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Revista M&T - Ed.260 - Dez/Jan 2022
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Manutenção

Controle ajustado de movimento

Sejam hidráulicos ou pneumáticos, os sistemas de frenagem apresentam macetes de manutenção que mantêm a eficácia do controle de movimento em máquinas móveis

Em equipamentos móveis, os freios são dispositivos mecânicos essenciais, destinados a reduzir o movimento por meio da absorção da energia cinética que, na maior parte das vezes, é convertida em calor. A maioria dos freios atuais utiliza o atrito entre duas superfícies para realizar essa conversão, sendo que os dianteiros são sempre mais solicitados na frenagem devido à maior carga sobre o eixo dianteiro nessa situação.

Em sua estrutura, o sistema básico de freio hidráulico utiliza um reservatório, um cilindro mestre acionado pelo pedal do freio e cilindros instalados em cada roda. Quando o pedal é pressionado, o cilindro mestre transmite a pressão para os cilindros das rodas por meio do fluido, fazendo com que os pistões acionem os freios. Em casos de frenagem violenta, as rodas podem travar, criando riscos de acidentes. Como a traseira fica mais leve, o efeito de frenagem nas rodas traseiras é projetado para ser menor.

Já os freios pneumáticos utilizam o ar para acionamento, sendo bastante utilizados em veículos pesados de construção. Um sistema de freio a ar tem como componente principal um compressor, que bombeia ar para os reservatórios de armazenamento. E o compressor, por sua vez, permanece ligado ao motor por uma correia ou um conjunto de engrenagens, possuindo ainda um regulador que controla quando o ar será bombeado para os reservatórios, o que ocorre somente quando a pressão nesse local estiver abaixo da especificada (normalmente, 125 psi ou 8,6 bar).

Os reservatórios possuem drenos para eliminação do vapor d’água e outras impurezas, cujo acionamento pode ser manual ou automático. Possuem ainda uma válvula de segurança, que protege o sistema contra o excesso de pressão e normalmente é regulada para abrir a 150 psi (10 bar), além de uma válvula de retenção unidirecional instalada entre o compressor e o primeiro reservatório, para permitir que o ar flua apenas em um sentido.

O freio é acionado por meio de um pedal, uma válvula que permite aplicar pressão de ar variável em função


Em equipamentos móveis, os freios são dispositivos mecânicos essenciais, destinados a reduzir o movimento por meio da absorção da energia cinética que, na maior parte das vezes, é convertida em calor. A maioria dos freios atuais utiliza o atrito entre duas superfícies para realizar essa conversão, sendo que os dianteiros são sempre mais solicitados na frenagem devido à maior carga sobre o eixo dianteiro nessa situação.

Em sua estrutura, o sistema básico de freio hidráulico utiliza um reservatório, um cilindro mestre acionado pelo pedal do freio e cilindros instalados em cada roda. Quando o pedal é pressionado, o cilindro mestre transmite a pressão para os cilindros das rodas por meio do fluido, fazendo com que os pistões acionem os freios. Em casos de frenagem violenta, as rodas podem travar, criando riscos de acidentes. Como a traseira fica mais leve, o efeito de frenagem nas rodas traseiras é projetado para ser menor.

Já os freios pneumáticos utilizam o ar para acionamento, sendo bastante utilizados em veículos pesados de construção. Um sistema de freio a ar tem como componente principal um compressor, que bombeia ar para os reservatórios de armazenamento. E o compressor, por sua vez, permanece ligado ao motor por uma correia ou um conjunto de engrenagens, possuindo ainda um regulador que controla quando o ar será bombeado para os reservatórios, o que ocorre somente quando a pressão nesse local estiver abaixo da especificada (normalmente, 125 psi ou 8,6 bar).

Os reservatórios possuem drenos para eliminação do vapor d’água e outras impurezas, cujo acionamento pode ser manual ou automático. Possuem ainda uma válvula de segurança, que protege o sistema contra o excesso de pressão e normalmente é regulada para abrir a 150 psi (10 bar), além de uma válvula de retenção unidirecional instalada entre o compressor e o primeiro reservatório, para permitir que o ar flua apenas em um sentido.

O freio é acionado por meio de um pedal, uma válvula que permite aplicar pressão de ar variável em função do esforço para empurrá-lo, seguindo para cada câmara de freio. O conjunto de freio pode ser convencional de tambor, do tipo S-cam (que utiliza um eixo com um came em forma de “S”, que gira quando o freio é acionado e afasta as sapatas) ou a disco (que utiliza um “parafuso de força” para pressionar as pastilhas contra o disco).

O sistema dispõe ainda de manômetros para controle das pressões de aplicação e alimentação, sinal de advertência de baixa pressão de ar nos reservatórios (normalmente uma luz vermelha), interruptor de luz de parada e freio de estacionamento (mantido na posição por mola).

Atrito entre superfícies realiza a conversão da energia cinética em calor

FREIOS A AR

A manutenção de todos esses componentes compreende atividades periódicas e inspeções de porte maior. Dentro dos programas de manutenção preventiva, deve-se verificar o estado da correia de acionamento do compressor e a respectiva folga, por exemplo.

Deve-se também examinar os ajustadores de folga (S-cam). Para tanto, basta soltar o freio de estacionamento e puxar o ajustador. O movimento máximo resultante deve ser de 25 mm (1”). Se houver ajustadores automáticos de folga, seu funcionamento também deve ser verificado. E não deve ser feita regulagem, pois um curso excessivo estará mascarando um problema mais grave no próprio ajustador ou nos componentes do freio.

Do mesmo modo, os tambores ou discos não devem ter rachaduras maiores que metade da largura da área de atrito. Além disso, o material de fricção não deve estar solto ou embebido de óleo, mantendo uma espessura que atenda às especificações (com mínimo de 6 mm). Já as mangueiras conectadas às câmaras de freio não devem ter cortes ou sinais de desgaste, enquanto as molas de retorno devem estar funcionando sem problemas.

Junto a esses procedimentos, deve-se testar o sinal de alerta de baixa pressão (mantendo uma pressão normal no sistema) e acionar repetidas vezes o pedal, para que o alerta (sinal acústico ou luminoso) seja acionado. Normalmente, a pressão mínima está entre 3,8 e 5 bar (55 e 75 psi), embora alguns fabricantes utilizem valores acima desses, com o alarme sendo acionado com a pressão na faixa de 5,5 a 5,8 bar (80 a 85 psi). Com o motor em marcha lenta, o sistema deve atingir a pressão normal de 5,8 a 7 bar (85 a 100 psi) em 45 segundos.

Utilizando ar para acionamento, os freios pneumáticos são bastante utilizados em veículos pesados

Após esse teste, deve-se verificar eventuais vazamentos. O teste estático é feito desligando-se o motor e observando-se a queda da pressão no reservatório, que não deve exceder 0,1 bar (2 psi). Para o teste de aplicação, deve-se colocar a pressão no máximo (abertura do alívio), desligar o motor, calçar as rodas, soltar o freio de estacionamento, acionar o freio e mantê-lo aplicado por um minuto. A queda máxima de pressão deve ser de 0,2 bar (3 psi). Perdas acima desse valor indicam problemas no sistema pneumático.

Para verificar as pressões de entrada e saída, basta operar normalmente a máquina. A pressão deve subir até um máximo de 9,6 bar (140 psi), quando o suprimento é cortado pela válvula. O fornecimento será religado quando a pressão chegar a 7 bar (100 psi). Em seguida, mova a máquina a cerca de 8 km/h e aplique os freios com firmeza, observando eventual demora no acionamento ou desvio para um dos lados.

ANTI-TRAVAMENTO

O sistema ABS (Anti-lock Braking System) é um conjunto antideslizamento usado na frenagem de máquinas e veículos, que mantém a tração entre a roda e a superfície do terreno.

O ABS é um sistema automático que atua a uma velocidade muito maior que o tempo humano de reação, assegurando maior controle do veículo, reduzindo a distância de frenagem, impedindo o travamento das rodas durante a frenagem e mantendo o equilíbrio entre os freios dianteiro e traseiro. A segunda função citada é mais conhecida como controle de tração. Em areia, cascalho ou neve, a distância de frenagem tende a aumentar, o que levou ao desenvolvimento de soluções específicas como esse sistema.

Um sistema ABS típico compreende uma central eletrônica de controle (ECU), sensores de velocidade nas rodas e ao menos duas válvulas como parte do sistema hidráulico de frenagem. A ECU monitora continuamente a velocidade de cada roda e, quando detecta alguma roda movendo-se muito abaixo da velocidade do veículo, aciona uma das válvulas, para reduzir a pressão hidráulica de frenagem dessa roda, fazendo com que deixe de deslizar.

Sistema anti-travamento mantém a tração entre a roda e a superfície do terreno

Mas se a velocidade ficar muito acima da do veículo, a válvula é acionada para aumentar a pressão de frenagem, reduzindo a velocidade. Esse processo pulsante é contínuo, com uma frequência que pode chegar a 15 operações por segundo, ou seja, o travamento das rodas torna-se praticamente impossível. Note-se que a ECU está programada para ignorar diferenças abaixo de um determinado valor, correspondente à diferença de velocidade entre as rodas do mesmo eixo, numa curva.

Uma evolução desse sistema é o controle eletrônico de estabilidade, que incorpora mais dois sensores, um de ângulo do volante e outro giroscópico. Quando o sensor giroscópico detecta que o sentido do veículo não coincide com o informado pelo ângulo do volante, o controle aciona o freio de determinada roda (até três rodas) para que o veículo retome a direção correta.

BRAKE BY WIRE

A expressão denomina tecnologias de controle do sistema de freio por meio de sistemas elétricos, que podem atuar isoladamente ou em complemento aos sistemas convencionais. São bastante utilizadas em equipamentos elétricos e/ou híbridos e em freios de estacionamento, além de sistemas de frenagem regenerativa.

Tecnologia brake by wire controla a frenagem por meio de sistemas elétricos

Essa tecnologia evita o uso de bombas, mangueiras, fluidos, correias, reforçadores a vácuo e outros, que são substituídos por sistemas eletrônicos de controle com atuadores eletromecânicos. A maioria dos sistemas veiculares utiliza sistema ABS modificado, acoplado a uma unidade eletrônica de controle.

Nos veículos comerciais, o sistema recebeu o nome de EBS (Electronic Braking System). Esse sistema ativa todos os componentes, inclusive o retardador e o freio. Utiliza ar comprimido para a frenagem, simplesmente controlando o ar que passa pelas válvulas, em lugar das tensões mais altas usadas para os sistemas de frenagem eletromecânicos ou eletrohidráulicos, nos quais a energia elétrica é usada para o acionamento dos freios. A arquitetura básica compreende processadores (ECU e outros), memória (integrada na ECU), sensores, atuadores e rede de comunicação.

O EBS aumenta a precisão da frenagem, reduzindo a distância necessária para a parada do veículo. Após o acionamento do pedal, são acionados quatro comandos independentes pela ECU, baseados no ABS e no controle de estabilidade. Esses sinais são então enviados às quatro pinças por meio da rede de comunicação e via canal separado de dados, para uso exclusivo em emergências.