Ingeniero

1.- Introducción
En este artículo intentaré exponer de forma somera cómo funciona un
embrague de motocicleta.
El embrague se puede definir como aquel mecanismo por el cual se puede
romper la conducción de potencia que va del motor a la caja de cambios, a
voluntad del conductor (en los manuales).
El embrague tiene su función en dos momentos de la conducción: Al iniciar la
marcha, para nosea de forma brusca (a quien se le haya roto el cable del
embrague, y haya tenido q meter marchas a capón, ya sabe de lo q hablo: o se
te cala el motor, o sales haciendo un precioso caballito de cada semáforo en el
q tengas que parar). La otra función es dejar de transmitir potencia a la caja de
cambios cuando vayamos a cambiar de marcha. Sino fuera así, la presión que
existe entre los dientesde los engranajes del cambio haría q la costase salir de
la marcha, y una vez quitada, costaría meter la siguiente, todo ello con gran
perjuicio para el cambio (al subir marchas, se puede lograr el mismo efecto que
desembragando, si soltamos el acelerador un momento, para así reducir la
presión en los dientes al iniciar el cambio).
2.- Algo de matemáticas
Si no te gustan, te puedes saltareste epígrafe y leer directamente las
conclusiones...
El embrague más simple, sería un par de discos con un coeficiente de
rozamiento µ, cada uno unido a un eje (conductor y conducido). Al unir ambos
con una presión p, son capaces de transmitir un par motor M. Esa presión está
provocada por una fuerza F que generalmente viene de los muelles del
embrague, aunque puede ser por la fuerzacentrífuga de unas masas, por
electroimanes, etc, etc.

M2 (a la caja de
cambios)

M 1 (del
motor)

Supongamos que los discos no son macizos, sino en forma de anillo, como
efectivamente es así. Siendo:

R2

R1

Supongamos que la superficie A es perfecta, y que la presión es uniforme en
todos los puntos de contacto:
p=F/A
Así, el par motor que se logrará transmitir será de:
M = ∫∫ dM =∫∫ r * dFroz = ∫∫ r * µ * p * r * dθ * *dr = .....
M = 2/3 * µ * p * π * (R13 – R23)
Y la fuerza de compresión que hay que aplicar a los discos para conseguir
ese par:
F = ∫ ∫ p * r * d θ * dr

F = π * p * (R12 – R22)

Ahora sí, los que estaban saltando por encima de las cifras, ya pueden volver
a leer. Vemos que la capacidad que tiene el embrague de transmitir el
momento (o par) que vienedel motor, será mayor cuanto:
a) mayor sea el coeficiente de fricción de las superficies de ambos discos (en
la realidad son valores muy altos, alcanzados por compuestos de tipo “ferodo”
similares a los frenos, y que también aguanten las altas temperaturas y
abrasión a que se ven sometidos
b) mayor sea el diámetro exterior del disco, y menor su diámetro interior
(notamos q aumenta más lacapacidad de transmitir potencia que la superficie
–radio al cuadrado-, así pues en principio es mejor poner pocos discos grandes
que no muchos pequeños.
c)mayor sea la presión a la que le sometemos. Esto parece intuitivo, unos
muelles muy firmes, lograrán un contacto más intimo entre los dos forros, y
podrán transmitir más par motor. Por el contrario, cuando actuamos sobre la
maneta delembrague, actuamos en contra de los muelles y reducimos el par
máximo que es capaz de transmitir. Si éste es menor que el par que en ese
momento está generando el motor, el embrague patinará: los dos ejes no
estarán unidos solidariamente, sino que el eje conducido (el primario del
cambio) irá más lento y recibirá menos par. Esta pérdida de potencia se
transforma en calor y desgaste del embrague,así que es evidente que esta
situación sólo puede ser transitoria para no destruirlo en poco tiempo.
La otra expresión nos relaciona la presión con la fuerza que hemos de aplicar
(con los muelles) para generarla. La relación depende, como es obvio, de la
superficie del disco. Y como hemos visto, a igualdad de superficie, y por lo
tanto de esfuerzo sobre la maneta, el par transmitido será...