Tecnología de Embragues: Funcionamiento, Tipos y Componentes en Transmisiones Industriales

Introducción a los Sistemas de Embrague

Misión del Embrague

La misión principal del embrague es transmitir la potencia del motor a la caja de cambios de forma progresiva, permitiendo el acoplamiento y desacoplamiento del motor y la transmisión.

Características Clave de los Embragues

• Buena resistencia mecánica: Capacidad para soportar esfuerzos y cargas sin deformarse o romperse.
• Elevada resistencia térmica: Aptitud para disipar el calor generado por la fricción sin perder sus propiedades.
• Gran adherencia: Propiedad de los materiales de fricción para asegurar un acoplamiento eficiente.
• Progresión y elasticidad: Habilidad para transmitir el par de forma suave y gradual, absorbiendo vibraciones.

Conceptos Fundamentales del Embrague

Par Motor Soportado

Es el momento de giro o par motor máximo que el motor proporciona al embrague y que este debe ser capaz de gestionar.

Fuerza de Empuje

La fuerza que el plato de presión ejerce sobre el disco del embrague para lograr el acoplamiento.

Fuerza Transmitida

La fuerza máxima que el embrague puede transmitir desde el motor hacia la transmisión.

Presión Máxima Admisible

La presión límite que los materiales de los discos pueden soportar sin deteriorarse o sufrir deformaciones permanentes.

Par Máximo Transmitido

El par máximo que el embrague puede transmitir al aplicar una fuerza en un punto específico de su superficie de fricción.

Tipos de Embragues en Tecnología Industrial

Embrague por Fricción

Los embragues por fricción son los más comunes y se basan en la interacción de superficies para transmitir el par.

1. Seco:
   • Disco único: El más extendido en vehículos ligeros.
   • Bidisco: Utilizado en aplicaciones de mayor par.
   • De cono: Menos común, pero ofrece un acoplamiento suave.
2. Bañado en aceite:
   • Multidisco: Frecuente en transmisiones automáticas y motocicletas, donde el aceite ayuda a la refrigeración y suavidad.

Embrague de Fricción de Disco

Consiste en interponer un disco entre dos platos planos (el volante de inercia y el plato de presión) que lo presionan. El objetivo es que el disco gire solidariamente con los platos, transmitiendo así el giro y el par motor a la caja de cambios.

Componentes Principales del Embrague de Fricción

1. Disco de embrague: Elemento de fricción que se acopla y desacopla.
2. Prensa (o plato de presión): Componente que ejerce la fuerza sobre el disco.
3. Diafragma o muelles: Encargados de aplicar la fuerza de presión.
4. Carcasa: Estructura que aloja y protege los componentes del embrague.
5. Collarín de empuje: Actúa sobre el diafragma para desacoplar el embrague.
6. Volante de inercia: Parte del motor que sirve como una de las superficies de fricción.

Sistemas de Accionamiento del Embrague de Fricción

1. Accionamiento manual: El conductor opera directamente el embrague.
2. Manual por palancas y varillas: Sistema mecánico tradicional.
3. Manual con cable: Utiliza un cable para transmitir el movimiento del pedal.
4. Accionamiento hidráulico: Emplea fluido hidráulico para mayor suavidad y menor esfuerzo.
5. Accionamiento hidroneumático: Combina sistemas hidráulicos y neumáticos, común en vehículos pesados.
6. Accionamiento automático: El embrague se gestiona sin intervención directa del conductor.

Averías Comunes del Embrague de Fricción

1. Desgaste del recubrimiento del disco: Reduce la capacidad de transmisión de par y provoca patinaje.
2. Regulación incorrecta del mecanismo de accionamiento: Puede causar un acoplamiento incompleto o un desacoplamiento deficiente.
3. Roturas en elementos mecánicos: Fallos en muelles, diafragma, o el propio disco.

Embrague Hidráulico

Este tipo de embrague es automático, lo que significa que el conductor no actúa sobre un pedal para su funcionamiento. Se utiliza principalmente en transmisiones automáticas.

Su principio de operación se basa en la transmisión del giro y el par motor a través de la fuerza que ejerce el aceite entre la bomba y la turbina. Cuando el volante de inercia gira, transmite este movimiento a la bomba, la cual impulsa aceite hacia la turbina.

Si las revoluciones son bajas, la fuerza del aceite es insuficiente para mover la turbina eficazmente. Sin embargo, al aumentar las revoluciones del motor, el aceite saldrá con mayor fuerza, haciendo girar la turbina y, consecuentemente, transmitiendo ese giro a la caja de cambios.

Convertidor de Par

El convertidor de par es un componente clave en los sistemas de transmisión automática, que no solo transmite el par, sino que también puede multiplicarlo.

Componentes Principales del Convertidor de Par

1. Bomba (o impulsor): Conectada al motor, impulsa el fluido.
2. Estator (o reactor): Elemento fijo que redirige el flujo de aceite para multiplicar el par.
3. Turbina: Conectada a la transmisión, recibe el impulso del fluido.
4. Embrague anulador (o de bloqueo): Permite un acoplamiento directo para mejorar la eficiencia a altas velocidades.

Funcionamiento por Fases del Convertidor de Par

1. Primera Fase (Bajas Revoluciones - Desacoplamiento): El aceite impulsado por la bomba hacia la turbina es insuficiente debido a las bajas revoluciones del motor. El aceite "resbala" y no transmite la fuerza de manera efectiva. En esta fase, el convertidor actúa como un embrague, desacoplando la fuerza del motor de la caja de cambios.
2. Segunda Fase (Aumento de Revoluciones - Multiplicación de Par): Al aumentar las revoluciones del motor, el aceite ejerce mayor fuerza, haciendo girar la turbina y transmitiendo el par. En este punto, el estator es crucial, ya que es capaz de redirigir el flujo de aceite para multiplicar el par que recibe, mejorando la eficiencia de la transmisión.
3. Tercera Fase (Acoplamiento Directo - Embrague Hidráulico): A medida que las revoluciones continúan aumentando, el convertidor reduce su factor de multiplicación (el estator deja de actuar como multiplicador de par). En esta fase, el convertidor se comporta más como un embrague hidráulico directo, transmitiendo el par de forma más lineal y eficiente, a menudo con la ayuda del embrague anulador.

Embrague Electromagnético

Este tipo de embrague utiliza campos electromagnéticos para acoplar o desacoplar la transmisión de potencia, ofreciendo un control preciso y suave sin contacto mecánico directo en su fase inicial.