Parámetros Clave y Cálculo de Embragues y Frenos Industriales

Parámetros del Embrague y Freno

La selección y el diseño de embragues y frenos industriales dependen de una serie de parámetros críticos:

• El par torsional necesario para acelerar o desacelerar el sistema.
• El tiempo necesario para efectuar el cambio de velocidad.
• La frecuencia de accionamiento.
• La inercia de las piezas en rotación o traslación.
• El ambiente operativo del sistema (temperatura, humedad, presencia de contaminantes).
• La capacidad de disipación de energía del embrague o freno.
• El tamaño y la configuración física.
• El medio de accionamiento (mecánico, hidráulico, neumático, eléctrico).
• La duración y la confiabilidad esperadas del sistema.
• El costo y la disponibilidad de los componentes.

Cálculo de la Inercia

La relación fundamental para calcular el par necesario para la aceleración o desaceleración debido a la inercia es:

T = I * α

Donde:

• T: Es el par torsional aplicado.
• I: Es el momento de inercia de la masa de los componentes que se van a acelerar o desacelerar.
• α (alfa): Es la aceleración angular, es decir, la tasa de cambio de la velocidad angular con respecto al tiempo.

Absorción de Energía y Tiempo de Respuesta

A) Absorción de Energía en un Freno o Embrague

Cuando se utiliza un freno para detener un objeto giratorio, o un embrague para acelerarlo, la energía debe transmitirse a través de las superficies de fricción. En estas superficies se genera calor, lo que tiende a aumentar la temperatura de la unidad. Naturalmente, el calor se disipa de la unidad al ambiente.

B) Tiempo de Respuesta

El término tiempo de respuesta indica el tiempo que requiere la unidad para cumplir su tarea después de iniciada la acción por la aplicación de una corriente eléctrica, presión de aire, fuerza de resorte o fuerza manual. Los embragues y frenos comerciales pueden tener tiempos de respuesta desde unos pocos milisegundos (1/1000 s) para aparatos pequeños, como un transportador.

Propiedades Adecuadas en los Materiales de Fricción

Los materiales de fricción son cruciales para el rendimiento y la durabilidad de los embragues y frenos. Las propiedades ideales incluyen:

1. Deben tener un coeficiente de fricción relativamente alto cuando funcionan contra los materiales acoplados en el sistema. No siempre el coeficiente de fricción más alto es la mejor opción, ya que un acoplamiento suave a menudo se beneficia de una fuerza o par torsional de fricción moderados.
2. El coeficiente de fricción debe ser relativamente constante dentro del intervalo de presiones y temperaturas de funcionamiento, para que pueda esperarse un funcionamiento confiable y predecible.
3. Los materiales deben tener buena resistencia al desgaste para asegurar una larga vida útil.
4. Los materiales deben tener compatibilidad química con sus componentes acoplados para evitar degradación o corrosión.
5. Se debe reducir al mínimo los riesgos ambientales asociados con los materiales (por ejemplo, toxicidad, generación de polvo perjudicial).