave
- ✓El freno de tambor de leva en S es el tipo de freno de base más común
- ✓La presión de aire mueve la varilla de empuje, que gira el ajustador de holgura y la leva en S para presionar los forros contra el tambor
- ✓Los resortes de retorno de las zapatas del freno mantienen los forros alejados del tambor cuando se libera la presión de aire
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Funcionamiento del gobernador
airbrakes El gobernador detiene el bombeo de aire del compresor una vez que se alcanza una presión establecida (etapa de descarga) y lo vuelve a poner en marcha cuando la presión baja. Esto controla la presión del sistema dentro de un rango de trabajo.
Reglas clave
- ✓Los gobernadores normalmente descargan el compresor a aproximadamente 125 p.s.i. (el máximo varía entre 105 y 135 p.s.i.).
- ✓El rango de conexión/desconexión debe ser de aproximadamente 20 p.s.i. (138 kPa).
- ✓El gobernador debe volver a poner en marcha el compresor si la presión cae por debajo de 80 p.s.i. (552 kPa).
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Depósitos y válvula de seguridad
airbrakes Los tanques de acero llamados depósitos almacenan aire comprimido. Una válvula de seguridad en el primer depósito protege contra la sobrepresurización. El depósito de suministro (tanque húmedo) recoge vapor de agua, aceite y carbono que forman lodo, por lo que se utilizan válvulas de drenaje para eliminarlo.
Reglas clave
- ✓La válvula de seguridad (válvula de alivio) normalmente está ajustada para liberar el exceso de presión a aproximadamente 150 p.s.i. (1,034 kPa).
- ✓Si la válvula de seguridad libera presión, el regulador o el compresor necesitan servicio por un mecánico calificado.
- ✓La mayoría de los fabricantes recomiendan drenar los depósitos a diario para eliminar lodo y agua.
- ✓Manténgase fuera de la trayectoria directa del aire comprimido al drenar los depósitos.
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Funcionamiento de la válvula de pie (pedal)
airbrakes Pisar el pedal de freno (pedal de la válvula de pie) aplica los frenos de aire. Es un regulador de presión controlado con el pie; se pisa más lejos, no más fuerte, para aplicar más fuerza de frenado. Mantenerlo en posición mantiene la presión constante y repone automáticamente las pequeñas fugas. Al soltarlo, se expulsa el aire de aplicación a la atmósfera.
Reglas clave
- ✓Para aplicar más fuerza de frenado, se pisa más lejos la válvula de pie, no más fuerte
- ✓Mantener el pedal en una posición mantiene constante la presión de aire entregada y repone las pequeñas fugas aguas abajo
- ✓La aplicación máxima del freno no puede exceder la presión en los depósitos
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Cómo se aplican y se sueltan los frenos de aire
airbrakes Cuando se presiona la válvula de pie, el aire fluye desde el depósito hacia las cámaras de aire, presurizándolas para que las guarniciones hagan contacto con los tambores. Cuando se suelta, se abre un puerto de escape, el aire sale y los resortes de retorno retraen la varilla de empuje, los ajustadores de juego, las levas en S y las guarniciones.
Reglas clave
- ✓Aplicar la válvula de pie dirige el aire hacia las cámaras para que las guarniciones hagan contacto con los tambores
- ✓Soltar la válvula de pie abre un puerto de escape para que el aire de las cámaras escape a la atmósfera
- ✓Los resortes de retorno mueven la varilla de empuje y la leva en S hacia atrás, y los resortes de retorno de las zapatas de freno retraen las guarniciones
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Sistemas de frenos de aire duales
airbrakes Los sistemas de frenos de aire duales, utilizados desde mediados de la década de 1970, emplean una válvula de pie doble que actúa como dos válvulas de control independientes operadas por un solo pedal. Esto divide el sistema en secciones primaria y secundaria, cada una con su propio suministro, entrega y escape, de modo que es posible una parada controlada si falla una sección.
Reglas clave
- ✓La válvula de pie doble tiene secciones primaria y secundaria; la primaria está más cerca del pedal y a menudo opera los frenos del eje motriz, mientras que la secundaria suele operar los frenos del eje de dirección
- ✓La mayoría de los sistemas duales utilizan tres depósitos: un depósito de suministro y dos depósitos de servicio (primario y secundario), cada uno llenado a través de una válvula de retención de una vía
- ✓Si una sección falla por completo, el conductor aún puede realizar una parada controlada con potencia de frenado reducida
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Cámara de freno de aire y multiplicación de fuerza
airbrakes La cámara de freno de aire convierte la fuerza del aire comprimido en una fuerte fuerza mecánica a través de la varilla de empuje y el ajustador de holgura. El ajustador de holgura actúa como una palanca, proporcionando ventaja mecánica (multiplicación de fuerza).
Reglas clave
- ✓Una cámara tipo 30 a 100 p.s.i. (690 kPa) desarrolla una fuerza de varilla de empuje de 3,000 libras
- ✓El ajustador de holgura actúa como una palanca para multiplicar la fuerza y también ajusta el desgaste de los frenos
- ✓La cámara de freno de aire consta de un diafragma flexible sujeto entre dos carcasas de acero, además de varilla de empuje, conjunto de placa y resorte de retorno
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Frenos de base de leva en S
airbrakes El freno de base es el conjunto de freno de cada rueda. El tipo más común es el freno de tambor de leva en S, donde la presión de aire mueve la varilla de empuje, haciendo girar el ajustador de holgura y la leva en S para presionar las guarniciones contra el tambor.
Reglas clave
- ✓La presión de aire mueve la varilla de empuje, lo que hace que el ajustador de holgura gire la leva en S, presionando las guarniciones contra el tambor para crear fricción
- ✓El ajustador de holgura se usa para ajustar los frenos y compensar el desgaste de las guarniciones y del tambor
- ✓Los resortes de retorno de las zapatas de freno mantienen las guarniciones separadas del tambor cuando se libera la presión de aire
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Funcionamiento del compresor de aire
airbrakes El compresor aspira aire atmosférico y lo comprime, bombeándolo a través de una línea de aire hacia un depósito de suministro. Funciona siempre que el motor está en marcha y opera en carreras de admisión y compresión.
Reglas clave
- ✓El compresor funciona mientras el motor esté en marcha
- ✓El compresor debe generar presión en los depósitos de 50 a 90 p.s.i. en 3 minutos a ralentí rápido (1,000–1,200 r.p.m.)
- ✓En la carrera de admisión, se aspira aire; en la carrera de compresión, la válvula de admisión se cierra y la válvula de descarga se abre para enviar aire comprimido al depósito
- ✓Revise el filtro de aire y el suministro de aceite del compresor con regularidad; revise la tensión de la correa
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Función del gobernador
airbrakes El gobernador controla cuándo el compresor bombea aire. Cuando se acumula suficiente presión, el gobernador hace que el compresor se descargue; cuando la presión baja, reinicia la compresión.
Reglas clave
- ✓Por lo general, los gobernadores se ajustan para descargar el compresor a aproximadamente 125 p.s.i. (el máximo varía de 105 a 135 p.s.i.)
- ✓El rango entre los puntos de conexión y desconexión debe ser de aproximadamente 20 p.s.i. (138 kPa)
- ✓Las normas de seguridad de vehículos exigen que el gobernador permita que el compresor reanude la compresión si la presión cae por debajo de 80 p.s.i. (552 kPa)
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Funcionamiento de la válvula de pie
airbrakes La válvula de pie (pedal del freno) aplica los frenos de aire y actúa como regulador de presión controlado por el pie, lo que permite seleccionar la presión de aplicación necesaria para detenciones suaves o rápidas.
Reglas clave
- ✓No se presiona con más fuerza para obtener más fuerza de frenado; se presiona más a fondo para aumentar la presión de aplicación.
- ✓Mantener la válvula de pie en una posición mantiene constante la presión de aire entregada.
- ✓La aplicación máxima de los frenos no excederá la presión de los depósitos de aire.
- ✓Soltar la válvula de pie descarga el aire de aplicación por los puertos de escape hacia la atmósfera.
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Por qué se utilizan los frenos de aire
airbrakes Los sistemas de frenos de aire aplican mucha más fuerza que los sistemas de frenado hidráulicos, lo cual es necesario para soportar las cargas pesadas de los vehículos comerciales. También son más tolerantes a las pequeñas fugas que podrían causar una falla en un sistema hidráulico, porque el compresor genera más aire comprimido según sea necesario.
Reglas clave
- ✓Los frenos de aire aplican mayor fuerza que los frenos hidráulicos para manejar cargas comerciales pesadas
- ✓Los sistemas de frenos de aire son más tolerantes a las pequeñas fugas porque el compresor repone el aire
- ✓Los frenos de aire pueden detener de forma segura los vehículos comerciales pesados
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Aire comprimido y presión
airbrakes El aire se puede comprimir en un espacio más pequeño, lo que aumenta su resistencia y crea presión que se convierte en fuerza mecánica para aplicar los frenos. La presión se mide como fuerza por unidad de área, por ejemplo, libras por pulgada cuadrada (p.s.i.) o kilopascales (kPa).
Reglas clave
- ✓Una fuerza de 10 libras aplicada sobre una pulgada cuadrada equivale a 10 p.s.i. o 68,9 kPa
- ✓Cuanto mayor sea la presión del aire, mayor será la fuerza ejercida para aplicar los frenos
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Multiplicación de fuerza y el ajustador de holgura
airbrakes La fuerza en la rueda para detener el vehículo es mucho mayor que la fuerza aplicada al pedal del freno. El ajustador de holgura actúa como una palanca, lo que proporciona multiplicación de fuerza (ventaja mecánica), y también compensa el desgaste de los frenos. Los camiones y autobuses más pesados necesitan más ventaja mecánica que los automóviles.
Reglas clave
- ✓El ajustador de holgura actúa como una palanca para multiplicar la fuerza de frenado y compensar el desgaste de los frenos
- ✓La ventaja mecánica es una forma de multiplicación de fuerza necesaria para los vehículos pesados
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Tamaños y fuerza de las cámaras de aire
airbrakes Las cámaras de aire se fabrican en una variedad de tamaños para adaptarse a la capacidad del eje, de modo que ningún eje quede subfrenado o sobrefrenado. Una cámara común Tipo 30 tiene 30 pulgadas cuadradas de área efectiva de diafragma y produce una gran fuerza a la presión del sistema.
Reglas clave
- ✓Una cámara Tipo 30 accionada con 100 p.s.i. (690 kPa) desarrolla una fuerza de varilla de empuje de 3,000 libras
- ✓Las cámaras de aire van del Tipo 9 (9 pulg²) al Tipo 36 (36 pulg²) para adaptarse a la capacidad del eje
- ✓Las paradas normales suelen utilizar menos de 20 p.s.i. (138 kPa) de presión de aplicación
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Cámaras de freno de carrera larga vs. cámaras regulares
airbrakes Muchos sistemas de frenos de aire nuevos utilizan cámaras de freno de carrera larga, que tienen una carrera de la varilla de empuje más larga que las cámaras estándar. Se pueden identificar visualmente mediante marcas específicas.
Reglas clave
- ✓Las cámaras de carrera larga tienen una carrera de la varilla de empuje más larga que las cámaras estándar
- ✓Las cámaras de carrera larga se pueden identificar por puertos de entrada de forma cuadrada y/o placas de identificación de forma trapezoidal en un perno de abrazadera
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Función del compresor de aire
airbrakes El compresor aspira aire atmosférico, lo comprime y lo bombea a un depósito de suministro. Está montado en el motor y es accionado por este (mediante engranajes o una correa), y funciona siempre que el motor está en marcha. Funciona con carreras de admisión y compresión, como un motor de automóvil.
Reglas clave
- ✓El compresor funciona siempre que el motor está en marcha
- ✓Todos los camiones utilizan compresores de aire de tipo pistón con uno, dos o cuatro cilindros
- ✓El aire sale del compresor a más de 204 °C (400 °F) a 120 p.s.i. (827 kPa)
- ✓El compresor debe generar presión de 50 a 90 p.s.i. en tres minutos a ralentí rápido (1,000–1,200 r.p.m.)
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Ventajas de los sistemas de frenos de aire
airbrakes Los sistemas de frenos de aire utilizan una fuerza mayor que los sistemas hidráulicos, toleran mejor las fugas pequeñas y pueden detener de forma segura vehículos comerciales pesados. Un compresor genera aire comprimido adicional según sea necesario.
Reglas clave
- ✓Los frenos de aire utilizan una fuerza mucho mayor para aplicar los frenos que los sistemas hidráulicos, necesaria para cargas pesadas.
- ✓Los frenos de aire toleran mejor las fugas pequeñas porque el compresor genera más aire según sea necesario.
- ✓Los frenos de aire generan más fuerza de frenado que los frenos hidráulicos.
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Aire comprimido y fuerza
airbrakes El aire se puede comprimir en un espacio más pequeño, lo que aumenta su resistencia y crea presión. Esta presión se convierte en fuerza mecánica para aplicar los frenos. La presión se mide en p.s.i. o kPa.
Reglas clave
- ✓10 p.s.i. equivalen a 68.9 kPa; 100 p.s.i. equivalen a 690 kPa
- ✓Cuanto mayor sea la presión del aire, mayor será la fuerza ejercida sobre una superficie
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Cámaras de carrera larga vs cámaras de carrera normal
airbrakes Muchos sistemas nuevos de frenos de aire utilizan cámaras de freno de carrera larga, que tienen una carrera de la varilla empujadora más larga que las cámaras estándar y se pueden identificar por su forma.
Reglas clave
- ✓Las cámaras de carrera larga tienen una carrera de la varilla empujadora más larga que las cámaras estándar
- ✓Las cámaras de carrera larga se pueden identificar por orificios de admisión de forma cuadrada y/o una placa de identificación en forma de trapecio en un perno de la abrazadera
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Tamaños y presión de las cámaras de aire
airbrakes Las cámaras de aire vienen en una variedad de tamaños para adaptar la fuerza de frenado a la capacidad del eje. Aunque las presiones del sistema son de 100 p.s.i. o más, se utiliza una presión mucho menor para las frenadas normales.
Reglas clave
- ✓La cámara tipo 30 de abrazadera tiene 30 pulgadas cuadradas de área efectiva del diafragma y es la más común en ejes motrices y de remolque.
- ✓Las cámaras van desde el tipo 9 (9 pulgadas cuadradas) hasta el tipo 36 (36 pulgadas cuadradas) para adaptarse a la capacidad del eje.
- ✓Las frenadas normales suelen usar menos de 20 p.s.i. (138 kPa) de presión de aplicación.
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Enfriamiento, lubricación y suministro de aire del compresor
airbrakes Para evitar el sobrecalentamiento, los compresores se enfrían mediante la circulación del refrigerante del motor o mediante enfriamiento por aire. El aceite lubrica y ayuda a enfriar las piezas móviles, por lo general desde el suministro de aceite del motor. Se requiere aire limpio suministrado a través de un filtro de aire para un funcionamiento adecuado.
Reglas clave
- ✓Los compresores se enfrían mediante la circulación del refrigerante del motor o mediante enfriamiento por aire
- ✓Verificar que el compresor tenga suministro suficiente de aceite para la lubricación y el enfriamiento
- ✓Se debe revisar el filtro de aire con regularidad para asegurarse de que no esté obstruido
- ✓Verificar la tensión de la correa: si se hunde más del doble del ancho de la correa, ajústela