Norma GB/T 24810.1-2009 requisitos de frenos
La norma GB/T 24810.1-2009 «Aparatos de elevación — Frenos — Parte 1: Requisitos generales» es la norma básica para el diseño y la selección de frenos de grúa. Esta norma, que corresponde a la ISO 15513:2000 (MOD), establece la clasificación de los frenos de grúa, los requisitos de rendimiento, el método de verificación del par de frenado y los factores de seguridad aplicables. Es de aplicación al diseño y la selección de frenos para los mecanismos de puentes grúa, pórticos, grúas torre, grúas móviles y grúas de pluma.
La norma GB/T 24810.1-2009 constituye la base para el diseño y la selección de frenos en aparatos de elevación. Define la clasificación de los frenos, el factor de seguridad del par de frenado y las condiciones de servicio exigibles. El freno es el componente de seguridad más crítico del mecanismo de elevación de una grúa; su fiabilidad incide directamente en la seguridad de las operaciones de izaje.
Clasificación de frenos y campo de aplicación
La norma GB/T 24810.1-2009 clasifica los frenos según su tipo estructural: freno de zapatas (genera el par de frenado mediante la sujeción simétrica de la rueda de freno por dos zapatas; de construcción sencilla y fácil mantenimiento, se utiliza ampliamente en los mecanismos de puentes grúa y pórticos), freno de disco (las pastillas de fricción presionan axialmente el disco de freno; ofrece un par de frenado elevado y buena disipación del calor, idóneo para servicios de alta velocidad y frenado frecuente) y freno de cinta (una cinta de acero envuelve la rueda de freno para generar el par de fricción; de estructura compacta, pero produce una fuerza radial durante el frenado, por lo que se limita a grúas torre antiguas y a algunas grúas móviles). Según el modo de control, se distinguen frenos normalmente cerrados (el resorte cierra el freno y la fuerza electromagnética o hidráulica lo abre — es el tipo más seguro y el más utilizado en grúas) y frenos normalmente abiertos (la fuerza de accionamiento cierra el freno — se emplea únicamente en condiciones de trabajo especiales).
La norma exige que el mecanismo de elevación de la grúa esté equipado con un freno de tipo normalmente cerrado: ante cualquier interrupción de la fuente de energía, el freno debe actuar automáticamente y mantener la carga en posición.
Par de frenado y factor de seguridad
La norma fija los factores de seguridad mínimos para el par de frenado: en el mecanismo de elevación, el par de frenado máximo de servicio no debe ser inferior a 1,5 veces el par de elevación nominal (par generado por la carga nominal). Cuando el mecanismo dispone de dos frenos, el par de frenado de cada uno debe ser al menos 1,25 veces el par de elevación nominal (es decir, la capacidad total del doble freno debe ser ≥ 2,5 veces el valor nominal).
En el mecanismo de traslación, el par de frenado no debe ser inferior a 1,25 veces el par resistente al desplazamiento (incluyendo la resistencia por fricción y la debida a la pendiente), debiendo cumplirse asimismo los requisitos de distancia de frenado.
En el mecanismo de giro, el par de frenado no debe ser inferior a 1,5 veces el par resistente al giro.
En el mecanismo de cambio de alcance, el par de frenado no debe ser inferior a 1,5 veces el par resistente al cambio de alcance. Para los mecanismos de elevación destinados al izaje y transporte de metal fundido, la norma eleva el factor de seguridad a 2,0 y exige la instalación de dos frenos independientes (configuración de doble freno). La norma también especifica el número de ciclos de trabajo del freno: el número de accionamientos fiables a lo largo de la vida útil de diseño no debe ser inferior a 1.000.000 de ciclos (para frenos de electroimán) ni a 500.000 ciclos (para frenos de empujador hidráulico).
Condiciones de servicio del freno
La norma establece requisitos precisos sobre el entorno de trabajo del freno: temperatura ambiente — el freno debe funcionar correctamente dentro del rango de -20 °C a +40 °C (fuera de este rango se requieren medidas especiales, como calefacción para bajas temperaturas o aislamiento térmico para altas). Humedad ambiente — la humedad relativa no debe superar el 90 % (sin condensación). Grado de protección — el grado de protección del electroimán o del impulsor hidráulico del freno no debe ser inferior a IP54 (antipolvo y protegido contra salpicaduras de agua). El freno debe instalarse en una posición que facilite la inspección y el ajuste, y el forro de freno debe poder sustituirse sin desmontar el conjunto completo del freno. Las partes rotativas expuestas de la rueda o del disco de freno deben estar provistas de una cubierta protectora para evitar la entrada de cuerpos extraños y el contacto accidental del personal. La norma hace especial hincapié en la disipación del calor: durante el frenado frecuente, la temperatura superficial de la rueda o del disco de freno no debe superar los 200 °C (para materiales de fricción de base resinosa) ni los 250 °C (para materiales de fricción de cerámica metálica). El sobrecalentamiento puede provocar una caída brusca del coeficiente de fricción (fenómeno de desvanecimiento térmico).
Las grúas de Kelude incorporan de serie un doble freno en el mecanismo de elevación, cumpliendo los requisitos de seguridad para el izaje de metal fundido.
Ajuste del freno
La norma establece requisitos sistemáticos para el ajuste diario del freno: holgura de freno — la separación entre la zapata de freno y la rueda de freno (en estado abierto) debe mantenerse uniforme; el valor de la holgura en cada lado se determina en función del diámetro de la rueda de freno: para diámetros ≤200 mm, la holgura debe ser de 0,5 a 0,8 mm; para diámetros de 200 a 500 mm, de 0,8 a 1,2 mm; y para diámetros ≥500 mm, de 1,2 a 1,5 mm. La diferencia entre las holguras de los cuatro lados no debe superar 0,1 mm (es decir, la holgura debe ser idéntica a ambos lados de la zapata; una desviación excesiva provoca un desgaste asimétrico del freno). Ajuste del resorte — el par de frenado se ajusta mediante la compresión del resorte de cierre; la compresión del resorte debe realizarse según las marcas de referencia indicadas por el fabricante. Queda prohibido obtener un par de frenado superior al valor nominal mediante una compresión excesiva del resorte, ya que ello provocaría fatiga prematura y fractura por fatiga del resorte, así como golpes de frenado.
Retroceso de la zapata — tras soltar el freno, la separación entre la zapata y la rueda de freno debe ajustarse al valor mínimo con el que la zapata se despega justamente de la rueda. Un retroceso excesivo aumenta el tiempo de carrera en vacío del freno (latencia de respuesta), mientras que un retroceso insuficiente puede provocar arrastre y sobrecalentamiento.
Inspección y solución de problemas del freno
Los elementos de inspección del freno especificados en la norma incluyen: ensayo del par de frenado — antes de la entrega, cada freno debe someterse a un ensayo de muestreo del par de frenado (el muestreo por lote no debe ser inferior al 10 %); si alguna unidad del muestreo no supera el ensayo, se procede a la verificación unidad por unidad. Ensayo de fatiga del resorte de freno — tras 300.000 ciclos de compresión bajo la carga de trabajo máxima, la deformación permanente del resorte no debe superar el 1 % de su altura libre. Vida útil del forro de freno — en condiciones nominales, la vida útil por desgaste del forro de freno no debe ser inferior a 200.000 ciclos de frenado.
Fallas comunes y soluciones: Freno que roza (la zapata de freno no se despega completamente de la rueda de freno): la causa suele ser un ajuste de separación demasiado pequeño o una carrera insuficiente del electroimán o del impulsor hidráulico. Debe reajustarse la separación y la carrera de apertura. Par de frenado insuficiente (la carga se desliza): la compresión del resorte es insuficiente o el desgaste del revestimiento de fricción ha superado el límite admisible. Debe ajustarse el resorte o sustituirse el revestimiento. Ruido durante el frenado: presencia de suciedad o grasa en la superficie de fricción, o contacto irregular entre el revestimiento y la rueda de freno. Debe limpiarse la superficie o rectificarse el revestimiento.
Elevación excesiva de temperatura del freno: frenado frecuente que supera la frecuencia de diseño o una disipación de calor deficiente. Debe revisarse la frecuencia de frenado o incorporar medidas adicionales de disipación de calor.
| Parámetro | freno de zapatas | Freno de Disco | freno de cinta |
|---|---|---|---|
| par de frenadorango | medio(~5000Nm) | grande(~50000Nm) | medio(~3000Nm) |
| disipación de calor | normal | bueno | deficiente |
| Ajuste de Holgura de Freno | requiere mantenimiento periódicoajuste | compensación automática | requiere mantenimiento periódicoajuste |
| fuerza radial | sin(sujeción simétrica) | sin(sujeción axial) | con(afecta Rodamiento) |
| facilidad de mantenimiento | bueno(revestimiento de fácil reemplazo) | medio(requiere desmontaje) | medio |
| Ámbito de aplicación | puente grúa y pórticomecanismos | alta velocidad y uso frecuente Frenado | grúa torre antigua / grúa móvil |
Preguntas frecuentes
<div style="background:#f8fafc;border:1px solid #e2e8f0;border-radius:10px;padding:20px;margin:24px 0;">P: ¿Por qué el mecanismo de elevación debe utilizar un freno de tipo normalmente cerrado?
R: El freno de tipo normalmente cerrado se mantiene cerrado por fuerza de resorte y se abre mediante corriente eléctrica. Ante cualquier interrupción del suministro eléctrico, el frenado se activa automáticamente y la carga se detiene de forma segura. En un freno de tipo normalmente abierto, la carga podría caerse al cortarse la corriente. Este es el principio fundamental del diseño de seguridad en grúas.
P: ¿Cuál es el intervalo de inspección diaria del freno?
R: Diariamente se debe comprobar que el accionamiento sea correcto y que no haya ruidos anormales ni arrastres. Semanalmente se mide la holgura de la zapata de freno para verificar que se encuentre dentro del rango estándar. Mensualmente se verifica el par de frenado y la cantidad de desgaste del forro. Kelude Industrias Pesadas proporciona registros de inspección del freno.
P: ¿Cómo seleccionar el tipo de freno según las condiciones de operación?
R: El freno de zapatas es aplicable a los mecanismos de puente grúa y pórtico de clase A1 a A5. El freno de disco se recomienda para aplicaciones de alta velocidad y frenado frecuente a partir de la clase A5 (como en el sector siderúrgico). El freno de cinta se encuentra principalmente en grúas torre antiguas. Para el izaje y transporte de metal fundido, es obligatorio instalar dos frenos independientes con un factor de seguridad ≥ 2.0.
P: ¿Qué riesgos conlleva una temperatura excesiva en la rueda de freno?
R: Cuando se superan los 200 °C (base resina) o 250 °C (metal-cerámica), el coeficiente de fricción desciende de 0,35 a menos de 0,15, lo que supone una pérdida superior al 50 % del par de frenado. Esto se debe a una frecuencia de uso superior al valor de cálculo o a un recalentamiento por arrastre. Kelude Industrias Pesadas realiza la verificación de capacidad térmica durante la selección del freno.
