Impianto Frenante ad Aria Compressa: Come Funziona sui Veicoli Commerciali Pesanti

Il reclamo di un trattore stradale che arriva in officina non è quasi mai "il freno non tiene"; molto più spesso è "il freno tiene tardi". Il conducente avverte, tra il momento in cui preme il pedale e il momento in cui il veicolo inizia effettivamente a rallentare, un intervallo breve ma percepibile, diverso da quello a cui è abituato. Il manometro è normale, la pressione nei serbatoi rientra nella banda di lavoro, lo spessore delle guarnizioni d'attrito è sufficiente, sul quadro non compare alcuna segnalazione. Anche misurata, la forza frenante non risulta insufficiente. La forza non manca; la forza arriva tardi. In un impianto frenante ad aria compressa questi sono due problemi completamente distinti e non si risolvono nello stesso punto.

Questa guida è dedicata a una sola domanda: dopo la pressione sul pedale, in quanto tempo la forza frenante raggiunge il cilindro del freno, dove nasce esattamente questo ritardo pneumatico e come si accorcia? L'argomento non è la quantità d'aria, ma il tempo che l'aria già disponibile impiega a percorrere il proprio cammino. Quanta aria produca l'impianto, quanta ne immagazzini e quanta ne consumi ciascuna utenza è un tema diverso, che appartiene alle guide dedicate al compressore. Qui tutto viene trattato sull'asse del tempo.

Che cos'è il tempo di risposta in un impianto frenante ad aria e perché è diverso dall'idraulico?

Il tempo di risposta è l'intervallo che intercorre tra l'istante in cui il conducente inizia a premere il pedale e l'istante in cui la pressione nel cilindro del freno raggiunge un livello stabilito. Nella definizione sono nascoste due grandezze distinte e confonderle porta la diagnosi fuori strada fin dall'inizio. La prima è il tempo morto: il pedale si è mosso, ma nel cilindro non c'è ancora alcuna pressione. La seconda è il tempo di salita: nel cilindro la pressione ha iniziato a comparire e sta salendo verso il livello richiesto. Il tempo di risposta totale è la somma dei due; il tempo morto nasce in genere sulla via del segnale, il tempo di salita sulla via di alimentazione e nel volume proprio del cilindro.

La stessa definizione ha anche un verso opposto: il tempo di rilascio. Dopo il rilascio del pedale, anche lo scarico dell'aria dal cilindro e la scomparsa della forza richiedono tempo, e questa durata è spesso maggiore di quella di applicazione. Buona parte dei ritardi che sfuggono sul campo si trova proprio qui: quando il rilascio diventa lento il veicolo non fatica a fermarsi, semplicemente prosegue con i freni non completamente liberi, e questo si traduce in calore.

La differenza rispetto all'impianto idraulico si fonda su un unico fatto fisico: il liquido è praticamente incomprimibile, l'aria è comprimibile. In un circuito idraulico la tubazione è già piena di liquido e il movimento viene trasmesso all'altra estremità quasi istantaneamente. In un impianto ad aria, perché nasca la forza, il volume della tubazione e del cilindro deve essere riempito a una pressione più elevata; il riempimento è un fatto di portata, e la portata richiede tempo. Per questo un impianto frenante ad aria ha per natura un ritardo che non può essere azzerato. Il compito della progettazione non è eliminarlo, ma mantenerlo al di sotto di un limite accettabile.

Questo limite non è arbitrario: la normativa definisce un valore massimo per il tempo necessario a raggiungere un determinato livello di pressione nel cilindro in posizione più sfavorevole. Poiché il valore numerico del limite cambia in funzione della classe del veicolo e del metodo di misura, qui non viene indicata alcuna cifra; memorizzare una soglia non verificata è più rischioso che non misurare affatto.

Come funziona un impianto frenante ad aria compressa? Breve sintesi dal punto di vista dei tempi

Nell'impianto frenante ad aria il compressore trascinato dal motore produce aria compressa, questa aria viene trattata, inviata ai serbatoi e lì resta pronta all'uso. Quando il conducente preme il pedale non viene prodotta nuova energia; si decide quanta parte dell'energia già disponibile nei serbatoi debba raggiungere i cilindri. Il pedale non è un trasmettitore di forza ma un organo di comando: in funzione della corsa di pressione genera una richiesta di pressione. Questa richiesta avanza lungo le tubazioni, si trasforma in pressione nei cilindri, la membrana del cilindro spinge l'asta di spinta e il gruppo meccanico preme la guarnizione d'attrito contro la superficie di frizione.

Guardata sull'asse del tempo, questa catena ha tre velocità diverse. L'energia immagazzinata è già lì; il tempo di disponibilità è zero. La richiesta del conducente avanza nelle tubazioni alla velocità di riempimento. La nascita della forza, invece, attende il recupero dei giochi meccanici. Un veicolo che tiene tardi è un veicolo in cui una di queste tre velocità si è degradata, e quale sia si cerca in punti diversi.

La descrizione componente per componente dell'impianto, la logica dei circuiti, l'elenco dei guasti e il flusso diagnostico esulano dall'ambito di questo articolo; tutto ciò è trattato nella guida Impianti frenanti ad aria nei veicoli pesanti: principio di funzionamento, glossario dei componenti e guida completa ai guasti. Da qui in avanti si parla soltanto del funzionamento dell'orologio: di dove viene speso il tempo.

Attraverso quali tappe la forza raggiunge il cilindro dopo la pressione sul pedale?

Il ritardo non nasce in un solo punto; si accumula in piccole quote lungo tappe successive. Ogni tappa presa da sola sembra trascurabile, la loro somma costituisce l'intervallo che il conducente percepisce.

1. Gioco del pedale e trasmissione meccanica. La corsa libera che il pedale compie prima di azionare la valvola è tempo che trascorre senza che accada ancora alcun fenomeno pneumatico; in un collegamento fuori registro questo gioco aumenta.
2. Soglia di apertura della valvola. La valvola di comando non lascia passare aria finché non raggiunge una determinata corsa. Questa soglia fa parte del progetto; se le molle sono affaticate o all'interno c'è sporcizia, la soglia sale e il tempo morto si allunga.
3. Riempimento della tubazione di segnale. Perché la richiesta di pressione arrivi al punto che deve comandare, occorre riempire il volume proprio della tubazione sottile; più questa si allunga, più la quota cresce.
4. Risposta della valvola comandata. La porta di alimentazione non si apre finché la pressione alla porta di comando non sale al livello capace di muovere il pistone interno della valvola. Qui viene superata una seconda soglia.
5. Apertura della via di alimentazione. Aperta la porta, l'aria inizia a fluire dal serbatoio vicino verso il cilindro. Tutto il tempo trascorso fin qui è tempo morto; nel cilindro non c'è ancora una pressione apprezzabile.
6. Riempimento del volume del cilindro. Il volume dietro la membrana viene riempito fino alla pressione capace di generare forza. Il corpo principale del tempo di salita è qui, e si allunga al crescere del volume.
7. Recupero dei giochi. L'asta di spinta avanza, i giochi del gruppo meccanico vengono recuperati, la guarnizione d'attrito entra in contatto con la superficie. In questa fase la pressione c'è, ma non esiste ancora forza rallentante.
8. Salita della forza. Stabilito il contatto, ogni ulteriore incremento di pressione si traduce direttamente in forza e il veicolo inizia a rallentare. È questo l'istante in cui il conducente dice "il freno ha tenuto".

Delle otto tappe, le prime cinque appartengono al lato del segnale, le ultime tre al lato della potenza; questa distinzione non si può fare senza sapere quando la pressione ha cominciato a comparire nel cilindro.

Dove nasce il ritardo pneumatico: separare la via del segnale dalla via di alimentazione

La chiave per comprendere l'architettura dei tempi è questa distinzione: ciò che una tubazione trasporta è o un'informazione o una potenza. La via del segnale trasporta l'informazione "frena in questa misura" e per farlo le basta riempire un volume piccolo. La via di alimentazione trasporta invece l'aria che deve riempire i cilindri ed è costretta a riempire un volume grande. Quando i due compiti vengono affidati alla stessa tubazione, un tubo lungo e sottile trasporta sia l'informazione sia la potenza; a quel punto i cilindri all'estremità posteriore del veicolo attendono che l'aria partita dalla valvola sotto la cabina percorra l'intero tragitto.

È qui che nasce realmente il ritardo, e non dove molti credono. La propagazione dell'onda di pressione lungo la tubazione è molto rapida; una variazione a un'estremità si avverte quasi istantaneamente all'altra. Tuttavia il fatto che in un punto la pressione inizi a variare e il fatto che quel punto raggiunga la pressione di lavoro non sono la stessa cosa. Ciò che consuma tempo non è il viaggio dell'onda, ma il riempimento del volume; e la velocità di riempimento è limitata dal punto più stretto del percorso.

Per questo i circuiti frenanti moderni sono divisi in due in modo deliberato: le tubazioni di comando sottili percorrono lunghe distanze ma riempiono volumi piccoli; le tubazioni di alimentazione di grande sezione riempiono volumi grandi ma sono corte. L'intero progetto è costruito per impedire che lunga distanza e grande volume si incontrino sullo stesso percorso. Se durante una riparazione questa separazione viene compromessa senza accorgersene, il veicolo non perde forza: perde tempo, e questa perdita non compare su nessuno strumento.

In che modo diametro e lunghezza delle tubazioni cambiano il tempo di risposta?

Una tubazione influisce sui tempi per due vie, ed entrambe agiscono nello stesso verso. La prima è il volume: quanto più la tubazione si allunga o aumenta di sezione, tanto maggiore è il volume d'aria da riempire. La seconda è la resistenza: mentre avanza nel tubo l'aria perde pressione per attrito; questa perdita cresce con la lunghezza e aumenta rapidamente al restringersi della sezione.

Il comportamento delle due grandezze rispetto al diametro non è lo stesso, ed è questo il punto critico. Quando la sezione si riduce il volume diminuisce in modo proporzionale; la capacità di portata cala invece secondo una relazione molto più severa. Il risultato è una perdita netta: una tubazione sottile allunga il tempo totale anche se il volume da riempire diminuisce. Vale anche il contrario: aumentare di una misura la sezione della tubazione di alimentazione, pur aumentando il volume, nella maggior parte dei casi accorcia i tempi.

Sul fronte della lunghezza la situazione è più diretta: allungare la tubazione fa crescere insieme volume e resistenza. Questo spiega perché la geometria del veicolo determina i tempi di frenata. In un veicolo a telaio lungo il cilindro dell'asse posteriore è molto più distante dalla valvola sotto la cabina di quanto lo sia quello dell'asse anteriore e, se non si interviene, i freni posteriori tengono sempre in ritardo. La stessa ragione spiega perché la differenza tra trattore e semirimorchio sia ancora più marcata.

Sul lato del rilascio l'effetto della tubazione è ancora più evidente: il cilindro posto all'estremità di una tubazione lunga si riempie tardi e si scarica ancora più tardi. L'errore silenzioso più frequente è la sostituzione della tubazione, in riparazione, con il tubo che si ha a disposizione: un tubo con diametro esterno compatibile ma diametro interno ridotto non perde, tiene la pressione, non compare su alcuno strumento; l'unica cosa che fa è allungare il tempo di risposta di quel circuito.

Che cosa aggiungono al ritardo raccordi, gomiti e riduzioni di sezione?

La capacità di portata di un circuito non è determinata dal tubo, ma dal punto più stretto del percorso. Un raccordo di piccola sezione inserito nel mezzo di una tubazione di alimentazione di grande diametro riduce l'intera tubazione alla capacità di quel raccordo; a quel punto lo spessore del tubo non significa più nulla. Per questo, quando si cerca un ritardo, oltre alla lunghezza della tubazione vanno contati anche gli elementi di passaggio installati su di essa.

I punti che tipicamente aggiungono quote di tempo sono i seguenti. Il passaggio interno dei raccordi è in genere più stretto del tubo a cui sono collegati e alcuni raccordi in sequenza sommano queste riduzioni. I gomiti a spigolo vivo costringono il flusso a cambiare direzione; ottenere lo stesso cambio di direzione con una curva ad ampio raggio costa meno in termini di tempo. I raccordi a T dividono il flusso e uno dei rami si riempie più tardi dell'altro. Gli innesti rapidi facilitano il montaggio, ma il meccanismo al loro interno riduce la sezione. Tubi schiacciati ed estremità tagliate male appaiono integri dall'esterno mentre restringono la sezione oppure, lasciando una bava, creano un ostacolo permanente al flusso.

La caratteristica comune di queste voci è che nessuna di esse si manifesta come guasto: superano il controllo di tenuta, mantengono la pressione, a vista sono in ordine. I loro effetti compaiono soltanto sull'asse del tempo e, finché quell'asse non viene misurato, restano invisibili.

Perché la valvola relè accorcia il ritardo?

La valvola relè è la traduzione hardware del principio "lunga distanza e grande volume non devono incontrarsi" e, dal punto di vista dei tempi, svolge un solo compito: separa il segnale di comando dall'aria di alimentazione. La tubazione di comando sottile che parte da sotto la cabina percorre un lungo tragitto fino alla parte posteriore del veicolo, ma riempie soltanto il piccolo volume di comando della valvola relè; questo volume si riempie rapidamente. Nell'istante in cui rileva il segnale, la valvola relè trasferisce ai cilindri, attraverso un percorso corto e di grande sezione, l'aria prelevata dal serbatoio che ha immediatamente a fianco. Il cilindro non attende più l'aria proveniente dall'altra estremità del veicolo.

Il guadagno è in due punti. In applicazione, poiché il grande volume del cilindro viene alimentato da un percorso corto e ampio, il tempo di salita si accorcia. In rilascio il guadagno è ancora più evidente: invece di rimandare indietro l'aria del cilindro lungo tutta la tubazione, la valvola relè la scarica in atmosfera nel punto in cui si trova. Così la via di scarico risulta persino più breve della via di riempimento e il rilascio dei freni diventa più rapido.

Le valvole relè hanno una soglia di apertura e in alcune applicazioni questa soglia viene scelta diversa per regolare la sincronizzazione degli assi tra loro. Per questo sostituire una valvola relè con un'altra di caratteristica diversa, con la motivazione che "fa lo stesso lavoro", non altera l'equilibrio delle forze ma quello dei tempi. La posizione della valvola nel circuito e il modo in cui le tubazioni si collegano tra loro sono un argomento a parte; per questo si può consultare la guida Schema dell'impianto frenante ad aria: come si legge.

Che cosa aggiunge la lunghezza della linea del semirimorchio alla risposta degli assi posteriori?

Considerando il trattore da solo, le lunghezze delle tubazioni sono limitate dalle dimensioni del telaio. Quando viene agganciato il semirimorchio, al circuito si aggiunge uno strato di lunghezza completamente nuovo, in genere maggiore delle tubazioni del trattore stesso. I freni del semirimorchio non entrano in azione insieme a quelli del trattore, ma dopo aver percorso questo tragitto aggiuntivo.

Gli strati che aggiungono quote di tempo sono, nell'ordine: la valvola del trattore che genera il comando per il rimorchio, la lunghezza della tubazione sul trattore, le teste di accoppiamento e i tubi flessibili intermedi, il gruppo valvole all'ingresso del semirimorchio e le tubazioni che corrono lungo il telaio del semirimorchio fino ai cilindri. In un semirimorchio lungo la somma di questa catena può essere un multiplo della tubazione che sul trattore va da sotto la cabina all'asse posteriore. Il gruppo relè proprio del semirimorchio esiste per assorbire l'effetto di questa lunghezza; quando è fuori servizio o rallentato, i freni del semirimorchio arrivano visibilmente in ritardo.

In pratica l'anello più debole è la zona dei collegamenti flessibili. Un tubo flessibile invecchiato e con la superficie interna rigonfia può avere la sezione ridotta pur apparendo integro dall'esterno; quando i filtri delle teste di accoppiamento trattengono sporcizia la portata cala; un tubo che sfrega o viene piegato eccessivamente dà lo stesso risultato. Nessuno di questi elementi provoca perdite; consuma soltanto tempo.

Perché la sincronizzazione dei tempi tra trattore e semirimorchio è importante?

In un complesso veicolare i freni non tengono nello stesso istante; uno entra sempre in azione prima dell'altro. Ciò che conta non è l'assenza di questa differenza, ma il fatto che resti entro una banda accettabile. Quando si esce dalla banda si presentano due quadri, ed entrambi sono indesiderati.

Se i freni del semirimorchio arrivano in ritardo, per un certo intervallo il rallentamento è a carico del solo trattore. Il semirimorchio spinge da dietro, il carico sull'asse posteriore del trattore aumenta, l'equilibrio delle forze tra gli assi si altera e su fondo scivoloso o in curva cresce il rischio di perdita di stabilità. Inoltre, poiché l'impianto frenante del trattore lavora più di quanto gli competa, si usura e si scalda più rapidamente. Il fatto che le guarnizioni d'attrito si consumino sistematicamente sul lato trattore è spesso non un problema di materiale, ma un problema di tempi.

Nel caso opposto, cioè quando i freni del semirimorchio intervengono in netto anticipo o in modo troppo deciso, il semirimorchio trattiene il complesso all'indietro; guarnizioni e pneumatici del semirimorchio vengono caricati oltre misura e a basso carico aumenta la tendenza al bloccaggio delle ruote. Il sintomo comune di entrambi i quadri è una differenza inspiegabile nella durata delle guarnizioni d'attrito tra due veicoli impiegati sullo stesso profilo di missione.

La compatibilità dei tempi viene valutata in sede di omologazione su una banda di compatibilità definita; poiché i valori numerici della banda cambiano in funzione della classe del veicolo e del semirimorchio, qui non viene indicata alcuna cifra. Il principio da tenere presente sul campo è questo: la temporizzazione non è una caratteristica del solo trattore, ma del complesso, e può risultare degradata anche quando la manutenzione delle due parti è corretta separatamente. Quando un trattore a comando elettronico lavora con un semirimorchio a comando esclusivamente pneumatico, il semirimorchio eredita il ritardo naturale della linea di comando pneumatica; non è un guasto, è una differenza di architettura, ma amplifica la differenza.

In che modo il segnale elettrico dell'EBS accorcia il ritardo pneumatico?

Il contributo del sistema frenante elettronico ai tempi si riassume in una frase: il segnale non avanza più riempiendo, ma trasmettendosi. Il movimento del pedale viene convertito in una grandezza elettrica e raggiunge le centraline di comando sugli assi attraverso il cablaggio. Poiché per la propagazione del segnale elettrico non deve essere riempito alcun volume, il ritardo sul lato segnale in pratica scompare. Dato che la maggior parte del tempo morto nasce sulla via del segnale, la riduzione più marcata del tempo di risposta totale proviene da qui.

Il secondo contributo è la disposizione: poiché le centraline di comando sono vicine agli assi, l'aria che deve riempire il cilindro viene trasferita attraverso un percorso corto e ampio. Il terzo contributo è l'equalizzazione: il sistema può gestire la differenza naturale di ritardo tra gli assi e, anticipando l'attivazione dell'asse che resta indietro, avvicinare tra loro i freni del complesso.

Vanno però sottolineati due punti. Il primo: la linea di comando pneumatica non scompare; in caso di interruzione sul lato elettrico il sistema torna al comando pneumatico e i tempi si avvicinano a quelli di un veicolo non elettronico. Il secondo, più importante: il comando elettronico non tocca la metà meccanica della catena. Il volume del cilindro dovrà comunque essere riempito, l'asta di spinta dovrà comunque compiere la sua corsa, i giochi dovranno comunque essere recuperati. Un freno fuori registro tiene tardi anche su un veicolo a comando elettronico.

La relazione tra tempo di riempimento del cilindro e corsa

Il cilindro è il volume più grande al termine della catena dei tempi, e questo volume non è costante. Quanto più cresce la corsa che l'asta di spinta deve compiere, tanto più cresce il volume da riempire prima che nasca la forza. La relazione è diretta: all'allungarsi della corsa serve più aria e si allunga il tempo necessario perché quest'aria fluisca. Il risultato è il quadro che il conducente descrive come "il pedale è diventato più profondo" oppure "il freno tiene tardi".

Questo spiega perché la registrazione non sia solo una questione di forza. In un freno fuori registro si verificano due perdite contemporaneamente: la forza cala, perché viene prodotta in una posizione meno favorevole del gruppo meccanico; e l'istante in cui la forza nasce arriva più tardi, perché viene riempito un volume maggiore. Se un lato dello stesso asse è registrato e l'altro no, le due ruote tengono in istanti diversi e con intensità diverse; questo è a tutti gli effetti uno squilibrio d'asse.

Anche la dimensione del cilindro fa parte della stessa equazione: un cilindro con area efficace maggiore produce più forza, ma ha anche un volume maggiore da riempire e si riempie più lentamente attraverso la stessa via di alimentazione. Montare cilindri di dimensioni diverse sulle due ruote dello stesso asse è una delle cause più evidenti di squilibrio artificiale.

Gli effetti riportati in tabella servono a un confronto qualitativo; nessuno di essi costituisce una soglia o un criterio di accettazione.

Il freddo e l'altitudine influiscono sul tempo di risposta?

La risposta breve è sì, ma con un ordine diverso da quello che ci si aspetta. L'effetto del freddo arriva per due vie e l'ordine di importanza è spesso invertito nella percezione comune.

Irrigidimento dei materiali. Membrane, guarnizioni ed elementi elastomerici all'interno delle valvole si irrigidiscono alle basse temperature; la forza necessaria a farli muovere aumenta. Questo alza in una certa misura le soglie delle valvole e aggiunge una piccola quota al tempo morto. Anche il grasso del gruppo meccanico si addensa a freddo e il recupero dei giochi diventa un po' più lungo.

Congelamento dell'umidità nelle strozzature. È questo l'effetto maggiore, e la sua causa non è fisica ma manutentiva. L'umidità trasportata nel circuito condensa nei punti in cui la sezione si restringe; quando la temperatura scende vi si forma ghiaccio e il passaggio, già stretto, si chiude ulteriormente. In un circuito così, il tempo di risposta risulta normale con clima mite e nettamente più lungo con il freddo. È questa la spiegazione più tipica per un freno pigro al mattino che torna normale quando la giornata si scalda. La gestione dell'umidità e la preparazione invernale sono un argomento a parte, trattato nella guida Sistemi frenanti ad aria: principio di funzionamento, manutenzione e consigli di sicurezza.

Sul fronte dell'altitudine l'effetto è a doppio verso e di entità limitata. Con la quota la pressione ambiente diminuisce; lo scarico in atmosfera dell'aria del cilindro diventa un po' più facile, ma cambiano anche la pressione differenziale a cui lavora il sistema e la densità dell'aria. In pratica non esiste una base solida per affermare che un veicolo tenga tardi in modo percepibile per la sola altitudine; nella lista diagnostica l'altitudine va cercata all'ultimo posto, non al primo.

Come si osserva il tempo di risposta sul campo?

La misura numerica del tempo di risposta richiede un metodo definito, punti di prelievo pressione adeguati e strumentazione tarata: è un'attività di misura specialistica. In officina si possono però eseguire osservazioni basate sul confronto, senza indicare alcuna soglia numerica. L'essenza del metodo è questa: invece di cercare un tempo assoluto, verificare se due eventi che dovrebbero avvenire nello stesso istante avvengano davvero insieme.

1. Osservate insieme i due lati dello stesso asse. Dopo aver messo il veicolo in sicurezza, mentre il pedale viene premuto lentamente si osserva l'inizio del movimento delle aste di spinta sui due lati; se un lato si muove nettamente dopo l'altro, lì esiste un ritardo dovuto a registrazione, tubazione o valvola.
2. Osservate la sequenza tra anteriore e posteriore. Il ritardo dell'asse posteriore rispetto all'anteriore può fare parte del progetto; tuttavia, se la differenza è nettamente maggiore di quella osservata su un esemplare sano dello stesso modello, va approfondita.
3. Confrontate trattore e semirimorchio a parità di corsa del pedale. Se il movimento sul lato semirimorchio inizia molto dopo quello del trattore, il ritardo è nella linea del semirimorchio o nel suo gruppo valvole.
4. Osservate separatamente il lato del rilascio. Dopo il rilascio del pedale si osserva il ritorno delle aste di spinta; se un lato torna in ritardo o non torna completamente, in quel circuito la via di scarico è ostacolata.
5. Ascoltate il suono. La durata del rumore di riempimento del cilindro e il carattere del rumore di scarico, confrontati tra i due lati, rendono udibile la differenza. Da solo non è una prova; indica dove guardare.
6. Fate un confronto all'interno della flotta. I veicoli gemelli con stesso modello, stesso allestimento e profilo di missione simile sono il riferimento più affidabile. Se un veicolo si comporta in modo nettamente diverso dai gemelli, la differenza dipende dal veicolo.

Queste osservazioni non producono una decisione di accettazione o di rifiuto; evidenziano soltanto la necessità di una misura. La regola da tenere presente è questa: il ritardo diventa visibile quando lo si confronta, resta invisibile quando lo si guarda da solo.

Che cosa significa il ritardo tradotto in spazio di arresto?

Perché il tempo di risposta sia una grandezza di sicurezza si capisce quando lo si converte in distanza. Lo spazio di arresto totale è composto da tre parti: lo spazio percorso finché il conducente percepisce il pericolo e preme il pedale, lo spazio percorso finché il sistema genera la forza frenante e lo spazio percorso mentre il veicolo rallenta fino all'arresto dopo la nascita della forza. Durante la parte centrale il veicolo non ha praticamente rallentato; per tutta quella durata la velocità viene mantenuta.

La tabella seguente non contiene alcuna affermazione sul ritardo di un determinato impianto frenante; mostra soltanto l'aritmetica della conversione della velocità in distanza. Lo spazio percorso da un veicolo in un secondo si ottiene dividendo per 3,6 il valore della sua velocità espressa in chilometri orari.

Ciò che la tabella racconta è semplice: differenze che sull'asse del tempo sembrano piccolissime si misurano, sull'asse delle distanze, in lunghezze di veicolo. Per di più questo spazio non si recupera aumentando la forza frenante, perché la perdita non deriva dal fatto che la forza sia insufficiente, ma dal fatto che non sia ancora nata.

Per questo la temporizzazione deve essere presa sul serio, nella pianificazione della manutenzione, quanto la forza. Il modo per rendere più pronta la risposta di un circuito non è montare un componente più potente; è accorciare il percorso, preservare la sezione, non aumentare il volume e mantenere i giochi meccanici entro registro. VADEN affronta i componenti che produce per gli impianti frenanti ad aria dei veicoli pesanti proprio in questa ottica di insieme: un componente scelto e montato correttamente non produce soltanto forza, ma mantiene anche il tempo di risposta del sistema entro la banda per cui è stato progettato. Tutte le spiegazioni qui riportate hanno carattere di riferimento concettuale; per i valori specifici del veicolo e i limiti di accettazione fa fede il manuale di assistenza aggiornato del costruttore del veicolo.

Per vedere l'intera famiglia di valvole del circuito con funzioni e sintomi di guasto tipici, la nostra guida valvole pneumatiche dei freni per camion tratta ogni valvola singolarmente.

Se preferite seguire il collegamento dei circuiti su una rappresentazione visiva, la guida allo schema dell'impianto frenante ad aria compressa percorre l'impianto circuito per circuito.

Categoria prodotto: Sistema frenante

Guida principale: IMPIANTI FRENANTI AD ARIA NEI VEICOLI PESANTI: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO, GLOSSARIO DEI COMPONENTI E GUIDA COMPLETA AI GUASTI

Cosa impongono le normative su tempo di risposta e frenata?

Il tempo di risposta non è lasciato all'interpretazione: è un limite di omologazione. In Europa il Regolamento UNECE n. 13 limita il freno di servizio a 0,6 secondi dal momento in cui si aziona il comando fino a quando la camera del freno raggiunge il 75% della sua pressione asintotica. Negli Stati Uniti lo standard federale per i freni ad aria, FMVSS 121 (49 CFR 571.121), stabilisce i propri tempi di applicazione e rilascio e i requisiti dei serbatoi, mentre le prestazioni frenanti che un veicolo pesante deve effettivamente ottenere su strada sono definite separatamente nel 49 CFR 393.52. Un impianto che risponde in ritardo erode il margine che quelle norme intendono garantire: per questo il ritardo è una grandezza di sicurezza e conformità, non di comfort. Consideri il valore di 0,6 secondi come il tetto normativo e verifichi sempre i limiti vigenti con la normativa aggiornata e i dati di assistenza del costruttore del veicolo.

In Italia la materia è regolata dalla normativa nazionale: l'art. 79 del Codice della Strada impone che i veicoli in circolazione mantengano l'efficienza dei dispositivi di frenatura, mentre le prescrizioni di dettaglio si trovano nel D.P.R. 495/1992, regolamento di esecuzione del codice; i provvedimenti attuativi sono raccolti nell'archivio normativo del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti.