Freno de Tambor para Aparatos de Elevación: Norma Técnica

La norma JB/T 7687.2-2008 constituye la parte 2 de la serie de normas sobre frenos para aparatos de elevación y establece de forma específica la especificación técnica de los frenos de tambor. El freno de tambor es el dispositivo de frenado más habitual en los distintos mecanismos de las grúas. En este artículo se analizan sistemáticamente los principales requisitos técnicos recogidos en la norma.

Posicionamiento de la norma y características del freno de tambor

La norma JB/T 7687.2-2008 es la parte 2 de la serie JB/T 7687 y define los requisitos técnicos específicos para los frenos de tambor. El freno de tambor —también conocido como freno de zapatas— es el tipo de freno más tradicional y extendido en grúas: las zapatas de freno presionan contra la superficie exterior cilíndrica de la rueda de freno mediante la fuerza de resorte para generar el par de frenado, y la apertura del freno se consigue venciendo dicha fuerza de resorte mediante un electroimán o un impulsor hidráulico. Las ventajas del freno de tambor son su estructura compacta y fiable, su elevado par de frenado, su bajo coste de fabricación y la facilidad de ajuste y mantenimiento. Como inconveniente, la rueda de freno presenta una disipación térmica limitada (en frenadas continuadas la elevación de temperatura puede provocar una reducción del coeficiente de fricción del forro de freno), por lo que resulta adecuado para aplicaciones de frenado no frecuente (p. ej., grúas de clase A1~A5). El diámetro de la rueda de freno de los frenos de tambor oscila entre 160 mm y 800 mm, con un par de frenado correspondiente de 100 N·m a 20000 N·m.

Tipo estructural

La norma contempla dos tipos estructurales principales de freno de tambor: el freno de tambor con electroimán de carrera corta y el freno de tambor con electroimán de carrera larga. El freno de tambor con electroimán de carrera corta —el electroimán se monta directamente sobre el brazo de freno (carrera ≤ 5 mm)— ofrece una estructura compacta y un tiempo de respuesta rápido (tiempo de atracción ≤ 0,2 s); es adecuado para pares de frenado reducidos (diámetro de rueda de freno ≤ 400 mm). El freno de tambor con electroimán de carrera larga —el electroimán acciona el brazo de freno a través de un sistema de palancas, con una carrera de frenado mayor (10~50 mm)— está indicado para pares de frenado elevados (diámetro de rueda de freno de 400~800 mm). El freno de tambor con impulsor hidráulico —sustituye el electroimán por un impulsor hidráulico como elemento de apertura— ofrece un accionamiento suave y silencioso, sin impactos, aunque con un tiempo de respuesta más prolongado (≥ 0,5 s); resulta adecuado para aplicaciones que requieren una frenada suave (p. ej., grúas con variador de frecuencia).

Requisitos técnicos

La norma establece requisitos específicos para el rendimiento técnico de los frenos de tambor: Par de frenado —el par de frenado en la apertura nominal debe ser como mínimo el 90 % del valor indicado. Resorte de freno —material 60Si2Mn o 50CrVA, con una dureza tras temple de HRC 42~47. El resorte no debe presentar deformación permanente tras 300 000 ciclos de compresión bajo la carga máxima de trabajo. Forro de freno —coeficiente de fricción μ ≥ 0,35 (en condiciones de temperatura ≤ 200 °C y presión ≤ 1,0 MPa). Espesor del forro ≥ 5 mm. Rueda de freno —material ZG 310-570 o acero 45, con temple superficial de dureza HB 280~350 y profundidad de capa endurecida ≥ 2 mm. La rugosidad de la superficie de trabajo de la rueda de freno debe ser Ra ≤ 1,6 μm.

Ensayos e inspección

Cada freno de tambor debe superar antes de la entrega las siguientes pruebas: ensayo de par de frenado (par real ≥ valor indicado), ensayo de apertura y cierre (100 ciclos consecutivos sin fallos), ensayo de vida útil del resorte y medición de la resistencia de aislamiento (≥ 1 MΩ). El usuario debe realizar los ajustes después de la instalación: holgura entre la zapata de freno y la rueda de freno de 0,5~1,5 mm por lado, y compresión del resorte ajustada al par especificado según el manual del fabricante. Las grúas de Kelude Industrias Pesadas incorporan frenos de tambor de alta calidad, y el mecanismo de elevación está equipado con freno doble (dos frenos independientes que actúan simultáneamente; si uno falla, el otro puede frenar por sí solo la carga nominal).

Tabla comparativa de parámetros técnicos del freno de tambor

La siguiente tabla comparativa recoge la configuración de parámetros clave del freno de tambor, como referencia para la selección y el uso del equipo.

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