Un freno de cabrestante es el dispositivo que sostiene el tambor del cabrestante, controla la rapidez con la que se desenrolla la línea y la suelta solo cuando la tensión excede un límite preestablecido. No es un bloqueo de estacionamiento. En un cabrestante marino cargado, el freno marca la diferencia entre un amarre controlado y una salida incontrolada de alambre o cable.
La mayoría de los cabrestantes marinos utilizan dos sistemas de frenos: un freno de entrada en el motor o eje de transmisión y un freno primario en el tambor. Cada uno tiene un trabajo diferente, una configuración diferente y un modo de falla diferente. Las secciones siguientes explican cómo funcionan juntos, cómo se eligen sus configuraciones y qué inspeccionar antes de que un barco zarpe.
Qué hace el freno del cabrestante bajo carga
El freno del cabrestante realiza tres funciones: sujeta el tambor cuando se corta la energía, entrega la línea con una tensión controlada y absorbe energía sin cargar el tren de transmisión. Un freno que solo se mantiene no es suficiente para amarrar o manipular anclas, porque la tensión de la línea puede aumentar rápidamente cuando una embarcación se mueve contra sus amarres.
Cuando se tira de un cabrestante, se suelta el freno y la transmisión controla la carga. Cuando la palanca de control vuelve a neutral, el freno debe volver a aplicarse automáticamente. Si el tambor se deja activado y la banda del freno está demasiado apretada, el cabrestante no funcionará con la carga diseñada. Si se deja demasiado flojo, el tambor puede deslizarse y el barco puede derivar. Por lo tanto, el ajuste correcto es una ventana estrecha, no una cuestión de apretar hasta que el tambor deje de moverse.
Freno de entrada versus freno primario
El freno de entrada y el freno primario no son intercambiables. Actúan sobre diferentes partes del tren motriz y se ajustan a diferentes límites de carga.
| Característica | Freno de entrada | Freno primario |
|---|---|---|
| Ubicación | Motor de accionamiento o eje de entrada | Tambor de cabrestante o eje de tambor |
| papel principal | Sostenga el tren motriz cuando la energía esté apagada | Mantener y renderizar la línea en el tambor. |
| tipo tipico | Freno de disco accionado por resorte y liberado por electroimán | Freno de banda o freno de disco en cabrestantes de alta resistencia |
| Capacidad de retención | Al menos 1,5 veces la carga del tambor según ISO 3730 para accionamientos eléctricos | Generalmente se establece en el 60% del MBL de diseño del barco para chigres de amarre. |
| Comportamiento de renderizado | Normalmente no se utiliza como freno de renderizado principal. | Representa la línea cuando la tensión excede el límite establecido. |
| Modo de falla | No se puede liberar si falla la bobina o la fuente de alimentación | Superficie de fricción contaminada, banda desgastada, tensión del resorte incorrecta |
Un freno de entrada es a prueba de fallas porque los resortes lo aplican cuando no hay energía. Se requiere energía para liberarlo, por lo que un corte de energía deja el freno aplicado. Sin embargo, no se debe utilizar un freno de entrada como único freno de retención para un cabrestante de amarre. Si el tambor se deja activado y el freno primario está activado, ambos frenos pueden trabajar juntos y evitar que el cabrestante rinda a su carga lineal diseñada.
El freno primario es el que protege la línea de amarre. Está diseñado para renderizar antes de que las cargas de línea se vuelvan excesivas. En un cabrestante de amarre, la carga de retención del freno primario comúnmente se establece en el 60% de la carga de rotura mínima de diseño del barco, o MBL. Un freno que se mantiene demasiado tiempo puede dividir la línea; un freno que se activa demasiado pronto permite que la embarcación se mueva demasiado.
Cómo se determinan los ajustes de los frenos
Los ajustes de los frenos siguen el servicio del cabrestante y la carga de diseño de la embarcación, no la resistencia máxima de la línea. Un error común es aplicar el freno para mantener la resistencia a la rotura de la línea, lo que elimina la protección contra el desgaste y puede sobrecargar la base del cabrestante.
Cabrestantes de amarre
Para los cabrestantes de amarre, el freno primario está configurado para rendir aproximadamente el 60% del MBL de diseño del barco. Esto mantiene la tensión normal del amarre por debajo del punto de liberación del freno, al tiempo que permite que el freno libere carga antes de que la línea alcance una tensión peligrosa. El rango de renderizado debe ser pequeño. Un freno que rinde varias toneladas por debajo de su punto de ajuste permitirá que el barco se mueva más de lo necesario en ráfagas u olas de un barco que pasa.
Manejo de anclas y cabrestantes de remolque
Los cabrestantes de manejo y remolque de anclas utilizan frenos de mayor resistencia, a menudo de tipo disco o multidisco, porque deben controlar cargas dinámicas elevadas y eventos frecuentes de renderizado. Sus configuraciones se basan en la tracción nominal del cabrestante, el diámetro de la línea y la ventana climática operativa. Estos cabrestantes suelen tener un freno primario en cada tambor y el freno de entrada sigue siendo un freno de retención en lugar de un freno de renderizado.
Requisitos de accionamiento eléctrico
La norma ISO 3730 exige que todos los motores eléctricos tengan un sistema de frenado automático con una capacidad de retención de al menos 1,5 veces la carga del tambor. Este freno de entrada es adicional al freno primario del cabrestante. Evita que el motor gire libremente cuando se corta la energía y que la línea se agote por su propio peso.
Tipos de frenos: banda, disco y multidisco
Los frenos de banda siguen siendo el freno principal estándar para los cabrestantes de amarre, mientras que los frenos de disco dominan los frenos de entrada y los cabrestantes de manejo de anclas de alta resistencia. La elección depende del ciclo de trabajo, la precisión requerida y el espacio de instalación disponible.
Un freno de banda envuelve un forro de fricción alrededor del exterior de un tambor o rueda de freno. Proporciona una gran área de fricción, maneja un par elevado y se puede ajustar mediante configuraciones de resorte y varillaje. Es simple y robusto, pero puede ser sensible a la contaminación y al desgaste. Un freno de banda que se vidria o se empapa de aceite puede aguantar mal o deformarse con una carga incorrecta.
Listado de categorías y modelos de cabrestante hidráulico marino La categoría enumera el cabrestante hidráulico 01-09 con enlaces de consulta, que cubren cabrestantes hidráulicos marinos para carga, anclaje, amarre, elevación y operaciones en alta mar de barcos. Ver producto → Los frenos de disco utilizan una pinza que aplica fricción a un disco. Son comunes como frenos de entrada porque son compactos y pueden desbloquearse eléctricamente. También se utilizan como frenos primarios en cabrestantes de remolque y manipulación de anclas de alta resistencia, donde el ajuste preciso y la disipación de calor son importantes. Los frenos de disco funcionan igualmente bien en cualquier dirección y se ven menos afectados por el diámetro del tambor que los frenos de banda. Los frenos multidisco apilan varios discos de fricción en una carcasa compacta y, a menudo, se utilizan cuando se necesita un par elevado en un espacio pequeño.
Hacer coincidir el freno con la transmisión
Los accionamientos hidráulicos, eléctricos y diésel imponen diferentes exigencias al sistema de frenos. El tipo de freno, el método de liberación y el rango de configuración deben seleccionarse junto con la unidad, no agregarse como una ocurrencia tardía.
Accionamientos hidráulicos
Los accionamientos hidráulicos pueden sostener una carga a través del motor y la válvula de control, pero aún necesitan un freno de tambor primario para el renderizado y la retención de emergencia. Un motor hidráulico puede deslizarse internamente, por lo que el freno primario debe poder sostener el tambor cuando la válvula de control está centrada. La liberación del freno hidráulico suele estar impulsada por el mismo circuito hidráulico, lo que significa que una pérdida de presión puede aplicar el freno si el sistema está diseñado como a prueba de fallos.
Accionamientos eléctricos
Los accionamientos eléctricos requieren un freno de entrada porque un motor de CA puede girar libremente cuando se corta la energía. El freno de entrada se aplica mediante un resorte y se libera mediante un electroimán. Cuando la palanca de control está levantada o doblada, la energía libera el freno. Cuando la palanca vuelve a neutral o falla la energía, se aplica el freno. Esta es la razón por la que los cabrestantes eléctricos se eligen a menudo para aplicaciones en las que la retención automática y el control sencillo son importantes.
Categorías de cabrestantes eléctricos marinos y listados de productos La categoría enumera los cabrestantes eléctricos 01-09 para barcos y embarcaciones, que cubren fondeo, amarre, remolque y manejo de carga con control de motor para una operación segura. Ver producto → Unidades diésel
Las transmisiones diésel pueden utilizar un freno mecánico o hidráulico en el eje de salida, y el motor o el embrague proporcionan la función de retención. Aún se necesita un freno primario separado en el tambor si el cabrestante debe girar con una carga controlada. Los cabrestantes diésel son comunes donde no hay energía eléctrica externa disponible, pero el mecanismo de ajuste y liberación del freno debe estar accesible para su inspección.
Puntos de falla comunes y controles de mantenimiento
La mayoría de las fallas de los frenos del cabrestante se deben a superficies de fricción contaminadas, ajuste incorrecto o conexiones desgastadas, no a una falla repentina del material. Un freno que ha funcionado durante años aún puede fallar en una prueba de carga porque el coeficiente de fricción ha cambiado.
La contaminación del revestimiento de fricción es la causa más frecuente de mala sujeción. El aceite, la grasa, la sal y el óxido pueden reducir el coeficiente de fricción. Es posible que un revestimiento que parezca grueso aún esté vidriado y no pueda soportar su carga nominal. Los frenos de banda son especialmente vulnerables porque el revestimiento está expuesto a la superficie del tambor y al entorno de la plataforma circundante.
La configuración incorrecta es la segunda causa común. Un freno ajustado por tacto puede mantenerse demasiado apretado y evitar el desgaste, o demasiado flojo y permitir el deslizamiento. El ajuste debe comprobarse con una carga medida o una escala de resorte calibrada, siguiendo el procedimiento del fabricante del cabrestante. Para los frenos hidráulicos del molinete del ancla, una rutina de inspección regular debe incluir la verificación de la presión hidráulica, el desgaste de la banda y el juego libre del varillaje. Experiencia de campo con mantenimiento del molinete de ancla hidráulica muestra que pequeños ajustes realizados antes de un viaje son más baratos que un fallo de frenos en el mar.
- Verifique el espesor del revestimiento de fricción, el vidriado y la contaminación del aceite.
- Verifique la liberación y aplicación del freno con la palanca de control en cada posición.
- Inspeccione los resortes, varillajes, pasadores y horquillas en busca de desgaste o corrosión.
- Pruebe la carga de renderizado con una celda de carga calibrada o un banco de pruebas.
- Confirme que el freno de entrada se libere solo cuando la palanca de control esté levantada o renderizada.
- Registre el resultado de la prueba y compárelo con la lectura anterior para detectar deriva.
El desgaste del varillaje del freno también puede cambiar la fuerza efectiva del resorte. Un pasador ovalado desgastado puede reducir la fuerza aplicada y hacer que el freno patine. En los frenos de banda, se debe revisar el anclaje de la banda y la varilla de ajuste para detectar grietas. En los frenos de disco, las correderas de la pinza y el desgaste de las pastillas deben comprobarse al mismo tiempo que los forros de fricción.
Los conjuntos de accionamiento hidráulico que accionan la liberación del freno deben revisarse para detectar pérdidas de presión y fugas internas. Si la presión de liberación es demasiado baja, el freno puede arrastrarse y sobrecalentarse. Si es demasiado alto, es posible que el freno no se aplique completamente cuando se le ordene. La presión de liberación debe medirse en el puerto del freno, no solo en la salida de la bomba.
Preguntas frecuentes
¿Puede el freno de un cabrestante sostener una carga sin energía?
Sí, si se aplica mediante resorte o mecánicamente. Los frenos de entrada de los cabrestantes eléctricos se mantienen mediante resortes y se liberan mediante un electroimán, por lo que un corte de energía deja el freno aplicado. Los frenos de banda primarios también se aplican mediante resorte o peso muerto y requieren fuerza mecánica para liberarse. Este comportamiento a prueba de fallos es la razón por la que el freno permanece activado cuando el cabrestante no está funcionando.
¿Por qué el freno de un cabrestante gira en lugar de mantenerse completamente?
El renderizado es una función de seguridad diseñada, no una falla. En un cabrestante de amarre, el freno primario está configurado para soltar la línea en aproximadamente el 60% del MBL de diseño del barco. Si el freno se mantuvo completamente, una carga creciente debido al viento, la corriente o las olas del barco podría romper la línea o dañar el cabrestante. El renderizado arroja suficiente línea para devolver la tensión a un nivel seguro.
¿Con qué frecuencia se debe probar el freno de un cabrestante?
El freno debería probarse antes de cada viaje importante y en los intervalos establecidos por la sociedad de clasificación de buques y el fabricante del chigre. Se puede realizar una prueba funcional de lanzamiento y aplicación con más frecuencia, pero se necesita una prueba de carga con un instrumento calibrado para confirmar la configuración de renderizado. Cualquier cambio en el comportamiento de sujeción, ruido u olor inusual debe provocar una inspección inmediata.
¿Se puede ajustar un freno sin una prueba de carga?
No. Un ajuste visual o basado en la sensación no puede confirmar la carga de renderizado. El coeficiente de fricción cambia con la contaminación, la temperatura y el desgaste, por lo que el único método confiable es una prueba de carga medida. El ajuste por sensación puede dejar el freno demasiado apretado para rendir o demasiado flojo para sujetarlo, y ambas condiciones son inseguras.
Categoría de cabrestante de amarre y molinete hidráulico combinado La categoría enumera el molinete hidráulico combinado y el cabrestante de amarre 01-09 para embarcaciones más grandes, incluidos tambores independientes y frenado hidráulico; El ajuste del freno sigue siendo importante para una carga controlada. Ver producto → 
