Cómo funciona el embrague

PASO A PASO

Del volante al primario

1. 01

   El conjunto

   En el embrague monodisco en seco de un turismo con caja manual, el volante va atornillado al cigüeñal y, al volante, una tapa que lleva dentro el plato de presión. Entre volante y plato va el disco, con forros de fricción en sus dos caras, montado en un cubo estriado que puede deslizarse a lo largo del eje primario de la caja. Volante, tapa, plato y muelle giran siempre con el motor; el disco gira con el primario.

2. 02

   El diafragma aprieta

   El muelle de diafragma es una arandela cónica de acero (tipo Belleville) cuyo centro está cortado en dedos radiales. Va montado en la tapa sobre unos anillos de apoyo y su borde exterior empuja el plato contra el disco. En reposo, el embrague está embragado: el disco queda pinzado por sus dos caras, gira con el volante y pasa el par al primario de la caja. Los embragues de muelles helicoidales, como el que describen Khurmi y Gupta, llevan además unas palancas; el diafragma hace las dos cosas, de muelle y de palanca.

3. 03

   El pedal lo suelta

   Al pisar el pedal, una horquilla mueve el collarín, un cojinete de empuje, y este aprieta los dedos del diafragma hacia el volante. El diafragma bascula sobre su apoyo, su borde exterior deja de empujar y el plato se retira: el disco queda libre. Libre no quiere decir parado: con el coche en marcha, el disco sigue girando con la caja y las ruedas; en el reel se para porque el coche está quieto. Es el embrague «de empuje»; en el «de tracción», el collarín tira de los dedos en vez de empujarlos.

4. 04

   Todo es rozamiento

   El par que puede pasar sin patinar es T = n · μ · F · R: n, el número de caras que rozan (2 en un monodisco); μ, el coeficiente de rozamiento del forro; F, la fuerza del muelle; R, el radio medio de los forros. En el ejemplo del reel, con μ = 0,3, F = 5000 N y R = 0,1 m, salen 300 N·m. Y se dimensiona con margen sobre el par máximo del motor: Maki e Iwasaki calcularon en 1952 que esa relación ronda 1,5 en turismos y 2 en camiones.

5. 05

   Por qué se cala

   Al ralentí el motor gira despacio (en turismos, entre unas 600 y 1000 rpm) y da poco par. Si el embrague se une de golpe con una marcha metida y el coche parado, acelerar el coche desde cero pide más par del que el motor da a esas vueltas: el régimen cae por debajo del que puede mantener y se para. Por eso «lo puede calar»: depende de la marcha, del acelerador y de si la electrónica sube el ralentí.

6. 06

   Patinar hasta igualar

   Soltando despacio, el apriete sube poco a poco y el disco patina: va más despacio que el volante, pero ya le pasa par y empuja el coche. La energía de la diferencia de velocidades se convierte en calor en los forros. Cuando el disco alcanza al volante, deja de patinar y todo gira unido, sin pérdidas por rozamiento.

CÓMO FUNCIONA

Rozamiento en dos caras

La fórmula del reel sale de sumar el rozamiento de cada anillo del forro. Khurmi y Gupta la dan como T = n · μ · W · R, con R = (r1 + r2) / 2 en la hipótesis de desgaste uniforme, y advierten que para un monodisco «normalmente las dos caras del disco son efectivas», así que n = 2. Su ejemplo resuelto: 2 × 0,3 × 3142 N × 0,125 m = 235,65 N·m. El del reel, 0,3 × 5000 N × 0,1 m × 2 = 300 N·m, es otro ejemplo del mismo orden; cada fabricante calcula el suyo.

El desgaste uniforme da algo menos de par que la presión uniforme, y es lo que se aconseja suponer: un forro nuevo aprieta casi igual en toda su superficie, pero uno usado se ajusta a la hipótesis de desgaste uniforme. Es el cálculo prudente.

Mientras patina, el embrague convierte en calor una potencia igual al par que pasa por la diferencia de velocidades angulares: P = T × Δω. Un ejemplo: con el volante a 800 rpm (83,8 rad/s), el disco aún parado y 100 N·m pasando, son 100 × 83,8 = unos 8,4 kW de calor en ese instante. Según el disco se acerca al régimen del volante, Δω baja y el calor también; cuando se igualan, es cero.

Por eso el margen de par: si el embrague aguantara justo el par máximo del motor, patinaría en cuanto los forros bajaran un poco su rozamiento o el muelle perdiera algo de fuerza. Maki e Iwasaki lo calcularon teniendo en cuenta la arrancada del coche y el movimiento del pie del conductor: unas 1,5 veces el par del motor en turismos, unas 2 en camiones.

EN CIFRAS

LO QUE SE OYE EN EL TALLER

Errores típicos

• SE OYEAl pisar el embrague, el disco se para.

  EN REALIDADSe queda libre, no frenado. Con el coche parado se para, pero en marcha sigue girando con la caja y las ruedas; solo deja de recibir el par del motor.

• SE OYESi se cala es porque el motor no tiene fuerza.

  EN REALIDADAl ralentí cualquier motor da poco par. Si el embrague se une de golpe, el coche parado pide más par del que el motor da a esas vueltas. Soltándolo despacio, el disco patina y el motor no baja de vueltas.