Explicación sencilla: TraXon DynamicPerform

Durante Bauma 2019, anunciamos una nueva transmisión diseñada para lograr un arranque y una maniobra de las grúas móviles sin desgaste: TraXon DynamicPerform. Desde entonces, la nueva transmisión no ha dejado de probarse y se ha mejorado. Ahora está lista para la producción en serie. En primer lugar, se instalará en la nueva LTM 1110-5.2 y, posteriormente, la instalaremos paulatinamente en nuestras grúas móviles de tres a cinco ejes, empezando con otras grúas de 5 ejes. Martin Dony, ingeniero de desarrollo y construcción de chasis de grúas, explica qué es exactamente DynamicPerform y qué ventajas ofrece la nueva transmisión en la práctica.

En realidad, DynamicPerform no es una nueva transmisión en absoluto, sino un nuevo módulo de acoplamiento de la transmisión TraXon de ZF. La principal ventaja en una frase: ofrece un arranque sin apenas desgaste y una maniobra precisa sin sobrecalentamiento.

Antes de profundizar en su funcionamiento, me gustaría repasar la historia de las transmisiones en las grúas móviles de Liebherr. Hasta hace aproximadamente 20 años, teníamos transmisiones automáticas en todas nuestras grúas móviles, en diferentes tamaños en función del peso del vehículo. Gracias al convertidor de par integrado, los procesos de acoplamiento no sufrían desgaste. Sin embargo, el elevado peso, el alto precio, el gran consumo de combustible y las bajas velocidades debido al reducido número de marchas suponían importantes desventajas.

Con la LTM 1100/2, en 1999 introdujimos la primera caja de cambios manual automatizada, procedente de la entonces nueva familia de transmisiones AS-Tronic de ZF, en las grúas móviles de Liebherr. El control electrónico de la transmisión permitía completar procesos de acoplamiento y conmutación sin la intervención del conductor. Con un mejor comportamiento de conmutación, las doce o dieciséis marchas permitían el funcionamiento del motor diésel en un rango óptimo de revoluciones y una conducción más rentable de bajo consumo.

Sin embargo, muchos operadores de grúa tuvieron que acostumbrarse al complicado manejo del embrague en seco. El aumento de la carga de fricción al arrancar y maniobrar podría provocar desgaste en el revestimiento del embrague y sobrecalentamiento en el embrague. Por ello, los vehículos estaban equipados con una caja de transmisión de dos etapas. Mientras la segunda etapa suele emplearse para aumentar el par y, por tanto, la capacidad de ascenso, la transmisión inferior suele aprovecharse para reducir la velocidad de conducción de la grúa. De esta forma, se puede reducir el desplazamiento del embrague durante las maniobras y, por tanto, el desgaste del revestimiento de fricción.

En 2017, el sistema de transmisión modular TraXon sustituyó las transmisiones AS-Tronic. Esta nueva serie de transmisiones mejoraba el par transmisible y la eficiencia, mientras las emisiones de ruido se redujeron notablemente. Al mismo tiempo, se introdujeron nuevas funciones, como el sistema de ayuda de arranque en pendiente «Hill Start Aid» y el programa de conducción «ECOdrive», un ajuste de conmutación que optimiza el consumo de combustible.

Sin embargo, el nuevo sistema de transmisión no proporcionaba un embrague de arranque y conmutación sin desgaste para vehículos más ligeros. Dado que el embrague del convertidor de la transmisión TC Tronic HD o TraXon Torque, que utilizamos a partir de las grúas de 6 ejes, resulta demasiado pesado y caro para las grúas móviles pequeñas, buscábamos una alternativa desde hace tiempo. Tras investigar la viabilidad básica de un embrague multidisco con refrigeración por aceite como elemento de arranque durante el desarrollo previo de ZF, se inició el proyecto «Embrague de arranque húmedo» para grúas móviles y vehículos especiales y Liebherr participó como principal cliente en el desarrollo de ZF.

La principal tarea del embrague entre el motor diésel y la transmisión consiste en equilibrar las revoluciones entre los lados de accionamiento y salida. Al comienzo del proceso de arranque, el motor diésel gira ligeramente por encima del régimen de ralentí. La parte posterior de la cadena de tracción (transmisión, ejes de accionamiento, caja de transmisión, ejes y ruedas) se queda parada. Si el embrague se cerrase lentamente, las revoluciones del motor diésel se transmitirían al lado de salida mediante fuerzas de fricción entre las superficies del embrague y el resto de la cadena de tracción se podría en movimiento. Sin embargo, el lado de salida todavía no gira a las mismas revoluciones que el lado de accionamiento y, por lo tanto, una gran parte de la energía de accionamiento se convierte en energía térmica debido a la fricción. Las revoluciones del lado de salida aumentan gradualmente, así como la velocidad del vehículo. El calor por fricción se genera hasta el denominado punto de acoplamiento, a partir del cual las revoluciones del lado de salida se han igualado a las del lado de accionamiento.

En el caso de un embrague en seco, la placa de presión (masa de acero) y el revestimiento del embrague absorben la energía térmica. La placa de presión se enfría paulatinamente debido a la reducida transferencia térmica entre el acero y el aire. Si la placa de revestimiento suele estar sometida a un calor elevado, se desgastará con mayor rapidez.

Sin embargo, DynamicPerform se basa en el principio de un embrague multidisco con funcionamiento húmedo, que se caracteriza por la disposición paralela de varios revestimientos de fricción. De esta forma, los discos absorben más energía térmica. Sin embargo, el calor también se puede disipar rápidamente mediante la refrigeración de los discos con aceite. El aceite del embrague transmite la energía en un intercambiador térmico de aceite/agua al circuito de refrigerante del motor diésel y, posteriormente, se disipa en el sistema de refrigeración.

El nuevo módulo de acoplamiento cuenta con una unidad de control integrada para el sistema de refrigeración por aceite. Para ello, ZF ha desarrollado sus propios modelos de temperatura con software para los requisitos especiales en la grúa móvil y los ha probado exhaustivamente con Liebherr. Los sensores de presión y temperatura permiten controlar el estado del embrague y activar las funciones de protección en situaciones complicadas. Las pruebas realizadas en las cámaras de enfriamiento a hasta 40 grados bajo cero confirman que DynamicPerform puede funcionar con total fiabilidad en temperaturas extremadamente bajas.

¿Cuáles son las ventajas del embrague durante el uso diario? Todos los procesos de arranque se completan sin desgaste, lo que significa que no se desgasta ningún componente del embrague. Incluso los arranques bruscos, incluido el arranque en pendientes, son posibles varias veces en intervalos cortos. Por último, durante las maniobras precisas, en las que solo una pequeña fracción de las revoluciones del motor se transmite del embrague a la cadena de tracción, el desplazamiento del embrague tampoco sufre desgaste gracias a la refrigeración por aceite. La disipación del calor impide el sobrecalentamiento del embrague y aumenta la disponibilidad del vehículo.

Ahora, los operadores de grúas pueden centrarse totalmente en las maniobras de conducción y ya no tienen que preocuparse por la tensión del embrague. Los operadores de grúas se benefician de la larga vida útil y del mantenimiento simplificado del embrague. El cambio de aceite puede realizarse en el mismo intervalo de servicio que otras actividades para minimizar los tiempos de inactividad y, por tanto, ahorrar costes de mantenimiento. De esta forma, la tecnología innovadora mejora las grúas móviles.

Este artículo fue publicado en la revista UpLoad 01 | 2022.