Embragues multidisco
Un embrague multidisco cuenta con una serie de discos (placas) dentro de un soporte. Los discos están conectados alternativamente, por un lado, al eje y, por otro, a un engranaje de giro libre montado sobre un cojinete en el eje. Supongamos que este eje es el eje de transmisión del motor; siempre que el motor esté en marcha, el eje girará constantemente. Cuando el embrague está desacoplado, el conjunto de discos conectado al eje también girará. El otro conjunto de discos, unido al engranaje de giro libre, permanecerá inmóvil; el engranaje no girará.
Los discos tienen una superficie de fricción. Cuando se aplica presión a un extremo de la pila de discos, ya sea mecánica o hidráulicamente, los discos se comprimen entre sí y se bloquean.
Conjunto de discos de embrague, con discos alternados conectados al eje y al engranaje de giro libre
Los discos fijos giran ahora junto con los discos conectados al eje; el engranaje de giro libre queda bloqueado al eje y gira. Cuando se suelta el embrague, un resorte u otro mecanismo separa los discos del embrague. El engranaje deja de girar con el eje y vuelve a girar libremente alrededor del eje.
Hay embragues separados para la marcha adelante y para la marcha atrás. Estos pueden montarse individualmente (por ejemplo, en muchas transmisiones Twin Disc), pero con frecuencia van montados en una estructura común con el mecanismo de accionamiento en el centro y los dos embragues uno a cada lado. Al mover la palanca de cambio en un sentido u otro se acciona uno u otro embrague (véase esta lección para una descripción detallada).
Disco de embrague conectado al eje mediante los dientes internos
Disco de embrague unido al engranaje de giro libre mediante los salientes situados en el exterior
Con el paso del tiempo, el material de fricción de los discos de embrague se desgasta. Si el mecanismo de accionamiento del embrague no compensa este desgaste, el embrague comenzará a patinar, momento en el que el desgaste se acelera rápidamente. Un embrague que patina genera una cantidad considerable de calor que puede llegar a deformar los discos. En resumen, el desgaste puede ser lento durante un periodo de tiempo considerable, pero una vez que alcanza un punto determinado, deja de ser lineal y los daños pueden producirse rápidamente. Es importante no dejar que el desgaste llegue a ese punto.
Los embragues también pueden patinar debido a ajustes mecánicos incorrectos, tanto en las transmisiones mecánicas como en las hidráulicas, y a la pérdida de presión de aceite en una transmisión hidráulica.
Embragues multidisco mecánicos
Analicemos el mecanismo del embrague de las pequeñas transmisiones mecánicas ZF/Hurth, muy utilizadas en los veleros. En el lateral de la transmisión hay una palanca de accionamiento. Esta cuenta con una especie de pasador accionado por un resorte que se aloja en una muesca cuando la transmisión está en punto muerto.
Cuando se pone una marcha (ya sea adelante o atrás), una palanca empuja un disco fijo situado en el extremo del conjunto de embrague correspondiente (adelante o atrás). Al otro lado de este disco hay una serie de ranuras cónicas con una bola de acero en cada una de ellas. Las bolas están en contacto con uno de los discos de embrague que está conectado al eje y gira con él. Cuando la palanca de accionamiento empuja el disco fijo contra el disco giratorio, las bolas se desplazan hacia arriba por las ranuras cónicas, lo que empuja el conjunto de discos de embrague y completa el cierre del embrague. Se requiere muy poco esfuerzo mecánico para iniciar el proceso. Hurth denomina a esto un sistema servoautomático.
El mecanismo del embrague de la transmisión recuperada
El mecanismo de activación se encuentra en el centro, con los conjuntos de discos de embrague de marcha adelante y marcha atrás a ambos lados. En estas fotos faltan el engranaje intermedio grande y el eje, que se encontrarían entre los dos engranajes de la izquierda en la foto anterior.
A medida que se desgastan los discos de embrague, la palanca de cambio situada en el exterior de la caja de cambios debe recorrer una mayor distancia para iniciar el proceso de acoplamiento. Si, por cualquier motivo, la palanca alcanza el límite de su recorrido, el embrague comenzará a patinar. Es fundamental que:
Si tiene una de estas transmisiones, ¡estos son todos los aspectos que debe comprobar!
Embragues multidisco hidráulicos
Un ejemplo muy sencillo de transmisión hidráulica
En un mecanismo de cambio de marchas mecánico, la presión que se puede aplicar al conjunto de discos de embrague es limitada.
Una transmisión hidráulica utiliza la presión del aceite para bloquear los discos de embrague. Una bomba de aceite puede generar presiones superiores a 20 bar (~300 psi). Esta presión se aplica al embrague correspondiente mediante la apertura y el cierre de válvulas. El control de las válvulas requiere muy poco esfuerzo. En algún punto habrá una válvula de alivio de presión para descargar el exceso de aceite y presión.
Los circuitos de aceite necesarios pueden resultar algo confusos, sobre todo si se incluye una función de arrastre (trolling). Esto permite que el embrague patine de forma controlada para el gobierno de la embarcación a baja velocidad. No vamos a desmontar la transmisión, por lo que no es necesario profundizar más en los circuitos de aceite.
Muchas transmisiones hidráulicas cuentan con un mecanismo de «vuelta a casa» (get home), por ejemplo, un perno con una arandela en forma de herradura debajo de la cabeza o bien un pomo situado en el lateral del mecanismo de accionamiento externo. En el caso del perno, si se afloja, se retira la arandela y se atornilla el perno hasta el fondo, la transmisión queda entonces bloqueada en marcha adelante.
Si tiene una transmisión hidráulica, compruebe si dispone de la función «vuelta a casa» y averigüe cómo activarla. Si la utiliza, debe recordar al llegar al muelle que la marcha está bloqueada, ya que, de lo contrario, los daños que le causará a su embarcación al chocar contra el muelle le costarán más que la reparación de la transmisión.
Embragues cónicos
Los embragues cónicos se encuentran habitualmente en los sistemas de propulsión tipo saildrive y en los dentro-fuerabordas, y ocasionalmente en las transmisiones para eje de hélice.
Los sistemas saildrive y los dentro-fuerabordas tienen en común un cambio de dirección de la transmisión en ángulo recto. El eje de entrada, que gira siempre que el motor está en marcha, lleva un gran engranaje cónico. El eje de salida está dispuesto en ángulo recto y contiene dos engranajes cónicos de giro libre. El engranaje cónico del eje de entrada encaja entre las caras cónicas de los engranajes de salida. Como resultado, siempre que el motor está en marcha estos dos engranajes de giro libre del eje de salida giran en direcciones opuestas.
La unidad de embrague cónico se encuentra entre los dos engranajes de salida. Estos engranajes de giro libre tienen una cavidad cónica en su cara interior. La unidad de embrague puede deslizarse libremente hacia arriba y hacia abajo entre los engranajes de salida; se desplaza sobre las estrías del eje de salida. Dependiendo de la disposición de los engranajes y del embrague, las estrías pueden ser rectas o tener forma de espiral. Supongamos que son en espiral.
El embrague tiene caras biseladas (conos) a ambos lados que encajan en las cavidades cónicas de los engranajes de giro libre. Al mover el embrague en una dirección, una cara biselada se introduce en la cavidad de un engranaje. Y la fricción comienza a hacer girar el eje de salida en el sentido de giro de ese engranaje.
Un embrague cónico situado en el interior de un sistema saildrive, en un ángulo de 90 grados con respecto al eje de salida
Embrague cónico y engranajes de una unidad saildrive de Volvo Penta. El engranaje de entrada se encuentra en el centro. Los engranajes de salida están a ambos lados. Cada engranaje de salida tiene una copa o cavidad cónica. El embrague cónico (de latón) se desliza sobre estrías helicoidales hacia dentro de una u otra copa de engranaje. Cuando gira el eje de salida, las estrías helicoidales empujan el cono del embrague hacia el interior de la copa (Fuente: Marysville Marine Distributors)
Las estrías en espiral en el eje de salida empujan con mayor fuerza el cono del embrague contra la copa del engranaje, bloqueando así el engranaje al eje de salida.
Al mover el embrague en la otra dirección, la otra cara biselada del embrague es empujada contra la copa del segundo engranaje. La fricción comienza a hacer girar el eje de salida en la dirección opuesta. Las estrías en espiral empujan ahora el cono del embrague con más fuerza contra la copa de este segundo engranaje, bloqueando el engranaje al eje.
Cuando el embrague se encuentra a mitad de camino entre los dos engranajes, ambos engranajes quedan desconectados del eje de salida.
Los embragues cónicos también se utilizan a veces en transmisiones convencionales de pequeño tamaño, como esta de Twin Disc
Una vez que se produce el acoplamiento inicial, que requiere muy poca fuerza, la combinación de la fricción entre el cono del embrague y la copa del engranaje, y las estrías en espiral del eje de salida, se encargan del resto. Tenga en cuenta que, dado que es necesario que el eje de salida gire para mantener el acoplamiento del embrague, un funcionamiento prolongado a bajas velocidades puede provocar el deslizamiento del embrague, con el consiguiente sobrecalentamiento y desgaste excesivos.
Si las estrías del eje de salida son rectas, se necesitará una mayor fuerza mecánica para mantener el acoplamiento del embrague.
La vida útil de los embragues cónicos y el mantenimiento necesario varían considerablemente. Yanmar recomienda inspeccionar y efectuar un lapeado (con pasta de rectificado) en los conos de embrague y en las copas de los engranajes de sus sistemas saildrive cada 500 horas. Volvo-Penta en cambio prohíbe el lapeado. ¡Lea el manual!
Giro libre de las hélices
Las hélices de los veleros que navegan a vela o que son remolcados, así como las de las lanchas a motor con dos motores que funcionan con un solo motor o las de las lanchas a motor que son remolcadas, suelen girar libremente. La mayoría de las transmisiones mecánicas y algunas transmisiones hidráulicas soportan esta situación —los engranajes giratorios del eje de salida salpican suficiente aceite como para mantener el sistema lubricado—, pero algunas transmisiones hidráulicas pueden sufrir daños. Es importante consultar el manual.
Por lo general, las transmisiones mecánicas pueden bloquearse poniendo una marcha para así impedir que gire la hélice. Normalmente, se recomienda poner la transmisión en la marcha correspondiente a la dirección opuesta a la que navega la embarcación (es decir, poner la transmisión en marcha atrás si se navega hacia delante). Hay excepciones ocasionales a esto, así que, una vez más, lea el manual. Yanmar, por ejemplo, anula la garantía de muchas de sus transmisiones con embrague cónico si se pone una marcha mientras se navega a vela. Si se trata de un velero con hélice plegable, puede poner momentáneamente una marcha en la transmisión, lo que hará que la hélice se pliegue, tras lo cual la transmisión ya se puede volver a poner en punto muerto.
En el caso de los ejes de hélice que periódicamente deben bloquearse, y en los que no es admisible meter una marcha, o si al hacerlo el eje no se bloquea, existen diversos dispositivos de bloqueo externos que pueden instalarse para este fin, algunos mecánicos y otros hidráulicos.
En caso de apuro, en una embarcación con transmisión por eje, basta con atar una eslinga con un nudo corredizo o nudo de atesar (rolling hitch) alrededor del eje de la hélice, fijándola a algún punto fijo y sólido. Cuando el eje de la hélice comience a girar, el nudo corredizo se tensará hasta detener el eje. ¡Solo hay que acordarse de quitar la eslinga antes de arrancar el motor y ponerlo en marcha!
Nudo corredizo con un trozo de cabo de espectra utilizado para bloquear el giro de un eje de 75 mm (3 pulgadas) de un barco de pesca que está siendo remolcado