Perno Rey

Que debemos saber de la quinta rueda y el perno rey de un tracto camión Ing. Hernán Darío Acosta En la actualidad, transitan más de 10.000 tractocamiones por nuestras carreteras colombianas. Estos tractocamiones o también llamados tractomulas, son vehículos articulados de carga pesada, compuestos por un cabezote (truck) y un remolque (trailer), los cuales, están unidos únicamente por dos componentes, la quinta rueda (fifth wheel), que va instalada sobre la parte trasera del chasis del cabezote y el perno rey (king pin), que va instalado en la plataforma o tornamesa inferior delantera del remolque. En este artículo, vamos a conocer las características técnicas de diseño más representativas y las recomendaciones de seguridad de la quinta rueda y del perno rey, teniendo en cuenta, que de estos dos componentes depende que las dos grandes partes de un tractocamión permanezcan unidas y no se genere riesgo alguno de accidentes por volcamiento o desenganche del remolque, que pueda afectar la seguridad de las vías y de las personas que en ellas transitan.

QUINTA RUEDA (FIFTH WHEEL) DISEÑO Una quinta rueda está compuesta básicamente por un plato de acero fundido y una base que puede ser fija o escualizable. La base fija tiene dos apoyos (hombros), que van atornillados a cada viga del chasis del cabezote. Los hombros permiten que la carga vertical aplicada a la quinta rueda sea transmitida directamente al chasis, el que a su vez, transmite esta carga a la suspensión y a las llantas. El conjunto completo de plato y base tiene una capacidad de carga vertical permitida según el modelo de la quinta rueda.

Hay diversos tipos de quinta rueda seleccionados según su capacidad y ciertas características de diseño. Para Colombia encontramos modelos de quinta rueda como la FW35 Holland, con capacidad de carga vertical de 55.000 lb y capacidad de carga de arrastre de 150.000 lb; la FW0070 Holland, con capacidad de carga vertical de 70.000 lb y capacidad de carga de arrastre de 150.000 lb. Estos dos diseños de quinta rueda se pueden armar con base fija (hombros) o base escualizable (compensadora). Los platos fundidos tienen un sistema de dispositivos y otros componentes que son los que actúan en el enganche y desenganche de la quinta rueda con el perno rey; es aquí donde encontramos las mordazas, las que son fabricadas de acero forjado y maquinado en una sola pieza para dar la circunferencia perfecta y luego cortado en dos partes simétricamente iguales, para abarcar de manera perfecta toda el área del perno rey.

Los dos sistemas de base de quinta rueda más comunes en Colombia son el sistema de hombros fijos, que ha sido el tradicional desde que las quinta rueda llegaron a nuestro país en los tractocamiones y el sistema de base escualizable (Kompensator), el cual está diseñado especialmente para remolques muy rígidos, para terrenos muy desiguales o irregulares y/o para compensar las cargas laterales que genera el transporte de líquidos (golpe de ariete). El sistema Kompensator es un sistema que permite el deslizamiento de los hombros sobre una base en acero de alta resistencia en forma de cuna, permitiéndole un movimiento lateral controlado del plato para amortiguar las cargas o esfuerzos del remolque en la operación.

En el mercado encontramos diferentes marcas de quinta rueda, pero es la marca Holland la que ha liderado, siendo esta la más instalada en equipo original y de aftermarket. SAF-Holland se ha preocupado por cubrir las diferentes necesidades del mercado poniendo a su disposición, todas las opciones de quinta rueda anteriormente mencionadas, incluyendo varios kits de reparación de sus diferentes productos, para conservar la originalidad de los componentes y mantener la seguridad de sus sistemas en general. RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD La seguridad es el ítem más importante en la fabricación y diseño de cualquier elemento, componente o sistema que esté destinado a operar dentro de nuestro entorno. En el caso de un tractocamión, encontramos varios sistemas electromecánicos, llamados sistemas de seguridad, una falla en estos, podría ocasionar accidentes y pérdidas de vidas humanas. Sistemas tales como el sistema de dirección, el sistema de frenos, el sistema de suspensión y el sistema de enganche del cabezote con el remolque, son algunos de ellos. Técnicamente hablando, una quinta rueda es un conjunto de elementos metálicos fundidos, forjados, maquinados, doblados, soldados y atornillados, unidos de forma ordenada para lograr un sistema mecánico con un objetivo trazado. Todas las soldaduras que encontramos en una quinta rueda nueva, fueron realizadas bajo certificación AWS, usando un proceso de bajo hidrogeno y de metal de aporte AWS E70XX. Una soldadura mal aplicada no soportará los esfuerzos torsionales a los que la quinta rueda está expuesta durante su operación normal y puede causar fallas que darán como resultado daños severos en cabezote, remolque y elementos del medio, por tal motivo, no se recomienda aplicar como procedimiento de reparación ningún tipo de soldadura en los componentes de la quinta rueda, ya que, no se cuenta con las condiciones y procesos técnicos especiales que esta requiere. EL PLATO Es el componente de la quinta rueda que hace el contacto con la plataforma del remolque. Este elemento está expuesto a presentar fisuras por malas conductas de aplicación y/o mantenimiento. Si se llegara a presentar una fisura visible en el plato de la quinta rueda, se recomienda remplazar el plato por uno nuevo. Los componentes instalados en el plato pueden funcionar con uno nuevo, desde que estos no presenten desgaste normal de la operación o estén afectados por golpes o daños externos.

Para evitar el desgaste metal con metal entre el plato y la tornamesa del remolque, se debe aplicar una capa de grasa que actúa como película de lubricación. La grasa se debe aplicar en forma de cordón sobre las canales de lubricación que el plato trae dibujadas. Las mordazas son el componente que sujeta al perno rey para efectuar el enganche del cabezote con el remolque. Este componente presenta desgaste típico de la operación en la superficie de contacto, la cual, tiene un acabado superficial especial (tratamiento térmico) para evitar el desgaste prematuro. No se recomienda aplicar soldadura en la superficie interior de las mordazas para rellenar el material desgastado con el tiempo por la operación, ya que la soldadura aplicada se vuelve un material más duro que va a afectar la superficie del perno rey y acortará su vida útil. INSPECCIÓN DE TORNAMESA Y PERNO REY Es indispensable para la vida de la quinta rueda que la tornamesa y el perno rey o king pin cumplan con unas condiciones técnicas y dimensionales determinadas. Para realizar una correcta inspección a estos dos componentes, se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones: 1. La tornamesa debe estar totalmente plana: Se debe realizar esta inspección con una regla metálica de 100 cm, colocándola sobre la plancha de acero de la tornamesa en todas las direcciones. Cualquier abolladura, hendidura o pandeo, generará una carga o esfuerzo puntual sobre el plato de la quinta rueda en zonas donde este plato no está diseñado para soportar este sobreesfuerzo o sobrecarga. Cabe aclarar que esta tornamesa tiene unas tolerancias máximas de pandeo permitidas como lo apreciamos en la gráfica (Norma SAE J700-2011).

2. El perno rey debe tener un ángulo de 90º con la tornamesa: Con una escuadra o galga específica, (ver Norma SAE J2228-2011), revisar que el perno rey esté perfectamente perpendicular a la tornamesa. De no ser así, se podrán ver afectadas las mordazas de la quinta rueda y el mismo perno rey.

3. El perno rey debe tener las medidas exactas según los requisitos de diseño: Según el fabricante del perno rey y las necesidades de operación, este perno rey debe cumplir con unas medidas y unas tolerancias máximas de desgaste, según la Norma SAE J700-2011. Lo más común en Colombia es el perno rey de 2 pulgadas (50.8 mm) de diámetro en la zona de contacto con las mordazas. El límite de desgaste es de 1/8 de pulgada (3.2 mm); si este desgaste es superado, se recomienda el cambio de perno rey. La longitud del cuello superior depende si el perno rey está diseñado para ser usado con disco lubricante sobre el plato o no.

4. El montaje del perno rey debe ser el adecuado: En el mercado encontramos diferentes espesores de lámina de acero ASTM A36 de las tornamesas, y los más usuales son 3/8 de pulgada (9.5 mm) y ½ pulgada (12.7 mm). De este espesor depende instalar el perno rey correspondiente. Si no se instala el perno rey adecuado al espesor de la lámina, este perno puede quedar más largo o más corto de lo requerido y afecta los demás componentes del sistema en el enganche.

5. Inspeccionar el perno rey por posibles golpes o fisuras: El perno rey está expuesto a chocar con la quinta rueda en cada enganche realizado y a elevados esfuerzos torsionales que le pueden ocasionar fisuras, hendiduras o deformaciones. Para esta inspección encontramos métodos técnicos, tales como la prueba de partículas magnéticas con luz ultravioleta (luz negra), y la prueba de líquidos (tintas) penetrantes con luz ultravioleta (luz negra) entre otras. También se puede realizar simplemente una inspección visual con la que se pueden evidenciar golpes, abolladuras, deformaciones o grietas. 6. Inspeccionar la instalación del perno rey: Una instalación apropiada incluye un diseño de enganche superior, que cumpla con los requerimientos de esfuerzos de la norma SAE J133 y personal calificado para la aplicación de la soldadura. También se debe conocer sobre qué superficie es que se debe aplicar la soldadura.

Un perno rey está fabricado de acero aleado como el AISI 8630H, AISI 4320H o AISI 4718H, templado y revenido, por lo tanto, cualquier reparación por soldadura afectará las propiedades mecánicas como la dureza (dureza Brinell entre 302 y 363) y por lo tanto, la resistencia al desgaste. En Colombia encontramos varias marcas de quinta rueda y cada una de ellas tiene diferentes modelos y especificaciones con diversas cualidades técnicas, dentro de las que encontramos quinta rueda de baja lubricación, exentas de lubricación, para extra capacidad, livianas, con enganche y desenganche neumático, con sistema electrónico de inspección del enganche, etc. Lo más importante es saber qué debemos y qué no debemos hacer en caso de falla; qué debemos inspeccionar y qué tan importante es corregir las fallas o daños que se presenten en estos componentes, algunos por desgaste normal de la operación y otros por agentes externos que los afectan. Siempre hay que seguir las recomendaciones de cada fabricante y las especificaciones encontradas en las normas técnicas involucradas en cada operación.