Funcionamiento Detallado de Embragues, Convertidores de Par y Sistemas Hidráulicos

Componentes y Sistemas Mecánicos e Hidráulicos

Latiguillo Rotativo

En la entrada del motor rotativo, el diámetro del latiguillo es más pequeño porque el fluido entra con más presión para hacerlo girar. A la salida, el diámetro del latiguillo es más ancho porque el fluido sale con menos presión.

Tensado Automático o Embrague Autoajustable

Con un uso considerable del embrague, el diafragma puede adquirir una forma cónica. Esto provoca que el pedal se encuentre más elevado y la presión ejercida sobre el disco sea menor. Como resultado, el plato de presión podría no separarse completamente del disco de fricción.

Convertidor de Par

Componentes Principales:

Bomba: Unida al cigüeñal del motor.
Reactor (Estator): Generalmente fijo o con un embrague unidireccional; no gira solidario inicialmente.
Turbina: Unida al eje de entrada de la caja de cambios.

Fases de Funcionamiento:

Fase de Arranque (Multiplicación de Par): Cuando el vehículo arranca, la bomba (impulsada por el motor) lanza aceite mediante fuerza centrífuga hacia la turbina y el reactor. El reactor redirige el flujo de aceite de vuelta a la bomba, aumentando considerablemente el par transmitido a la turbina. En esta fase, el aumento de par es muy elevado.
Fase de Aceleración: A medida que el vehículo coge velocidad, la bomba sigue enviando aceite. El reactor continúa redirigiendo el flujo para aumentar el par, pero este aumento es menor que en la fase de arranque. El aceite sale del reactor hacia la turbina, transmitiendo la fuerza al eje primario de la caja de cambios.
Fase de Acoplamiento (Embrague Hidráulico): A velocidades más altas, la velocidad de la turbina se acerca a la de la bomba. El flujo de aceite cambia y el reactor, en muchos diseños, empieza a girar libremente (si tiene embrague unidireccional) o deja de multiplicar el par. El convertidor actúa de forma similar a un embrague hidráulico, transmitiendo el par con un deslizamiento mínimo (aproximadamente 2-3%). En algunos sistemas modernos, un embrague de bloqueo (lock-up) puede acoplar mecánicamente la bomba y la turbina para eliminar completamente el deslizamiento.

Problemas Comunes del Embrague

El Embrague No Libera Correctamente

Defectos en el sistema de accionamiento: Palanca de desembrague rota, fugas en la bomba, bombín o tuberías, aire en el sistema hidráulico, etc.
Mal ajuste o cotas fuera de tolerancia.
Problemas en el disco: Estriado del buje oxidado, forro agarrotado por oxidación, forro suelto o roto.
Problemas en el plato de presión: Plato roto, ballestines deformados o rotos, lengüetas del diafragma desgastadas, carcasa deformada.
Collarín de empuje agarrotado.

El Disco de Embrague Patina

Fuerza de presión demasiado baja: Puede deberse a un error en el circuito hidráulico (fuga, falta de líquido) o un diafragma debilitado.
Valores de fricción bajos: Causado por desgaste excesivo de los forros o contaminación por aceite o grasa (por ejemplo, debido a un retén defectuoso que debería reemplazarse junto con el disco).
Inadecuada regulación del pedal del embrague (sin juego libre).

Otras Averías Comunes del Embrague

Da tirones (vibraciones): Forros contaminados, alabeo del disco o plato, montaje incorrecto.
Dureza en el pedal: Problemas en el sistema de accionamiento (cable, hidráulico), diafragma endurecido.
Ruidos: Collarín de empuje desgastado, muelles del disco rotos, problemas en el volante bimasa.
Las velocidades rascan al cambiar: El embrague no libera completamente (ver causas arriba).

Componentes Hidráulicos y Neumáticos

Regulador de Presión

Permite ajustar la presión de salida deseada mediante un tornillo, independientemente de la presión de entrada. La membrana interna se deforma según la presión de salida: si hay sobrepresión, restringe el paso; si hay deficiencia de presión, permite que un muelle abra más el paso de fluido. Al variar la acción del muelle sobre la válvula, se regula el caudal para estabilizar la presión de salida.

Acumuladores Hidráulicos: Tipos

De peso: La presión del fluido almacenado debe vencer la fuerza ejercida por un peso situado sobre un pistón o vástago.
De resorte: La presión del fluido debe superar la fuerza ejercida por un muelle.
De pistón: Un pistón separa dos cámaras. Una cámara contiene el fluido hidráulico y la otra (cámara superior) está precargada con gas (generalmente nitrógeno) a presión. El fluido debe vencer la presión del gas.
De membrana: Similar al de pistón, pero utiliza una membrana elástica para separar el fluido del gas (nitrógeno).
De vejiga: Similar al de membrana, pero emplea una vejiga (una especie de bolsa elástica) que contiene el gas y se comprime o expande dentro del cuerpo del acumulador lleno de fluido.

Cilindro de Impacto (Neumático)

Inicialmente, el aire entra presurizando tanto la cámara trasera (A) como la cámara delantera (B), manteniendo el émbolo en reposo. Cuando se alcanza la presión adecuada en la cámara (A) actuando sobre la superficie mayor del émbolo, la cámara (B) se evacua rápidamente a la atmósfera. Esta diferencia de presión provoca un movimiento muy rápido del émbolo en la dirección de avance (Y).

Válvula de Escape Rápido (Neumática)

Su función es evacuar el aire de un actuador (como un cilindro) directamente a la atmósfera lo más rápido posible, en lugar de hacerlo retroceder por la línea de suministro. Esto aumenta significativamente la velocidad de retorno del cilindro.

Válvulas en Circuitos Proporcionales

Suelen ser válvulas de corredera con sellado metal-metal. Un solenoide proporcional actúa contra un muelle, que se encarga del retroceso. La posición de la corredera, y por tanto el caudal o la presión regulada, es proporcional a la señal eléctrica enviada al solenoide.

Materiales y Conceptos Adicionales

Materiales de los Forros de Embrague

Los materiales utilizados para los forros de fricción del disco de embrague incluyen:

Orgánicos
Carbocerámicos
Kevlar
Metálicos (sinterizados)
Híbridos (combinaciones)

Diferencia entre Regulador y Limitador de Presión

Válvula Reguladora: Mantiene una presión constante y estable en una parte del circuito, independientemente de las fluctuaciones de la presión de entrada (siempre que esta sea superior a la regulada).
Válvula Limitadora (de seguridad o alivio): Protege el circuito contra sobrepresiones. Se abre y descarga el exceso de fluido (a tanque o a otra línea) solo cuando la presión supera un valor preestablecido.

Diferencia entre Bomba y Motor Hidráulico

Bomba: Convierte energía mecánica (giro) en energía hidráulica (presión y caudal).
Motor Hidráulico: Convierte energía hidráulica (presión y caudal) en energía mecánica (giro).

Cavitación

Es un fenómeno perjudicial que puede ocurrir en las bombas hidráulicas (y a veces en otros componentes). Se produce cuando la presión del fluido en alguna zona (típicamente la aspiración de la bomba) cae por debajo de su presión de vapor, formando burbujas de vapor. Estas burbujas colapsan violentamente al llegar a zonas de mayor presión, causando:

Funcionamiento deficiente
Pérdida de presión y rendimiento
Ruido y vibraciones
Desgaste acelerado y erosión de los componentes

Nota: La aspiración de aire externo es un problema diferente (aeración), aunque a veces se confunde con la cavitación o puede agravarla. Causas comunes de cavitación incluyen velocidad excesiva del fluido, bajo nivel en el depósito, aceite demasiado viscoso, o una línea de aspiración restringida.

Funcionamiento del Sistema de Accionamiento del Embrague

Existen varios sistemas para transmitir la fuerza del pedal al mecanismo de desembrague:

Por Varillaje: La fuerza aplicada al pedal se transmite mediante un sistema de palancas y varillas a la horquilla o palanca de desembrague. La relación de palanca reduce el esfuerzo necesario (típicamente 3:1 o 4:1).
Por Cable: Similar al anterior, pero utiliza un cable de acero dentro de una funda para transmitir el movimiento.
Hidráulico: Al pisar el pedal, se acciona un cilindro maestro (bomba) que envía fluido a presión a través de una tubería hasta un cilindro esclavo (bombín), el cual mueve la horquilla o palanca de desembrague.
Automático/Automatizado: No hay pedal de embrague. Una unidad de control electrónica gestiona un actuador (eléctrico o electrohidráulico) que realiza las acciones de embragar y desembragar automáticamente.

Tipos de Sistemas de Embrague

Bidisco (o Multidisco): Consta de dos o más discos de fricción. Se utilizan en aplicaciones donde se requiere transmitir un par motor y una potencia muy elevados (competición, vehículos industriales).
Embrague Seco: Es el tipo más común en automóviles con caja manual. Funciona en seco (al aire). El término «doble» puede referirse a un bidisco o a los embragues dobles de cajas automatizadas.
Embrague Seco en Caja Automática (Doble Embrague – DCT/DSG): Este sistema utiliza dos embragues secos (o a veces húmedos) independientes, uno para las marchas pares y otro para las impares. Permite preseleccionar la siguiente marcha, haciendo que el cambio sea extremadamente rápido.
Embrague con Mandos Separados: Se utiliza principalmente en vehículos agrícolas (tractores). Dispone de un embrague principal para la transmisión (caja de cambios) y otro embrague, a menudo accionado por la misma palanca o pedal en diferente recorrido, para la toma de fuerza (TDF).

Volante Motor Bimasa: Funcionamiento y Partes

Diseñado para absorber vibraciones torsionales del motor, especialmente en diésel y motores de alta compresión.

Masa Primaria: Conectada al cigüeñal.
Masa Secundaria: Conectada al disco de embrague y al eje primario de la caja de cambios. Permite absorber oscilaciones y vibraciones.
Sistema de Amortiguación: Compuesto por muelles helicoidales o resortes en forma de arco situados entre las dos masas, que absorben las oscilaciones y vibraciones torsionales.
Buje Estriado: En la masa secundaria, para la transmisión de fuerza al eje primario.
Rodamiento (o Cojinete de Deslizamiento): Permite el giro relativo entre la masa primaria y secundaria. Suele ser un rodamiento de bolas o un casquillo.
Posibles Rejillas/Aletas: Pueden existir para ayudar a la disipación del calor generado por el embrague, ubicadas entre las masas.

Filtro de Aceite en Sistemas Hidráulicos

Filtro en la Línea de Presión: Situado después de la bomba. Debe ser robusto y resistente para soportar la alta presión generada. Filtra las partículas que salen de la bomba antes de que lleguen a los componentes sensibles (válvulas, actuadores). Suelen ser más costosos.
Filtro en la Línea de Aspiración: Situado antes de la bomba, entre el depósito y la bomba. Protege la bomba filtrando las partículas contenidas en el aceite del depósito. Debe tener baja restricción al flujo para evitar la cavitación en la bomba.
Filtro en la Línea de Retorno: Situado en la línea que devuelve el aceite al depósito. Filtra el aceite antes de que vuelva al tanque, eliminando partículas generadas por el desgaste en el sistema.