Danny

Hoy acaba un especial. Valga la redundancia, pues se trata de un especial muy especial. No sólo se acaba un artículo fantástico, sino que además se acaba el que es, y será probablemente mucho tiempo, el artículo más largo de 8000vueltas. De hecho me atrevo a decir que se trata del artículo más largo y completo de cualquier blog de características parecidas a las de 8000vueltas. Me enorgullece decir que, aunque no es obra de los redactores habituales, ha sido escrito por un gran amigo nuestro: Vicente Pechuan. Un entendido en embragues, ingeniería y coches de competición.
Sólo quería despedir este artículo como se merece, y animaros a que dejéis vuestras impresiones del mismo ya que ha sido dividido en demasiados posts como para comentarlos uno a uno.
5. Tendencias futuras en competición.
Es la competición automovilística la que ha introducido a lo largo de la historia la mayoría de las grandes innovaciones que posteriormente se han ido adoptando en los automóviles de calle. Por tanto, es relativamente sencillo conocer los materiales “del mañana” en la automoción urbana, pero no lo es tanto cuando se trata de la propia competición.
En esta sección se pretende trazar unas breves pinceladas acerca de lo que podría encontrarse, en cuanto embragues de competición se refiere, en un futuro próximo.

5.1. Materiales futuros.
En aquellas competiciones de muy alto nivel donde el coste es secundario, principalmente la Fórmula 1, se utilizan materiales que congregan lo más avanzado de las diferentes disciplinas de la ciencia de materiales: metalurgia, procesos de fabricación, tribología… Son los llamados materiales “de la era espacial”. El material de fricción utilizado en la F1 es el kevlar, si bien, muy probablemente, entremezclado con fibras de otros componentes que son un secreto muy bien guardado. De hecho, el futuro de los forros de tipo kevlar es entremezclar las fibras de este componente con otro tipo de fibras capaces de dotar al conjunto de características especiales. Alguna de esas fibras son el nomex, material ignífugo, para permitir la resistencia a temperaturas más elevadas. Es de hecho la temperatura el mayor problema a solventar en los embragues de fricción. Las capacidades de par a transmitir son actualmente suficientes en estos materiales de última generación, así como la resistencia a presiones elevadas, pero el sobrecalentamiento y quemado es un problema a evitar, siendo la principal causa de fallo de estos sistemas en la competición. Los metales sinterizados permiten soportar temperaturas muy elevadas, pero su actuación es extremadamente poco progresiva y por tanto inadecuada en muchas disciplinas, como por ejemplo la F1, donde se necesita cierta progresividad en la aceleración desde parado y en marchas bajas para no provocar el derrape y desgaste de las ruedas. La sinterización de metales con otros componentes que doten al disco de embrague de cierta capacidad de deslizamiento antes de la unión solidaria es uno de los caminos de futuro.

Los materiales cerametálicos, que aúnan las capacidades de resistencia térmica de las cerámicas y los metales como el hierro, sinterizados en forma de fibras y entrelazadas en fibra de kevlar con algún otro componente son un posible paso futuro hacia la mejora de unos componentes que, por otra parte, ya cumplen actualmente de manera muy adecuada con los requisitos demandados.
Por lo visto arriba, las evoluciones futuras parece que se encaminan a la mezcla de varios componentes, cada uno con unas cualidades particulares, para dotar al forro de las características de resistencia térmica, desgaste y resistencia a presión deseadas. Es algo que ya viene realizándose desde hace tiempo, si bien los materiales de que se dispone son cada vez más avanzados.
Vídeo de un test de un embrague de F1:


5.2. Sistemas de embrague alternativos.
Los embragues de fricción son los más utilizados en competición porque son los de menor peso, los que permiten transmitir mayores pares de modo abrupto y por su relativa sencillez. Su limitada vida útil bajo requerimientos muy intensos no suele suponer una limitación por poder cambiarse éstos tras un número reducido de kilómetros. El resto de embragues disponibles actualmente no son capaces de cumplir los requisitos de alta demanda y bajo peso de la mayoría de disciplinas de competición actuales.
Sin embargo, la tecnología de embrague de fricción parece haber tocado techo, y no se prevé el desarrollo de materiales futuros que permitan mejoras sustanciales en el comportamiento general del proceso de fricción. Tampoco hay un material de forro de embrague que sea óptimo en todos los requerimientos: durabilidad, progresividad, resistencia a altas temperaturas y elevadas presiones de contacto y coeficiente de rozamiento constante en todo el rango de trabajo. Todos aquellos que presentan un buen comportamiento ante alguno de los requerimientos nombrados son inadecuados bajo la perspectiva de otros.
Quizá el paso siguiente es un cambio radical en la tecnología de embrague que, a grandes rasgos, lleva intacta cien años.
Un posible embrague, que funcione aprovechando las capacidades de control computacional actuales, es el electromagnético de imanes de inducción. En él, el eje proveniente del motor se aloja en el interior de una serie de aros exteriores conectados al eje primario que va a la caja de cambios. En el eje motor se alojan una serie de imanes permanentes que, por interacción con los imanes de inducción situados en dichos aros exteriores, provoca que éstos giren a la misma velocidad. Disminuir la carga eléctrica hacia los imanes de inducción provoca que éstos pierdan fuerza, y su capacidad de seguir el movimiento de los imanes permanentes del eje motor se ve mermada, produciéndose el desacople de las velocidades angulares del eje motor y del primario, conectado a los imanes de inducción. La progresividad en la pérdida de imantación regula la progresividad en el acople o desacople de ambos ejes.
Este sistema elimina la necesidad de utilizar materiales rozantes. No existe desgaste alguno y la progresividad puede controlarse a placer en función de las necesidades instantáneas.
6. Fallos típicos del sistema de embrague de fricción.
En este punto se detallan los principales fallos del sistema de embrague tratado en este trabajo, tanto del material de fricción como de otros componentes, así como las posibles causas y el comportamiento anormal que el conductor o piloto puede detectar.
6.1. Fallos en el material de fricción de los discos de embrague.

Embrague quemado.
El término “quemar el embrague” es bien conocido por todos aquellos con conocimientos moderados de automoción. Sucede en la mayoría de los casos cuando el pedal del embrague se mantiene en una posición en la que el disco de embrague no se encuentra totalmente presionado contra el volante motor y el plato de presión. En estas circunstancias, el volante motor fricciona contra el material de fricción del disco de embrague de un modo continuado, sobrecalentándolo. Este proceso sostenido provocará no solo un olor muy característico, sino un desgaste inaceptable del material de fricción. Ésto puede suceder inintencionadamente con el mal hábito de mantener el pie apoyado sobre el pedal de embrague en conducción normal. Esa ligera presión puede ser suficiente para liberar en pequeña medida el muelle de diafragma y ocasionar la pérdida de adherencia y la fricción continuada.
El uso excesivamente intenso, con continuas aceleraciones en parado y reducciones violentas a marchas inferiores también produce el desgaste prematuro del material.
Un embrague quemado queda totalmente inutilizado para su uso.

Embrague que patina.
Es otro término muy al uso. Se trata de un embrague que tiene un problema mecánico. Bien el muelle de diafragma ha perdido fuerza y no puede aplicar la presión suficiente al disco de embrague o, más probablemente, el material de fricción presenta un desgaste excesivo. En cualquier caso, el disco de embrague no fricciona adecuadamente contra el volante motor.
El comportamiento anormal más obvio en vehículos con embrague que patina es que, en aceleraciones a altas cargas o en pendientes, se observa un aumento de las revoluciones que no se acompaña por un aumento en la velocidad. Ésto se produce porque el eje del motor, efectivamente, se revoluciona, pero el aumento de velocidad angular no se transmite a las ruedas por el resbalamiento de la unión entre el volante motor y el disco de embrague.
6.2. Fallos en otros componentes.
Todos los componentes del embrague están sometidos a fuertes cargas torsionales y de compresión, pudiéndose generar fallos por no soportar estos, en algún punto, tales esfuerzos.
En la mayoría de los casos, el fallo se presenta como destructivo, obteniéndose una inmediata pérdida de las prestaciones del sistema.
Son típicas roturas en el estriado de la maza de presión, alguno de los amortiguadores del disco de embrague, alguna lengüeta del diafragma o alguno de los rodamientos del sistema. Estas roturas se producen por un diseño y dimensionado inadecuado, por un defecto en el montaje o por un uso excesivamente duro.
Por otra parte, un hábito típico de conducción, consistente en mantener, en parado (por ejemplo en un semáforo) el pedal de embrague apretado y la primera marcha engranada, carga el cojinete de embrague en exceso, reduciendo su vida y pudiendo causar ruido.
La selección de una marcha excesivamente superior causa cargas excesivas en disco de embrague y puede dañarlo o dañar por torsión los muelles de disco.
Por último, la carga excesiva del vehículo puede provocar la rotura de componentes como los rodamientos o el disco de embrague.
7. Bibliografía.
Libros consultados.
Ingeniería del automóvil. Sistemas y comportamiento dinámico.
P. Luque, D. Álvarez, C. Vera. Ed: Thomson.
Materiales compuestos I.
Antonio Miravete.
Páginas web consultadas.
http://www.roymech.co.uk
http://www.tribco.com
http://www.protecfriction.com
http://www.allfrictions.com
http://www.carbibles.com
http://www.lukclutch.com
http://www.uucmotorwerks.com
http://www.geocities.com/sadocar2
http://www.arpem.com
http://www.emc.uji.es
http://www.answers.com
http://www.f1network.net
http://www.strucplam.com.ar
http://www.lukprogold.com
Así acaba un especial que se quedará en las retinas de nuestros lectores. Espero que haya sido de vuestro interés, y que se divulgue este artículo lo máximo posible, porque pienso que sinceramente: vale la pena. Para ver las otras parte podéis consultar el índice de Materiales de fricción empleados en los discos de embrague.
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Tracción total: descripción, catalogación y análisis (1 de 2)



Diferenciales de deslizamiento limitado, una visión general (1 de 2)


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Fuente: 8.000 Vueltas
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