¿Cuánto aire usa un camión al frenar?

Una aplicación firme y completa del freno de servicio en un tractocamión de cinco ejes típico consume aproximadamente 1 a 3 pies cúbicos de aire libre y baja la presión del depósito unos 10 a 15 psi. Las aplicaciones de conducción normales — 10 a 25 psi en el pedal — cuestan mucho menos, a menudo un tercio de eso o menos. Como un sistema totalmente cargado se sitúa cerca de 120 psi y tiene un volumen de depósito muchas veces mayor que el de las propias cámaras de freno, los tanques siguen conteniendo aire suficiente para varias aplicaciones completas más incluso si el compresor deja de producir aire por completo.

Qué consume realmente el aire en una aplicación

Los frenos de aire son un sistema neumático: pisar el pedal llena el lado de servicio de cada cámara de freno, más toda la tubería de suministro entre las válvulas relé y esas cámaras. El volumen llenado está determinado por cuánto recorre cada vástago antes de que las balatas toquen el tambor, no por la fuerza con que se pisa. La presión determina la fuerza y la masa de aire consumida; la carrera determina el volumen.

Volumen desplazado aproximado por cámara, usando el área efectiva del diafragma y una carrera realista en servicio:

Diez cámaras en un tractor de tres ejes y un remolque de dos ejes pueden sumar entre 400 y 550 pulgadas cúbicas de volumen de cámara, y las líneas de suministro pueden añadir otro 30 a 60 por ciento en una combinación larga. Llenar eso a, digamos, 60 psi manométricos significa mover del orden de 1,5 a 2,5 pies cúbicos de aire libre. En una aplicación ligera de 15 psi ocurre la misma carrera, pero la masa de aire extraída de los tanques es mucho menor.

Por eso el ajuste de frenos se manifiesta como un problema de aire. Las cámaras con carrera larga en ajustadores automáticos que superan su límite de reajuste desplazan más volumen en cada aplicación, así que el compresor trabaja más en un descenso de montaña de lo que debería. El ajuste es un problema de suministro de aire antes de ser un problema de distancia de frenado.

Por qué una aplicación completa solo baja el manómetro 10-15 psi

En Estados Unidos, la FMVSS 121 exige que el volumen combinado de los depósitos de servicio y suministro sea al menos doce veces el volumen combinado de todas las cámaras de freno de servicio. Esa proporción es la razón completa por la que los frenos de aire permiten frenadas repetidas.

Hagamos la aritmética en un sistema idealizado de 12:1 cargado a 120 psi, que son unos 135 psi absolutos. Se abren las cámaras hacia los tanques y ese mismo aire ahora llena trece partes en lugar de doce. La presión absoluta se asienta cerca de 125 psi, lo que equivale aproximadamente a 110 psi en el manómetro, una caída de unos 10 psi para una aplicación completa. Los sistemas reales pierden un poco más por el volumen de la tubería, la temperatura y el suministro del remolque, así que 10 a 15 psi es la cifra honesta de campo.

Siguiendo esa lógica se puede ver cuántas aplicaciones quedan en reserva si el compresor deja de entregar aire:

A unos 60 psi se activan la luz y la alarma de baja presión de aire, y a medida que la presión sigue cayendo hacia la banda de 20 a 45 psi los frenos de resorte se aplican por sí solos. Esas aplicaciones de reserva existen para lograr detenerse en el arcén, no para llegar a la siguiente salida.

Todo lo demás que consume aire

El frenado de servicio a menudo no es el mayor consumidor en un camión de trabajo. Según la configuración, los mismos tanques alimentan:

• Purga del secador de aire — cada corte del regulador vuelca el volumen de purga a la atmósfera, así que más ciclos significan más aire desperdiciado
• Suspensión de aire — las válvulas niveladoras purgan y rellenan constantemente en terreno irregular y en cada muelle de carga
• Suspensión de cabina y asiento, bocinas de aire y actuadores de HVAC
• Aire de cambio de transmisión en cajas de rango y desdobladoras
• Cargas auxiliares — controles de toma de fuerza, quintas ruedas deslizantes, compuertas de volcado, elevadores de eje tag, embragues de ventilador accionados por aire
• Fugas, que en una combinación más antigua con frecuencia superan a todo lo anterior junto

Debido a esa demanda compartida, la disposición de tanques mantiene un tanque de suministro (húmedo) antes de los tanques de servicio primario y secundario, con válvulas de protección para que un fallo en un accesorio no pueda vaciar los circuitos de freno.

Suministro del compresor y ciclo de trabajo

Los compresores de vehículos pesados suelen estar clasificados en la categoría de 12 a 30 CFM a la velocidad de motor regulada, aunque existen unidades más pequeñas y mucho más grandes. El regulador carga el compresor alrededor de 100 a 110 psi y lo descarga alrededor de 120 a 135 psi, así que la unidad solo bombea hacia los tanques parte del tiempo.

La métrica útil es el ciclo de trabajo: el porcentaje del tiempo de funcionamiento que el compresor pasa realmente generando aire. Un sistema hermético y correctamente especificado suele situarse cómodamente por debajo de aproximadamente el 25 por ciento. Un ciclo de trabajo sostenido por encima de esa banda es la causa clásica de altas temperaturas de descarga, acumulación de carbón en la línea de descarga y arrastre de aceite hacia el secador y los tanques. Instalar un compresor más grande para solucionarlo es tratar el síntoma.

Cómo saber si tu camión está usando demasiado aire

Dos mediciones separan el consumo normal de una falla. La primera es la fuga. Con el motor apagado, el vehículo calzado y la presión alrededor de 90 psi, observa los manómetros durante un minuto:

La segunda es el llenado. Con el motor a ralentí rápido, la presión debería subir de unos 85 a 100 psi en aproximadamente 45 segundos en un sistema doble sano; la FMVSS 121 fija un requisito más estricto de 25 segundos a la velocidad de motor regulada máxima. Un llenado lento con una fuga aceptable apunta al compresor, la válvula de descarga o una línea de descarga restringida. Un llenado rápido con fuga excesiva apunta a la tubería, y la solución es aislar la fuga circuito por circuito en lugar de reemplazar piezas por sospecha.

Regla práctica: si el compresor cicla más de un par de veces por milla de conducción constante en carretera, hay una fuga o un accesorio atascado, no un problema de consumo de aire causado por el frenado.

Consejos prácticos para conductores y flotas

Usa el freno de motor o el retardador para controlar la velocidad en pendientes, y reserva los frenos de servicio para aplicaciones medidas y firmes en lugar de un arrastre ligero continuo. Mantén los ajustadores automáticos dentro de especificación para que cada aplicación desplace solo el volumen para el que fue diseñada. Drena los tanques según el programa para que los depósitos contengan aire y no agua. Y trata cualquier cambio en el ritmo de ciclado — el intervalo esperado entre reentradas del regulador — como una alerta temprana que vale la pena investigar antes de que la alarma de baja presión tome la decisión por ti.