PARTE 2.- LOS DISPOSITIVOS DE MANDO Y LASPRESTACIONES DE LOS FRENOS

1.1 LUIS MARGU

I Los dispositivos demando

Conforme a lo que especificala Directiva 76/432/CEE, modifica-da por las Directivas 82/890/CEE,96/63/CEE y 97/54/CE, el disposi-

EL SISTEMA DE FRENADAY LOS FRENOS EN LOS

TRACTORES AGRÍCOLAS

El segundo artículo técnico dedicado a este elemento esencial en los equipos

autopropulsados se centra en el dispositivo de frenado, los sistemas antibloqueo de

las ruedas, las prestaciones de los frenos y la frenada de los remolques agrícolas.

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tivo de frenado se entiende comoel conjunto de órganos que tienencomo función disminuir o anularprogresivamente la velocidad deun tractor en marcha, o mantener-lo inmóvil si se encuentra ya de-tenido, y se compone del mando,de la transmisión y del freno pro-piamente dicho. Además, exigeque los frenos de los tractores ten-gan una acción 'moderable', lo que

quiere decir que durante su fun-cionamiento normal, tanto si sehan puesto los frenos como si sehan soltado, el conductor puedeen todo momento aumentar o dis-minuir la fuerza de frenado actuan-do sobre el mando, y la fuerza defrenado actuará en el mismo sen-tido que la acción sobre el mando(función monótona), siendo posi-ble efectuar fácilmente un ajuste

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ti II-II

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• .2.• 31.

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suficientemente preciso de lafuerza de frenado.

Se entiende por 'mando', lapieza directamente accionadapor el conductor para propor-cionar a la transmisión la ener-gía necesaria para frenar, o pa-ra controlarla. Esta energía po-drá ser tanto la energía muscu-lar del conductor, como otrafuente de energía controladapor él, o bien una combinaciónde estos diferentes tipos de ener-gía. Y por 'transmisión', el conjun-to de elementos comprendidosentre el mando y el freno, unién-dolos funcionalmente. La transmi-sión podrá ser mecánica, hidráu-lica, neumática, eléctrica o mixta.Cuando el frenado se efectúe, oesté asistido, por una fuente deenergía independiente del conduc-tor, pero controlada por él, el de-pósito de energía comprendido enel dispositivo formará parte tam-bién de la transmisión. Por 'freno',se entiende el órgano donde sedesarrollan las fuerzas que se opo-nen al movimiento del tractor.

El dispositivo de frenado de-berá estar concebido, construidoy montado de tal forma que, encondiciones normales de utiliza-ción, y a pesar de las vibracionesa que pueda estar sometido eltractor, resista a los fenómenosde corrosión y envejecimiento quese produzcan durante su utiliza-ción y que puedan ocasionar unadisminución brusca en la eficaciade frenado.

Se distingue entre:El frenado de servicio, que

deberá permitir controlar el movi-miento del tractor y detenerlo deforma segura, rápida y eficaz, a lasvelocidades admitidas por cons-trucción, con las cargas autoriza-das y en pendiente ascendente odescendente. Su acción deberáser moderable.

El conductor deberá poderefectuar el frenado desde suasiento conservando el control,con una mano por lo menos, so-bre el órgano de dirección del trac-tor. El freno de servicio del tractorpuede constar de un dispositivo

FIGURA 1.- POSICIÓN DE LOSFRENOS EN UN TRACTOR

AGRÍCOLA (DOC. DEUTZ)

derecho y otro izquierdo. Ambosdeberán poder unirse para ser ac-cionados con una sola maniobra.Esta unión deberá poder desha-cerse.

Cada uno de los dispositivos,izquierdo o derecho, deberá llevarun sistema de regulación, manualo automático, que permita un fá-cil ajuste del sistema de equilibra-do de los frenos. Además, el fre-no de servicio deberá actuar porlo menos sobre las ruedas de uneje, y la frenada repartida entre lasruedas de un mismo eje de formasimétrica con respecto al planolongitudinal medio del tractor.

El frenado de estaciona-miento deberá permitir mantenerel tractor inmóvil en una pendien-te ascendente o descendente, in-cluso en ausencia del conductor,permaneciendo entonces los ele-mentos activos en posición deapretado mediante un dispositivode acción puramente mecánica.

Ello puede conseguirse me-diante un freno que actúe so-bre la transmisión. El conduc-tor deberá poder conseguir esefrenado desde su asiento deconducción, admitiéndose la re-petición de la acción para alcan-zar la eficacia prescrita.

Se admiten que los siste-mas de frenado de servicio yde estacionamiento tengan par-tes comunes, aunque los dis-

positivos de mando deben ser in-dependientes, y con la condiciónde que el freno de estacionamien-to pueda sustituir al freno de ser-vicio cuando se produzca su fallo(freno de socorro), con una dece-leración equivalente a la mitad delvalor prescrito para el freno de ser-VICIO.

En consecuencia, se exigeque los frenos de servicio y esta-cionamiento tengan mandos dife-rentes, algo que no siempre secumplía en tractores de diseñosantiguos. El frenado de serviciose controla por dos pedales situa-dos en el lado derecho de la pla-taforma en la que se encuentra elpuesto de conducción, con unatraba, o dispositivo similar, quepermite bloquearlos para que tra-bajen juntos, y el freno de esta-cionamiento, mediante una palan-ca situada en el puesto de conduc-ción, que pueda ser accionada porel conductor desde su asiento y

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Válvula deanti-retorno

Presión deasistencia

Presión deseguridad

DepósitoauxiliarEntrada desde el

circuito hidráulico

Válvula dedistribución Mal ,

Fuerza sobreel pedal

4,Retorno aldepósito

z

Fuerza sobreel freno

FIGURA 2.- ESQUEMA DEL CIRCUITO HIDRÁULICO EN UNSISTEMA DE FRENOS SERVO-ASISTIDO

FIGURA 3.- TRACTOR CON SISTEMA DE FRENADOCON ABS (DOC. NEW HOLLAND)

con el cinturón de seguridad abro-chado. La fuerza máxima admiti-da sobre los mandos de pedal, enlas condiciones de ensayo esta-blecidas por la Directiva no pue-den superar lo 60 daN, y en los depalanca los 40 daN.

Con independencia de lastransmisiones mecánicas, que semantiene en muchos modelos pa-ra el freno de estacionamiento, enlos frenos de servicio de los trac-tores agrícolas modernos se utili-zan sistemas hidráulicos, en la ma-yoría de los casos servo-asistidospor el aceite que llega del circuitoprincipal del tractor, en el que seestablece una válvula de prioridad,o con otro circuito hidráulico dife-rente, con su propia bomba, quea veces comparte con la dirección.

En la Figura 2 se presenta elesquema de un circuito hidráulicopara la transmisión entre el man-do y el freno.

I

Sistemas antibloqueode las ruedas en tostractores agrícolas

En el momento en que lasruedas se bloquean, lo que suce-de cuando la fuerza de frenada su-pera el límite de adherencia delsuelo por el que circula el tractor,la distancia de frenada aumentaconsiderablemente. Para conse-

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los frenos cuando se supera el lí-mite de adherencia del pavimen-to, utilizando la electrónica asocia-da a un captador de velocidad degiro de la rueda (sistema ABS), pa-ra los tractores agrícolas empie-zan a comercializarse sistemasequivalentes, aunque mucho máscomplejos, dado que en los trac-tores agrícolas necesitan frenadaindependiente de las ruedas decada lado, y esto suele combinar-se con el sistema de dirección.

Así, en el sistema de frenadoABS SuperSteer para tractoresNew Holland de las series 17000y 18000 se ha sustituido el pedaldel freno doble por un pedal sim-ple con dos extensiones de colornaranja a cada lado, que actúanelectrónicamente para accionarlos frenos de cada lado del trac-tor.

Dispone de funciones adicio-nales a un ABS convencional, co-mo giro electrónico asistido me-diante frenado con pedal simple,desactivado cuando se superanlos 20 km/h, y giro automáticoasistido con control de desliza-miento regulado entre un valormáximo y otro mínimo, con lo quela rueda no se bloquea por com-pleto, y permite reducir conside-rablemente el radio de giro.

Como complemento, incluyeel sistema Hill Holder que conec-

guir la máxima eficacia se necesi-ta que los frenos limiten su accióna la adherencia del tipo de suelosobre el que se realiza la frenada.Dado que una limitación por cons-trucción de la fuerza de frenada,limitaría las prestaciones de losfrenos en suelos de alta adheren-cia, o cuando el tractor circula conla masa máxima autorizada, es elconductor el que tiene que redu-cir la presión sobre el pedal paraevitar que las ruedas se bloquen.

Al igual que en los vehículosde carretera se han incorporadosistemas electrónicos que impi-den el bloqueo de las ruedas por

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Velocidad máx.

Deceleración equiv.

20 25 30 35 40

5.56 6.94 8.33 9.72 11.11

6.45 9.14 12.26 15.81 19.79

2.39 2.64 2.83 2.99 3.12

km/hm/s

m/s2

CUADRO 1.- DECELERACIONES EQUIVALENTES EN FUNCIÓN DELA VELOCIDAD

ta automáticamente los frenos pa-ra evitar el movimiento del trac-tor en pendiente, que se activacon el tractor parado, al pisar elpedal del freno, en pendiente su-perior al 2% o con el pedal delembrague pisado. Al soltar el pe-dal del freno el sistema mantienefrenado el tractor durante 1.5 se-gundos para dar tiempo a pasarel pie del freno al acelerador. Es-te sistema Hill Holder se desco-necta en condiciones de baja ad-herencia (superficies heladas odeslizantes) para evitar el bloqueode las ruedas del eje trasero. Es-to es particularmente interesan-te cuando se arrastran pesadosremolques, con las cubas de pu-rín, que disponen su propio siste-ma de frenos combinado con losdel tractor.

l

Prestaciones delsistema de frenadopara los tractoresagrícolas

Durante mucho tiempo, los re-glamentos que se aplicaban a lostractores agrícolas para permitirsu circulación vial establecen quesu sistema de freno de serviciopudiera conseguir una decelera-ción superior a 2.4 m/s 2 , para trac-tores con velocidad máxima porconstrucción de 30 km/h. Con elaumento de la velocidad máxima,la normativa se ha modificado,cambiando el límite mínimo de de-celeración media durante la frena-da por un límite basado en la dis-tancia de parada, como ya se ve-nía aplicando en otros vehículosviarios.

Así, en el Anexo II de la Direc-tiva 76/432/CEE, con las modifica-ciones actuales, se establece quela distancia de frenada (frenos enfrío), expresada en metros, parael tractor con el peso máximo au-torizado y las ruedas del eje frena-do con los neumáticos de mayo-res dimensiones admitidos por elfabricante, debe de ser:

S max s 0.15v + v2 / 116 [11

para la velocidad máxima admiti-da por construcción, expresada enkm/h.

La deceleración media, desdeel momento en que se inicia la fre-nada (con el motor desembraga-do) se puede calcular por la expre-sión:

d (m/s2 ) = 0.5 x v 2 / S,

para la velocidad expresada enm/s.

LOS TRACTORES DE

GAMA MEDIA Y ALTA,

COMO SU VELOCIDAD

MÁXIMA POR

CONSTRUCCIÓN SON

40 km/h, DEBEN

GARANTIZAR UNA

DECELERACIÓN DE 3.12

m/s2

En consecuencia, las distan-cias de frenada establecidas co-mo mínimo para diferentes velo-cidades máximas y las decelera-ciones equivalentes serían las delCuadro 1.

Se puede asumir que los trac-tores de gama media y alta, al te-ner como velocidad máxima porconstrucción los 40 km/h, garan-tizan una deceleración de 3.12m/s' que les permite detenerse

en menos de 19.79 m cuando cir-culan a 40 km/h (sin remolque).

Para la homologación de tipoCE de los tractores agrícolas seexigen dos pruebas: la del tipo O,en la que se valora la eficacia delos frenos en frío, y que se realizaa la velocidad máxima del tractorpor construcción, con el peso má-ximo autorizado y la transmisióndesembragada, con una fuerza enlos pedales que no supere los 60daN, para conseguir la deteccióndel vehículo en una distancia infe-rior a calculada por el ecuación 1 11,y la de tipo I, o de pérdida de efi-cacia, realizada después de calen-tar los frenos con una energía equi-valente a la de bajar una pendien-te del 10% a una velocidad del80% de la máxima por construc-ción con una longitud de un kiló-metro; en estas condiciones detemperatura de los frenos, la efi-cacia no debe ser inferior al 75%de la prescrita, y al 60% de la ob-tenida en el ensayo de tipo O.

Para el freno de estaciona-miento, se exige que pueda man-tener detenido el tractor con car-ga en pendientes ascendente ydescendente del 18%; para el ca-so de que se autorice el engan-che de remolques el freno de es-tacionamiento debe poder man-tener sostenido un tractor en va-cío junto con un remolque nofrenado de peso no superior a las3 toneladas

I

La frenada de losremolques con lostractores agrícolas

Al enganchar un remolque sinfrenos al tractor, en el momentode la frenada, los frenos del trac-tor se sobrecargan, ya que deben

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CUADRO 2.- VARIACIÓN DE LA DECELERACIÓN Y DE LADISTANCIA DE FRENADA A MEDIDA QUE AUMENTA LA MASA

DEL REMOLQUE SIN FRENOS

Tractor + km/h

Remolque m/s25 30 35 40

6.94 8.33 9.72 11.11

K deceleración Distancia de frenada0.0 3.12 7.73 11.13 15.15 19.780.1 2.84 8.50 12.24 16.66 21.76

0.2 2.60 9.27 13.35 18.18 23.74

0.3 2.40 10.05 14.47 19.69 25.72

0.4 2.23 10.82 15.58 21.21 27.70

0.5 2.08 11.59 16.69 22.72 29.68

0.6 1.95 12.37 17.81 24.24 31.66

0.7 1.84 13.14 18.92 25.75 33.63

0.8 1.73 13.91 20.03 27.27 35.61

0.9 1.64 14.68 21.14 28.78 37.59

1.0 1.56 15.46 22.26 30.30 39.57

1.1 1.49 16.23 23.37 31.81 41.55

1.2 1.42 17.00 24.48 33.32 43.53

1.3 1.36 17.78 25.60 34.84 45.50

1.4 1.30 18.55 26.71 36.35 47.48

1.5 1.25 19.32 27.82 37.87 49.461.6 1.20 20.09 28.94 39.38 51.44

1.7 1.16 20.87 30.05 40.90 53.42

1.8 1.11 21.64 31.16 42 41 55.40

1.9 1.08 22.41 32.27 43.93 57.38

2.0 1.04 23.19 33.39 45.44 59.35

de ser capaces de vencer las fuer-zas de inercia del tractor y el em-puje del remolque sobre el engan-che.

La seguridad de la frenada exi-ge:• Que los frenos tengan potencia

suficiente para absorber la ener-gía del vehículo con un nivel deadherencia en el suelo.

• Que la trayectoria se mantenga,lo que se consigue en situaciónmás favorable cuando las ruedasdel eje trasero del tractor dispo-nen de mayor capacidad de fre-nada que las del eje delantero.

Esto último obliga 'perder' ca-pacidad de frenada, ya que el ejetrasero es el que se descarga alfrenar, para asegurar la trayecto-ria.

En el caso de frenar un con-junto de tractor con remolque, lomás aconsejable sería que la lan-za del remolque trabajara siempreen tracción, por lo que resulta pre-ferible, para mantener la trayecto-ria estable, que el remolque ten-

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ga sus propios frenos y que éstosempiecen a actuar lo antes posi-ble, provocando una deceleración

superior que los del tractor.Como límite práctico se sue-

le admitir que el empuje del re-molque sobre el tractor no supe-re el 16% de la masa del tractor,o sea:

ER <0.16 P

Por otra parte, la dinámica dela frenada en trenes de vehículoses compleja, aunque se puedenestablecer algunas simplificacio-nes que permitan establecer re-comendaciones prácticas para li-mitar el empleo de remolques sinfrenos.

Sobre la base de circular a 40

km/h, cumpliendo lo que exige laDirectiva de 'frenado', la distanciade parada mínima del tractor sinremolque deberá de ser inferior a19.8 m, lo que equivale a una de-celeración media en el intervalode frenada de 3.12 m/s2.

Considerando que el tractorcon remolque tiene limitada la ve-

locidad de circulación a 25 km/h

la deceleración que se puede con-seguir para el conjunto puede cal-cularse de manera aproximada porla expresión:

d-r+R - dT / ( 1 +K)

siendo, K la relación entre la ma-sa del remolque y la del tractor(para K = 0; d T,R dT)

Se puede elaborar una tabla(cuadro 2) para establecer las equi-valencias entre las distancias defrenada a 25 km/h circulando conremolque sin frenos y a 40 km/h

con el tractor solo, para determi-nar las condiciones en las que lasdistancias de parada en ambos ca-sos son equivalentes.

De esta tabla se deduce quese puede conseguir igual distan-cia de frenada con un remolquede 1.5 veces la masa del tractorcirculando a 25 km/h que con elmismo tractor circulando sin re-molque a 40 km/h.

A medida que aumenta la ve-locidad del conjunto tractor + re-molque para mantener la distan-cia de frenada hay que bajar la re-lación K (relación: masa remolque/ masa tractor) pasando a 0.7 con30 km/h y a 0.3 para 35 km/h.

Se podría admitir un remolquesin freno de servicio cuya masatotal en carga no supera a la ma-

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Circuitohidráulicodel tractorBomba

Válvula deequilibrado

Frenos deltractor

Frenosremolque

4-Esfuerzopedales

Bomba

A los frenosdel remolque

Distribuidor

FIGURA 4.- MANDO HIDRÁULICO COMBINADO CON EL SISTEMADE FRENOS DEL TRACTOR PARA LA FRENADA DE

REMOLQUES

Así, en la citada Directiva seincluyen otras definiciones queafectan al sistema de frenos delos tractores agrícolas, junto conlos de los remolques y máquinasque arrastran, entre ellas el con-cepto de frenado continuo de unconjunto de vehículos, obtenidopor medio de una instalación quetenga órgano de mando único, ac-cionado progresivamente por elconductor con una sola maniobradesde su asiento de conducción,y con una fuente de energía co-mún, que puede ser la fuerzamuscular del conductor, y que ase-gura de forma simultánea, o con-venientemente desfasada la fre-nada del conjunto

En la frenada de remolquesacoplada a los tractores agrícolasse recurre a dos tipos de instala-ciones: las neumáticas y las hi-dráulicas. Las neumáticas puedenofrecer mayor velocidad de res-puesta, pero solo algunos paísescentroeuropeos, que equipan lostractores con compresor, las utili-zan. Más frecuentemente se apro-vecha el sistema hidráulico deltractor para accionar los frenos delremolque simultáneamente conlos del tractor.

El esquema del sistema hi-dráulico utilizado es el de la Figu-ra 4. La corredera de la válvula dedistribución se desplaza por efec-to de la presión que recibe desdeel circuito de frenos del tractor, de-jando pasar aceite a presión al cir-cuito de frenos del remolque.

La conexión de las conduccio-nes que alimentan el sistema defrenos del remolque se realiza conuna conexión rápida diferente, pa-ra no confundirla con los acopla-mientos externos del sistema hi-dráulico del tractor, definida por alnorma ISO 5676, en la que se es-tablece, además de sus dimensio-nes, 150 bar como presión límite,y limites a la pérdida de aceite enlas conexiones y desconexiones(menos de 5 ml en el conjunto de100 conexiones-desconexiones) ymenos de 2 bar de pérdida de car-ga (para 150 bar y 20 L/min decaudal, a temperatura de 20±5°). •

sa del tractor que lo arrastra, siem-pre que la velocidad de circulaciónno pase de 25 km/h, límite que ac-tualmente está establecido paralos tractores con remolque.

Hay que advertir de la peligro-sidad que esto conlleva si el con-junto tractor+remolque supera los25 km/h, algo que puede hacersecon facilidad ya que el tractor dis-pone de potencia suficiente paraello.

En consecuencia, parece ad-misible que los tractores agríco-

las puedan arrastrar remolquessin frenos con un peso máximoen carga igual al del tractor, sinque se superen los 25 km/h develocidad máxima de circulación,aunque hay otros factores de es-tabilidad longitudinal que hacenrecomendable dotar los remol-que con su propio sistema de fre-nos que actúen sincronizados conlos propios del tractor, sentido enel que se orienta la normativa ac-tual para conjuntos tractor+remol-que.

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