UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN Enrique Guzmán y Valle
Alma Máter del Magisterio Nacional FACULTAD DE TECNOLOGÍA Escuela Profesional de Electromecánica
Portada
MONOGRAFÍA
Sistemas de frenos asistidos
Examen de Suficiencia Profesional Res. N° 0716-2019-D-FATEC
Presentada por:
Sierra Castro, Jhoniur Shmit
Para optar al Título Profesional de Licenciado en Educación Especialidad: Fuerza Motriz
Lima, Perú 2019
Dedicatoria
A mis queridos padres, que siempre estuvieron a mi lado dándome sus sabios consejos, al igual que a toda mi familia. A los docentes de la especialidad de Fuerza Motriz, que inculcaron sus conocimientos para vuestro aprovechamiento en lograr convertirme en profesional.
Índice de contenidos
Portada ... i
Hoja de firmas de jurado ... ii
Dedicatoria... iii
Índice de contenidos ... iv
Lista de tablas ... vi
Lista de figuras ... vii
Introducción ... xii
Capítulo I. Historia, principios y conceptos de los frenos ... 14
1.1 Introducción ... 14
1.2 Breve reseña histórica ... 15
1.3 Amplificadores en los frenos ... 21
1.4 Ley de Pascal y los frenos ... 22
1.5 Líquidos para frenos ... 24
1.6 Los circuitos de frenos ... 28
Capítulo II. Clasificación de los frenos ... 31
2.1 Freno mecánico... 31
2.2 Frenos hidráulicos ... 32
2.3 Frenos neumáticos ... 33
2.4 Frenos eléctricos ... 35
2.5 Frenos con dispositivos especiales ... 37
2.5.1 Frenos ABS (Antiblock Brake System). ... 37
2.5.2 Freno Prony. ... 42
2.5.3 Freno motor. ... 44
2.5.4 Freno de inercia. ... 46
Capítulo III. Los frenos hidráulicos de tambor asistido ... 48
3.1 Concepto ... 48
3.2 Elementos del sistema de frenado por tambor ... 50
3.3 El tambor de frenos... 50
3.4 La bomba master ... 53
3.5 Los bombines de frenos ... 59
3.6 El servo de vacío... 62
Capítulo IV. Los frenos hidráulicos de disco asistido ... 69
4.1 Concepto ... 69
4.2 Elementos del sistema de frenos de disco ... 70
4.3 El disco de freno ... 71
4.4 La bomba master ... 78
4.5 El caliper ... 81
4.6 Las pastillas de frenos ... 83
4.7 El servofreno ... 94
Capítulo V. Desmontaje, montaje y reparación del servo ... 99
5.1 Concepto de mecanismo o el servofreno ... 99
5.2 Tipos de servofreno ... 100
5.2.1 Servofreno hidráulico. ... 100
5.2.2 Servofreno de aire comprimido. ... 101
5.2.3 Servofreno de vacío... 102
5.2.4 Servofreno eléctrico. ... 102
5.2.5 Servofrenos mixtos o integrales. ... 103
5.3 Desmontaje y montaje del servo ... 103
5.4 Fallas del servo ... 109
Aplicación didáctica ... 113
Apreciación crítica y sugerencias... ... 130
Referencias ... 131
Lista de tablas
Tabla 1. La palanca de freno se va hacia el fondo………...…76
Tabla 2. Palanca de freno fuerte para moverlo………...….……76
Tabla 3. Palanca de freno con la carrera muy corta……….76
Tabla 4. Cierre de una rueda (bloqueo)…..………...…….……….………77
Tabla 5. Latidos (pulsaciones) en la palanca de freno………...…..77
Tabla 6. Los frenos producen ruido al moverlos……….77
Lista de figuras
Figura 1. Freno de tambor. ... 16
Figura 2. Freno de tambor, freno de disco ... 17
Figura 3. Los frenos modernos. ... 18
Figura 4. Freno de disco sensotronic-Los frenos modernos. ... 19
Figura 5. Freno eléctrico-Los frenos modernos... 19
Figura 6. Frenos Brake-by-Were-Los frenos modernos. ... 20
Figura 7. Amplificador, uso de la palanca. ... 21
Figura 8. Amplificador, booster. ... 22
Figura 9. Amplificador, sistema hidráulico. ... 22
Figura 10. El principio de Pascal. ... 23
Figura 11. Aplicación de hidráulica en el freno. ... 24
Figura 12. Uso del líquido de frenos. ... 25
Figura 13. Líquido DOT 3. ... 25
Figura 14. Líquido de freno DOT 4. ... 26
Figura 15. Líquido de freno DOT 5.1. ... 27
Figura 16. Configuraciones "II" y en "X". ... 29
Figura 17. Configuraciones circuito HI. ... 29
Figura 18. Configuraciones circuito LL. ... 29
Figura 19. Configuraciones circuito HH. ... 30
Figura 20. El freno mecánico. ... 32
Figura 21. Frenos hidráulicos. ... 33
Figura 22. Circuito de frenos. ... 34
Figura 23. Freno neumático. ... 35
Figura 24. Freno neumático. ... 35
Figura 25. Freno eléctrico. ... 36
Figura 26. Frenos eléctricos... 37
Figura 27. Los frenos ABS. ... 37
Figura 28. Control electrónico del ABS. ... 38
Figura 29. Constitución ABS. ... 38
Figura 30. Disco ABS en frenos ABS. ... 39
Figura 31. Sensor delantero y posterior. ... 40
Figura 32. Válvulas.. ... 40
Figura 33. Bomba de recuperación ABS……….……41
Figura 34. Controlador del ABS………..41
Figura 35. El invento de James Watt ………..43
Figura 36. Control de freno motor………...44
Figura 37. Control del freno motor………..45
Figura 38. Control de las Rpm……….45
Figura 39. Freno de inercia………..46
Figura 40. Freno de inercia………..47
Figura 41. Frenos hidráulicos ………..48
Figura 42. Funcionamiento del freno………..49
Figura 43. Tambores de frenos-Funcionamiento del freno hidráulico………51
Figura 44. Tambor de frenos-Funcionamiento del freno hidráulico de tambor ……….51
Figura 45. Tambores de freno………...…...52
Figura 46. Partes bomba tándem………...……….…….53
Figura 47. Bomba de frenos seccionada………...54
Figura 48. Funcionamiento de la bomba maestra………...54
Figura 49. Funcionamiento de la bomba maestra………...………55
Figura 50. Funcionamiento de la bomba maestra………..……….56
Figura 51. Funcionamiento de la bomba maestra………..……….57
Figura 52. Funcionamiento de la bomba maestra………..…….57
Figura 53. Bomba master……….…………...58
Figura 54. Bomba master en tándem………...……59
Figura 55. Bomba master escalonada……….59
Figura 56. Bombines de rueda doble………..60
Figura 57. Bombín de doble pistón……….60
Figura 58. Bombines de 1 pistón………...……….60
Figura 59. Despiece de un bombín de 1 pistón………..….61
Figura 60. Bombín escalonado………....61
Figura 61. El servo de vacío………..……….…62
Figura 62. Esquema del Hidrovac……….……..64
Figura 63. Funcionamiento posición de reposo………..65
Figura 64. Hidrovac, posición de reposo………66
Figura 65. Gráfica de presión de frenado……….……...67
Figura 66. Servofreno Mastervac……….……...67
Figura 67. Elementos del servofreno………..68
Figura 68. Los frenos de disco………69
Figura 69. El caliper………70
Figura 70. El disco de freno………...……….71
Figura 71. Tipos de disco de freno………..72
Figura 72. Disco fabricado en dos piezas………72
Figura 73. Geometría del disco………...…………73
Figura 74. Discos ventilados……….…………..74
Figura 75. Disco de freno ventilado………..…………..75
Figura 76. Bomba con depósito……….…..78
Figura 77. Prueba bomba master……….79
Figura 78. Bomba freno en tándem………...79
Figura 79. Bomba en tándem doble circuito………...80
Figura 80. El caliper………82
Figura 81. Caliper………83
Figura 82. Ubicación de las pastillas………...…84
Figura 83. Revisión del disco………..84
Figura 84. Pastillas de frenos………...85
Figura 85. Montaje de pastillas de freno……….86
Figura 86. Marcas de identificación………...87
Figura 87. Esquema de montaje………..89
Figura 88. Despiece caliper doble pistón………89
Figura 89. Freno de disco con pinza deslizante………...90
Figura 90. Freno de disco con pinza oscilante………91
Figura 91. Freno de disco con pinza flotante………..91
Figura 92. Soporte de pastilla de freno………...92
Figura 93. Láminas antiruidos………93
Figura 94. Pastilla con avisador luminoso………...94
Figura 95. El servofreno y bomba master………...…95
Figura 96. El servofreno……….95
Figura 97. Montaje del servofreno………..……....96
Figura 98. Funcionamiento del servofreno……….……97
Figura 99. Servofreno………....100
Figura 100. El servohidráulico………..101
Figura 101. El servofreno de aire comprimido……….101
Figura 102. El servofreno de vacío………...102
Figura 103. El servofreno eléctrico………...103
Figura 104. El servofreno mixto o integral………...103
Figura 105. El servofreno………..104
Figura 106. Servo desarmado………105
Figura 107. Servo despiezado………....105
Figura 108. Pistón que empuja la bomba………..105
Figura 109. Desmontando la válvula……….106
Figura 110. Cuerpo de válvula………...106
Figura 111. Cazoleta y diafragma………...107
Figura 112. Retén del servo………...……107
Figura 113. Pieza y retén………...108
Figura 114. Pieza del retén………108
Figura 115. Sello y eje………...108
Figura 116. Grasa especial………109
Figura 117. El servo falla………..…110
Figura 118. El pedal duro………..…110
Figura 119. Pedal de freno alto……….111
Figura 120. Freno detiene lento………111
Figura 121. El motor se para………..………...112
Introducción
Desde tiempos muy antiguos había formas de cómo detener lo que se mueve, luego surgieron vehículos como los carruajes para lo cual se inventó una forma de detenerlo, circunstancias en la que aparece la aplicación de los frenos.
Estos podían ser por correas, por varillaje o también por cable, que podían frenar las ruedas por dentro u otros por fuera, usando para el contacto trozos de madera, de cuero o cualquier material que fricciones con la rueda.
Años más tarde aparece los vehículos motorizados, a los cuales se le incluye un freno mecánico, jalado por varillaje y posteriormente por cable, aplicado en principio en una campana situada a la saliente de la caja de cambios, después se pasa a cada rueda.
Hay que considerar que estos frenos en su época eran efectivos, pero luego los
vehículos con mayor probabilidad de desplazarse a mayor velocidad requerían de unos frenos más potentes, es entonces que aparecen los frenos hidráulicos.
Los frenos hidráulicos solucionan el problema de momento, pues el uso del tambor de freno daba garantías en el frenado; pero constantemente el vehículo aumentaba en fuerza y velocidad, lo que dificultaba la conducción al momento de detener el vehículo. Para entonces aparece un Servofreno de aplicación hidráulica, lo que entonces se llamó Hidrovac, este se instaló en vehículos semipesados, los que dieron buenos resultados.
Pasado el tiempo, los vehículos automotrices fueron mejorados como siempre en fuerza, velocidad y transporte de mayor peso, es allí donde aparece el Servofreno de vacío, que daba mayor potencia en la aplicación del freno.
Este trabajo monográfico trata de dar un panorama muy corto sobre el Tema de Frenos asistidos, que ayudarán a entender cómo funcionan en los vehículos actuales.
En el primer Capítulo trataremos los temas generales, como lo que se refiere a una historia muy ajustada sobre los frenos, sobre el principio de funcionamiento y las nociones generales de los sistemas de frenos.
En el segundo Capítulo realizamos un resumen de la clasificación de los frenos hidráulicos, haciendo mención de todos aquellos frenos que ha sido colocado en los vehículos e incluso de los frenos especiales actualizados.
Luego, en el tercer Capítulo nos referimos a los frenos hidráulicos de tambor en general y de sus mecanismos, al igual que se menciona la instalación del servofreno como complemento para los frenos hidráulicos.
El cuarto Capítulo trata de los frenos hidráulicos de disco en las versiones conocidas, como el detalle de sus partes; después se aborda el mecanismo del servofreno, instalado también en los sistemas de frenos de disco.
En el quinto Capítulo incursionamos en el tratamiento del Servofreno, para tratar sobre los distintos tipos de servofreno, destacando el servofreno de vacío, que es el más común que se instala.
El sexto y último Capítulo sirve para desglosar todo lo que se refiere a la aplicación didáctica de este tema de los frenos asistidos.
EL AUTOR
Capítulo I
Historia, principios y conceptos de los frenos
1.1 Introducción
Son mecanismos que han servido para atajar la circulación que realiza el automóvil. Los carruajes tirados por caballos alineaban de un procedimiento de freno, aun cuando existían las riendas que sujetaban a los caballos. Después aparecieron los autos con motores de combustión externa y también había una manera de mecanismo de freno que se utilizaba para atajar las ruedas.
El ingreso de los autos con motores de combustión motivó el origen de otros mecanismos de frenado que permitían mayor seguridad para atajar las ruedas. Los primeros frenos en principio se trataban de varillas y cuerdas que paraban las ruedas, se aplicaban en la periferia externa de la rueda o de manera interna, y se utilizaban las manos para aplicar los frenos.
Luego se iniciaron los frenos de tambor, utilizando como medios fluidos que venían de un depósito principal (madre), esto es aplicando energía hidráulica, presionada por el pie del conductor.
1.2 Breve reseña histórica
Estos frenos se constituyen como un complemento esencial de un auto. Se utilizan para minimizar la velocidad e interrumpir el transporte motriz. Sin frenos, dirigir al auto es algo imposible. Por eso la historia de los frenos es una parte integral del suceso del auto. Se hicieron muchos intentos, grandes ingenieros automotrices intentaron y fracasaron con muchas creaciones, aunque finalmente encontraron el que mejor funcionaba.
El desarrollo mundial nos dice que después vinieron los progenitores de la industria automotriz, ellos de manera paralela creaban autos y sistemas de seguridad para cada modelo; entre esos sistemas se encuentran también los frenos, ya para los albores de 1902 eran de tambor, y los creó el inolvidable Luis Renault, que en sus inicios eran de zapatas dirigidas de una forma mecánica; en la década de los años 30 se diseñó y se insertó la novedad, el llamado sistema de frenos hidráulicos.
Frenos de disco
Este tipo de freno lo registro el ingeniero inglés Frederick William Lanchester en el año 1902. Tuvieron que pasar cinco décadas para conseguir adaptaciones en el mercado externo y aun así se mantiene y se usa hoy en nuestros autos. Ese producto que fue diseñado por Lanchester tenía un defecto: hacía un ruido terrible, por lo cual tuvo problemas en sus comienzos.
En 1907, Herbert Frood cubrió las tabletas de frenos con asbesto y arregló el caso del ruido; aun así, el freno de disco no llegaría a ser el número 1 en Europa hasta que recorriera muchos lustros.
Freno de tambor
Por el año 1902, el señor. Ransom E. Olds y su famosa marca Oldsmobile utilizó el primer arquetipo de freno de tambor en la ciudad de New York. Para ello, envolvieron un
fleje o cinta de acero inoxidable en torno de un tambor en un eje posterior, El señor. Olds ideo así el freno de tambor interino. Al presentar este modelo, diferente al convencional freno de tiro de carro de caballo, con esta nueva generación de frenos consiguió que el automóvil frene con anticipación una distancia antes que los otros coches de la contienda lo hicieran. Pasado el tiempo, se masificó por parte de otros fabricantes de automóviles y llegaron a utilizar el invento de frenos de Olds.
Figura 1. Freno de tambor. Fuente: Recuperado de https://www.aficionadosalamecánica.net/frenos-2.htm.
Disco vs tambor
El freno de tambor externo llegó con dificultades. En las cuestas, donde este freno denotaba fallas, los conductores no tenían la confianza enteramente en el producto ya que le originaban muchos problemas. Tampoco un problema no trabajaba bien en senderos de tierra y, lo peor, era más seguro que el fleje o cinta se brincará pasada las 200 millas (360 km) a más. El arreglo a este peligro el designado freno de tambor interino. En el año1918, Malcom Lougheed condujo la hidráulica a los frenos usando cañerías y así distribuir líquidos con la palanca de freno.
El primer auto que usó frenos oleohidráulicos fue el modelo A Dusbenberg en el año 1921. Ya a partir de 1931 la mayor parte de los fabricantes de automóviles usaron este tipo hasta que Henry Ford dejó de ejecutarlo en el año 1939.
Figura 2. Freno de tambor, freno de disco.Fuente: Recuperado de https://www.google.LosfrenosdediscovsTambor.
El inicio de los frenos antibloqueo
El mecanismo de freno antibloqueo fue originado para aviones en 1929 por Gabriel Voisin y solo se usaría en autos hasta el año 1950. En el año 1958, los llamados frenos antibloqueo fueron puestos a prueba en la moto Royal Enfield Super Meteor. La
evaluación indico estos frenos antibloqueo disminuían el arrastron lo habitual en motos, aún siendo experimentados en varios modelos de torneos de motos, estos frenos
antibloqueo no se llegaron a utilizar en autos, hasta que la innovación de Chrysler logró su llamado "freno seguro" con el modelo Impala de 1970.
Frenos modernos (antibloqueo)
En el año 1978, la marca Teldix y Mercedes-Benz fabricaron frenos en las cuatro ruedas multicanal antibloqueo en la clase S de Mercedes-Benz. La gran totalidad de modelos de freno antibloqueo modernos se originaron de este tipo. La industria automotriz como Suzuki, BMW, y Honda comenzaron a laborar con el tipo de frenos. BMW ideó el entrante circuito de frenos antibloqueo hidráulico/electrónico para su moto BMW K100 en el año 1988. Actualmente los autos modernos vienen con frenos antibloqueo, y los
diseñadores de tractocamiones lo están comenzando a utilizar con asuidad.
La transformación trajo mejoras (revolución)
La historia nos explica con hechos y momentos dramáticos cómo y también quienes se ocuparon de incrementar la protección en los automóviles, superando cada detalle del sistema de frenos. Actualmente, los expertos manifiestan que los métodos de frenos hidráulicos no han cambiado mucho, pero se han desarrollado y han mejorado el sistema de frenos de llamado tambor a frenos de disco y también sistemas llamados ABS, ESP y AEB.
La ciencia tecnológica
En la ciencia automovilística existen tres muestras de sistemas de avance Brake-by- wire, que coadyuvan al crecimiento de los métodos de frenado en estos tiempos; significa que cada uno de ellos logran su objetivo, a pesar de sus grandes desemejanzas, y siendo los mejores aquellos que se fabrican en nuestros tiempos.
Figura 3. Los frenos modernos. Fuente: Recuperado de https://blog. Reparación-diferencias-frenos.
Electrohidráulico
Este sistema electrohidráulico comprende sensores y actuadores que evalúan la presión ejercida que ejerce el conductor al pedal, casi siempre usando aceite hidráulico y cilindros receptores. Toda opresión que se ejerce siempre va a ser mayor que un sistema de frenos hidráulicos tradicional, es decir, 2000 psi frente a 800 psi.
Figura 4. Freno de disco sensotronic-Los frenos modernos. Fuente: Recuperado de https://blog.reparación.
Sistema eléctrico
Este segundo tipo a tratar es el denominado sistema eléctrico, que sustituye lo que es lo hidráulico y también lo mecánico. Las UC, unidades de control y electrónicos se han unido con pinzas de freno en cada rueda, todo dato es enviado desde la unidad de control central con un recorrido de buses de intercambio; también otros sensores sumados en cada pinza adicionan la temperatura, la posición del actuador y la fuerza de la pinza. Gracias al desarrollo de la tecnología, la resistencia del sistema es de 90 m/s frente a los 300 m/s de los frenos hidráulicos comunes, y esto trabaja para la investigación y el estudio de automóviles semiautónomos y autónomos.
Figura 5. Freno eléctrico-Los frenos modernos. Fuente: Recuperado de https://blog.reparación-diferenciales.
Brake-by-Were
Este sistema es una dualidad del primero y el segundo, tiene elementos electrohidráulicos en el eje delantero y elementos eléctricos en su eje posterior. Este método se usa en autos con frenos delanteros enormes, ya que los elementos eléctricos no se pueden afirmar en las pinzas del freno de adelante.
Los pilotos prefieren frenos tradicionales, y estos permanecen en su poder en autos clásicos de décadas pasadas, precisamente para poder sentirse seguros. De todas maneras, de ninguna forma se debe ignorar ningún tipo de desarrollo tecnológico; comprenderemos que el desarrollo de la tecnología trae confort y permite que nuestra vivencia sea más placentera.
Finalizando, diremos que esta tecnología "Brake-by-Were" tiene mucho potencial, ya que se puede avalar como más segura en parecido a los métodos de frenos tradicionales;
pero aún hay bastante investigación por recorrer y conquistar obstáculos en la llamada seguridad, puesto que nos referimos a las leyes de reglamentación internacional que son muy severas, y a la vez excelentes. El tiempo pasa y todo se desarrolla a un futuro mejor.
Bien lo distribuido e investigado, se dirá que, al menos hasta que se introduzca al mercado automotriz un método más perfeccionado, la mejor tecnología de freno y futuro científico es el Breke-By-Were.
Figura 6. Frenos Brake-by-Were-Los frenos modernos. Fuente: Recuperado de https://blog.reparación.
1.3 Amplificadores en los frenos
Usando el método de frenos hidráulico, es fundamentalmente un amplificador de la fuerza que el chofer ejerce presión sobre la palanca del freno, concediendo a las zapatas de freno para interrumpir el rodamiento de las ruedas.
Decimos que el primer amplificador en el método de frenos se coloca en el pedal de freno y acatando de su mayor o menor longitud de la palanca será la amplificación de la energía.
En el dibujo vemos cómo se sobrepone una fuerza F del lado izquierdo de la palanca, este lado izquierdo es 3 veces más extenso (2x) que el margen derecho (x). Por ello, sobre el margen derecho de la palanca sucede una fuerza 2f en sentido inverso, pero que funciona a través de la media de lo (y) distancia que el lado izquierdo permuta de lugar (2y). Intercambiar los concernientes largos del lado izquierdo y derecho de la palanca, reemplaza los multiplicadores.
Otro elemento amplificador, en este caso el segundo, es el booster, o la unidad de poder, que, socorrida por el vacío del motor, incrementa una diferencia de fuerza,
disponible en un lado y empuje atmosférico al otro lado; al desplazar la palanca de freno, este ayuda al afán del chofer. Cuanto mayor es el diámetro del booster mayor será la amplitud.
Figura 7. Amplificador, uso de la palanca. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos.
El tercer amplificador se ubica en el sistema hidráulico, está incluido entre el tambor maestro o la bomba master, los cilindros de rueda o bombín y calipers, a superior desigualdad en las superficies de los émbolos del cilindro maestro y el de los émbolos del cilindro de rueda y calipers, superior será la amplificación conseguida.
Si a mayor grosor de los bombines en las ruedas y más pequeño el de la bomba master, el aumento en la presión de frenado será superior o mayor.
1.4 Ley de Pascal y los frenos
El físico y matemático de origen francés Blaise Pascal, quien nació el 19 de junio de 1623 y murió el 19 de agosto de 1662. El enuncio esta ley, este principio nos detalla que el aumento de la presión que se superpone en un área que tiene un fluido que no se puede comprimir (incomprensible), que no se puede prensar y que está en un espacio, o sea, en
Figura 8. Amplificador, booster.Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos.
Figura 9. Amplificador, sistema hidráulico. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos.
una cavidad indeformable, se transporta con igual valoración a cada una de las secciones que tenga el otro receptáculo.
Aplicaciones: frenos hidráulicos
Son una aplicación del principio de Pascal.
Cuando presionamos la palanca de freno comprimimos con potencia el pie en el pedal y esto se transmite a un pistón de sección pequeña que se dirige interiormente en un cilindro. Esa potencia crea una opresión en el interno del fluido de frenos. Así, el líquido de frenos traslada esa fuerza al momento en todas las direcciones.
Si colocamos otro émbolo en un cilindro, en el otro lado del circuito hidráulico y de convenido al vínculo entre las divisiones de los cilindros, la potencia o presión que se arrima será incrementada en ese punto. Diremos entonces que el sistema hidráulico también cambia el sentido y la meta de la presión aplicada.
El principio de Pascal se aplica a las ruedas que usan diversos autos, ya que estos deben de ser inflados generando una presión sobre ellos. Se aplica en el sistema de frenos de los automóviles antibloqueo, funciona poniendo en claro este principio. El sistema ABS funciona imposibilitando que las ruedas motrices se paren al instante de frenar y así evitar que el automóvil derrape o patine. Se considera esto como un mecanismo seguro, puesto que acepta que se mantenga un superior control encima de la volante.
Figura 10. El principio de Pascal. Fuente: Recuperado de https://www.educaplus.org/game/principio-de-pascal.
1.5 Líquidos para frenos
En el sistema de freno de un automóvil, este sistema es fundamental para hacer uso seguro del mismo. El fluido de frenos es un elemento hidráulico único usado en el procedimiento de frenado.
Función que cumple el fluido de frenos
Es transferir la fuerza que se ejecuta desde la palanca de freno hasta los pistones de las ruedas o bombines. Con el fluido permitiremos un frenado efectivo, lo cual es
fundamental a la hora de manejar un móvil automotriz.
Funcionamiento del fluido de frenos
Mantiene una contextura hidráulica especial que facilita la trasmisión de potencia del pedal de freno hacia las ruedas del auto. El mencionado elemento líquido está
beneficiado con aditivos, lo que evita totalmente el deterioro de las partes metálicas al hacer aguante frente a otros elementos químicos, materiales, incluyendo el
humedecimiento que se manifiesta en distintas temperaturas
Cuando esta mezcla particular de fluido se conserva en un ambiente sellado y bajo una superior presión, esta presión que brota por medio de él tendrá la semejante dimensión hidráulica hacia todos los lados. El método de freno usa esta presión y así coadyuven todos
Figura 11. Aplicación de hidráulica en el freno. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos.
los elementos, como los metálicos discos de frenos, los tambores de rueda, que son aquellos que al final van a impedir el desplazamiento giratorio de la rueda.
Líquido de frenos (tipos)
Los fluidos para frenos son distintos, cada modelo de automóvil usará el especificado por el fabricante. Es clásico decir que el uso del fluido de frenos pasado o sucio motiva daños irreparables en el sistema de frenos del auto.
Ante ello, se sugiere drenar el fluido en su totalidad, se limpia todo el sistema y se agrega completando nuevamente con el tipo correcto de líquido de frenos.
Los tipos de líquido para frenos existentes son:
DOT 3: Para los sistemas de frenos comunes. Tienen una marca de ebullición en desecado de 205 ºC, en húmido de 140 ºC y con una viscosidad de 1500 ªC, este es el más barato y el más común.
Figura 12. Uso del líquido de frenos. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos-funcionamiento.
Figura 13. Líquido DOT 3. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos-líquido-para-frenos.
DOT 4: Líquido usado en sistemas de frenos clásicos como en los frenos modernos ABS. El punto de cocción en seco es de 230 ºC y en húmedo, 155 ºC. Con una
viscosidad de 1800 cSt. Se parece al DOT 3, pero da mayor durabilidad y mejor mayor y prestaciones y eficacia.
DOT 5: Cuando el auto automotriz necesite de un líquido de frenos con base sintética y no mineral. Este no puede mezclarse con otros líquidos que sí poseen base mineral.
El punto de ebullición supera los 260 ºC.
DOT 5.1: Un mejor fluido con punto de ebullición en seco de 270 ºC.
En humedad es de 180 ºC.
Con viscosidad de 900 cSt.
No es una mejora en si del DOT 5, pero tiene una base mineral.
Su capacidad radica en que tiene mayor cualidad higroscópica que los filtros DOT 3 y DOT 4, lo que me señala que aspira mayor humedad.
Figura 14. Líquido de freno DOT 4. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos-líquido-para-frenos.
Las propiedades del líquido de frenos
El líquido de frenos comprende una formación de procedentes del poliglicol. En algunas situaciones especiales se puede utilizar líquidos en apoyo de óleos minerales o silicona. El punto de hervor puede ser aún mayor, porque el trabajo que se les da a los frenos origina bastante calor. También las moléculas de agua por la humedad, esto permite disminuir la temperie del fluido de una forma considerablemente. Este hecho se conoce como desvanecimiento escalonado de los frenos. Asimismo, la formación pausada de burbujas podría perjudicar el método de frenos.
El punto de congelamiento debe ser alto u equilibrada, de tal manera que el líquido no se hiele con el frío.
El fluido para frenos se diferencia por tener una propiedad: es un líquido
higroscópico. Esto dice que no puede atraer ni aspirar ingentes cantidades de humedad.
Este líquido de frenos tiene que ser higroscópico y evitar así que se creen gotitas de agua que al final deriven en un deterioro y que se congele a temperaturas bajas. Debido a esto, es considerable cerrar bien y prontamente la tapa de la vasija que lo abarca e inclusive la de la bomba master (Bosch, 2012).
Si nosotros queremos que el fluido de frenos que tenga efectivo y en buena forma, este se deberá cambiar con bastante frecuencia. Por ello, los fabricantes sugieren
Figura 15. Líquido de freno DOT 5.1. Fuente: Recuperado de https://tusfrenos.mx/principios-básicos-líquido-para-frenos.
que el fluido de frenos se cambie cada dos años, y dependiendo de la función que se le da al automóvil.
Un clave importante que debemos manejar constantemente es la temperatura.
Mientras mayor sea la temperatura, más fácil hará que el fluido de frenos entre en disposición de ebullición, y esto haría estimular la creación de burbujas en el circuito.
1.6 Los circuitos de frenos
La normalización actual solicita a los diseñadores que, por razones de seguridad, tiene que existir por lo menos 2 circuitos que sean autónomos al método de frenado, y que uno a uno este sustentado por un cilindro de manera independiente inicialmente desde la bomba master de freno. Los constructores de automóviles también colocan varias de las probabilidades que, según la ley DIN 74000, concede a los sistemas de los frenos del automóvil.
La reglamentación para el perímetro de frenos se señala tomando en cuenta letras (II, X, HI, LL, HH), que nos indican de una manera la ubicación de los
conductos de freno que entrecruzan la bomba master o tambor principal y el conjunto de frenada colocados en las ruedas de freno.
Comúnmente las particiones realizables para métodos de frenos, y más usadas, son dos: II y X. A continuación, describimos las siguientes:
• La configuración II o clásica, es un ruedo de trabajo al método de frenos de las ruedas de adelante, un segundo sistema de frenos a las ruedas posteriores. Este es muy conveniente en los autos con la adición de peso en la parte posterior del auto.
• Esta configuración en X o en diagonal, este sistema trabaja a la vez sobre la base giratoria delantera izquierda y sobre la base giratoria posterior derecha, mientras que el otro circuito ejerce sobre la giratoria delantera derecha y la giratoria posterior izquierda,
esta regla se mantiene a usar en los autos con carga en la sección frontal del coche, pasa esto como ocurrencia en el total de los autos turismos de novedosos modelos, en que el motor, la caja de transmisión de cambios, y también el embrague, más la caja se sitúan en la delantera, a lo que llamamos tracción delantera.
Los circuitos pocos usados, en los métodos de frenos, que ubican los diseñadores de coches automovilísticos, son los siguientes:
• Adjudicación en HI (distribución): En un contorno de freno se actúa en los ejes delantero y posterior, mientras el otro sólo efectúa en el eje delantero.
• Distribución en LL: La pista de freno se efectúa en el vástago delantero completo incluso en las ruedas traseras.
Figura 16. Configuraciones "II" y en "X". Fuente: Recuperado de https://www.aficionadosalamecánica.net/frenos.
Figura 17. Configuraciones circuito HI. Fuente: Recuperado de https://www.aficionadosalamecánica.net/frenos.
Figura 18. Configuraciones circuito LL. Fuente: Recuperado de https://www.aficionadosalamecánica.net/frenos.
• Adjudicación en HH (distribución): En cada contorno de freno se efectúa en el eje delantero y en el eje posterior a la vez.
Figura 19. Configuraciones circuito HH. Fuente: Recuperado de https://www.aficionadosalamecánica.net/frenos.
Capítulo II
Clasificación de los frenos
2.1 Freno mecánico
Conjunto de mecanismos y órganos mecánicos que participan en el frenado y cumplen por función reducir o anular de manera progresiva la rapidez de un coche automotriz,
estabilizando esta rapidez o, de ser posible, sustentando el automóvil detenido si se ubica estacionado.
Este mecanismo de frenado trabaja por la sustentación de una fuerza ejercida a gastos de un surtidor de energía.
El dispositivo de frenado se compone de un mando, de una transmisión por varillaje o cable y del freno propiamente dicho.
Los frenos mecánicos ahora ya no se usan sobradamente para inmovilizar al automóvil, aunque la totalidad de los autos, tienen un freno de emergencia que es movido en forma mecánica. Los frenos dinámicos (mecánicos), incluyen cables o varillas que articulan al pedal del freno con los artefactos accionados de las zapatas de frenos.
La presión que se ejerce sobre la palanca del freno (pedal), tira unos cables
acoplados en los mecanismos expansores de las zapatas de frenos. El mecanismo expansor de las zapatas radica en una palanquilla o leva ubicada debajo de las zapatas, que es movida o girada para que presione un extremo de la zapata hacia el exterior. El otro límite de la zapata está unido a la placa apoyado mediante un pestillo de anclaje.
2.2 Frenos hidráulicos
El joven inventor, Malcolm Lougheed, nació en Estados Unidos en el año 1886 y murió en 1958. Este aplicó la fuerza hidráulica al método de frenos. Uso cilindros y tubos para trasladar la opresión hidráulica de un fluido contrario a las zapatas de los frenos, a fin de presionar estas hacia el tambor. En 1921 apareció el primer automóvil de 4 ruedas de clientes dotado con frenos hidráulicos en las 4 ruedas: el Duesenberg Modelo A.
El método hidráulico a principios no tuvo aceptación de momento por todos los diseñadores de autos. Después de una década en aparecer este método, el Duesenberg Modelo A, en 1931, solo los modelos Granham, Aurbum, Chrysler, Plymouth, eran los únicos que tenían frenos hidráulicos (Toyota, 2002).
Los otros vehículos mantenían frenos mecánicos que se activaban por cables y otros por varillas. Hasta que en el año 1939 la firma Ford los patrocinó, llegando a
Figura 20. El freno mecánico. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasisficación-sistemas-de-frenos.
convertirse en el último diseñador de trascendencia en usar frenos hidráulicos añadidos en unidades automotrices. El método básico de frenos que se usan actualmente era habitual en 1921, después empezó a tener uso en un sensualismo que muchos confieren como
moderno: los llamados frenos motrices.
Luego aparece el sistema de trabado de potencia, así también se conoce a los frenos asistidos. Este funciona para ejercer más fuerza aparte en un conjunto de zapatas o una pastilla que se aloja sobre la palanca de freno. Los conjuntos de frenos de abastecimiento hidráulico se equipan con un tambor maestro, este bombea fluido de frenos en una serie de tubos suministrados a cada rueda, y un servofreno o booster de energía. Con este sistema, llamado frenos asistidos, simplemente tiene que presionar en la palanca del freno y se ejercerá una presión robusta considerable sobre las cuatro ruedas de frenos.
2.3 Frenos neumáticos
Los frenos neumáticos o aire comprimido son un sistema eficaz que facilita que los vehículos grandes o mayores, con mucha carga, logren una parada segura.
Estos frenos neumáticos hacen su trabajo por medio de aire comprimido.
El sistema operativo típico de los frenos neumáticos lo conforman un método de suministro y un método de control.
Figura 21. Frenos hidráulicos. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasisficación-sistemas-de-frenos.
El método de abastecimiento se inicia con el compresor de aire, instalado en la cajuela de motor, el cual inhala aire de la atmósfera, presiona el aire y lo entrega al secador de aire. El deshumedecedor de aire elimina la humedad y la suciedad del aire, y entrega el aire comprimido a través de un conducto de válvulas de aire y las líneas de aire a los tanques de aire, o embalses, donde es acumulado y queda dispuesto para su uso.
El método de control es el paso mediante el cual se envía el aire comprimido a todos los cilindros de las ruedas, utilizando válvulas de paso de distintas aplicaciones. Por eso se activan los dispositivos de frenado en cada rueda.
El chofer, al pisar el pedal del freno, hace que se active el sistema de válvulas de parada a través del sistema operativo de frenos, y el aire comprimido en los tanques de aire se dirige directamente a las líneas de los frenos de las ruedas.
El aire comprimido ingresa en los cilindros de rueda de los frenos y es modulado a la forma en la que el conductor esté presionando el pedal del freno. El aire se incrementa en el cilindro del freno según el conductor presione el pedal más duro. Cuando el chofer suelta el pedal de los frenos de aire, las ruedas pueden girar libremente.
Figura 22. Circuito de frenos. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasisficación-sistemas-de-freno.
La totalidad de métodos de frenos de aire instalados en los móviles pesados tienen un dispositivo de frenado basado en el sistema de tambor, aunque los de frenos de aire con sistemas de disco son fabricados cada vez más y ya son muy frecuentes con los métodos de frenos de aire. Los frenos de disco trabajan también bajo el mismo principio.
2.4 Frenos eléctricos
El instrumento denominado freno eléctrico es un mecanismo que permite desacelerar o parar un automóvil mediante movimiento eléctrico. Comúnmente se utiliza el freno
eléctrico ralentizador, este artificio es el que se usa en los vehículos pesados y camiones en el descenso de inclinaciones largas sin fatigar los frenos fundamentales del vehículo.
Figura 23. Freno neumático. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasisficación-sistemas-de-frenos.
Figura 24. Freno neumático. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasisficación-sistemas-de-frenos.
El sistema de frenos eléctricos utiliza un impulso eléctrico para combinar una forma de frenos; estos en principio se han creado para los generadores, maquinaria pesada o coches también pesados. Es bueno señalar que un sistema de frenado es en gran parte mecánico, operando con piezas de frenado hidráulico crecida de fluido, como las que utilizan la mayoría de los automóviles; es más, acá se coloca un componente eléctrico de control que articula o altera la señal para aplicar los frenos de alguna forma. El ejemplo de este dispositivo es la distribución de fuerza de contención electrónica o EBFD (por sus siglas en inglés), que se ubica en muchos automóviles (Zepeda, 2014).
Si pisamos la palanca del freno de servicio, los tambores maestros bombean fluido de frenos de los conductos en la misma dimensión a sus correspondientes frenos.
Sincrónicamente, la repartición de poder de frenado electrónica considera y relaciona las marchas relativas de cada rueda. Si la rueda se gira más pausadamente que el resto, o si en un hueco ha sido maltratado o si el automóvil esta fuera de la pista, se clausura la válvula que acopla a esa rueda por una definida cantidad para disminuir la cantidad de fluido de frenosa que le llega. Ello se hace para que las cuatro llantas de freno se reduzcan y se paren a la misma rapidez para así fortalecer que el automóvil no se desvíe repentinamente ni tampoco se salga de vigilancia.
Figura 25. Freno eléctrico. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasificación-sistemas-de-frenos.
2.5 Frenos con dispositivos especiales
2.5.1 Frenos ABS (Antiblock Brake System).
El conocido sistema de frenos antibloqueo, Anti blockier System (ABS), elude que las ruedas del auto se inmovilicen y derrape al frenar, por lo que el auto no únicamente desacelera de una manera excelente, sino que también se mantiene estable y direccionable mientras dure el frenado.
Siempre en cada llanta de freno encontramos un sensor de revoluciones u orden que está enlazado con la unidad base de control electrónico del ABS (imagen siguiente); las rotaciones de las ruedas de freno, así siempre medidas, se confrontan constantemente entre sí y con la rapidez real del coche automotriz. En caso de que la celeridad de giro de alguna rueda de freno se reduzca más que en forma proporcionada, la electrónica localiza el
Figura 26. Frenos eléctricos. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmanaas.clasificación-sistemas-de-frenos.
Figura 27. Los frenos ABS. Fuente: Recuperado de https://frenado.blogspot.com.revisión-técnica.
peligro de cierre y reduce de inmediato la presión hidráulica del fluido de frenos en el circuito de freno que corresponde (Zepeda, 2014).
El sistema ABS elude que las ruedas de freno se traben durante la frenada, permaneciendo una correcta dirección estable.
Constitución y manejo:
Los componentes que establecen el sistema de frenos ABS:
Unidad hidráulica.
Electro válvulas.
Conjunto motor-bomba.
Acumulador de baja presión.
Señal del switch de luces de freno.
Detectores de ruedas.
Figura 28. Control electrónico del ABS. Fuente: Recuperado de https://mafreando.blogspot.com.revisión-técnica.
Figura 29. Constitución ABS. Fuente: Recuperado de https://mafreando.blogspot.com.revisión-técnica.
En la siguiente imagen se puede observar que el disco ABS no es como uno convencional, ya que los frenos ABS son controlados mediante la computadora del vehículo.
Función ABS:
El ABS es un instrumento que esquiva que se bloqueen las ruedas en el instante de frenar. Digamos que un sensor electrónico de revoluciones que está colocado en la rueda descubre cada momento si la rueda esta por bloquearse. En el supuesto de que esto suceda, se envía una orden a la computadora para que reduzca la tensión de frenado sobre esa llanta y así evite el bloqueo.
Cómo actúa el conjunto de frenos ABS
Para el funcionamiento del sistema antibloqueo se necesita cuatro elementos, los cuales son:
1. Sensor de velocidad
Los distintivossituados en las llantas del automóvil contabilizan con un sensor de velocidad que es el que se encarga de establecer cuándo una llanta está puesta de incomunicarse.
Figura 30. Disco ABS en frenos ABS. Fuente: Recuperado de https://www.motoryracing.com/coches/noticias/la-evolución.
2. Válvulas
Las válvulas se ubican en cada una de las líneas del fluido de freno (una para cada freno en el auto), su tarea es la de presurizar la división del fluido de freno al ser requerido por el sistema ABS.
3. Bomba
La bomba se encarga de recuperar la presión que ha sido liberada por las válvulas del procedimiento antibloqueo.
Figura 31. Sensor delantero y posterior. Fuente: Recuperado de https://mafreando.blogspot.com.revisión-técnica.
Figura 32. Válvulas. Fuente: Recuperado de https://mafreando.blogspot.com.revisión-técnica.
4. Controlador
Este mecanismo se encarga de gestionar todos los datos que transmiten los sensores de velocidad (ubicados en cada llanta), alcanzando con ello a administrar el manejo de las válvulas que se encuentran en cada una de las líneas del fluido de freno.
La forma de operar que tiene el sistema ABS es complicada y, a la vez, necesita de un circuito eléctrico muy especial para que trabaje. A pesar de que los algoritmos de control de estos procedimientos pueden variar de un modelo a otro, el manejo básico del sistema ABS es como sigue:
a) Un controlador que monitorea en cada momento las manifestaciones que le entregan los sensores de rapidez situados en cada rueda.
Figura 33. Bomba de recuperación ABS.Fuente: Recuperado de https://mafreando.blogspot.com.revisión.
Figura 33. Controlador del ABS. Fuente: Recuperado de https://ricardopalmas.com.clasisficación-de-los-sistemas.
b) Si existe una brusca disminución de la velocidad de las ruedas, el revisor evita que estas ruedas se detengan totalmente expidiendo una clara señal a las válvulas, y de esa manera aliviar la presión del fluido de freno para evitar que se consiga el bloqueo de las ruedas.
c) La mejoría de la tensión del freno se está a punto de estimular el asedio total de las ruedas se realiza de forma alterna en intervalos muy rápidos (15 veces por segundo).
d) Ahora la rueda empieza a desacelerar de manera controlada debido a la señal que es entregada por el controlador y el funcionamiento de las válvulas, entretanto que la bomba recobra la presión que fue liberada.
e) El automóvil se para mientras que el procedimiento maximizó el espacio de frenado y no se dejó el control del automóvil para nada.
2.5.2 Freno Prony.
El freno de Prony es un procedimiento dinamométrico que se usa mayormente cuando se mide el par de giro de los motores de combustión, es decir para calcular la partida de potencia de los motores a partir del siglo XIX. Debe este nombre a su inventor, el ingeniero y matemático francés Gaspard de Prony (1775-1839).
Este freno de Prony fue creado para calibrar la potencia del frenado de los propulsores, que se interpreta en la cuantía de potencia o trabajo que un propulsor debe realizar. El freno de Prony se utiliza ahora en que el diseñador de tractores experimente los caballos de fuerza del propulsor.
Un caballo de potencia
Los caballos de fuerza HP indican conformidad de medición de potencia que tuvo su origen en Inglaterra. Esta se conceptúa como: la fuerza que se necesita para alzar un peso de 550 libras pie en un segundo, o alzar un peso de 33.000 libras pie en un minuto.
Esta fuerza se explicita en términos de libras-pie, por ello, 550 libras-pie por segundo o 33.000 pies-libras por minuto (550 x 60) es igual a un caballo de fuerza.
James Watt
Esta unidad de potencia fue inventada por los 1900 por el señor. James Watt, creador del primer aparato de vapor, práctica en proveer a los comerciantes de máquinas de vapor un paralelismo entre la energía de vapor del motor y la fortaleza capaz de dar un caballo de tiro, esto dicho en el sitio web del Motor Club de Buckley. El señor. Watt calibró en promedio la potencia de conducción de los mejores caballos de tiro más potentes, tiempo después paso a ejecutar las deducciones matemáticas para proceder su parecido en caballos de fuerza de un propulsor.
Elementos del freno Prony
El freno Prony consiste en un cilindro de freno que está empalmado por un costado a un eje de ingreso o polea que se enlaza con el propulsor de combustión a prueba y en el lado contrario a una articulación de freno asistido en oposición al marco del artefacto. La extremidad del freno se conlleva como el brazo de freno, de una bicicleta de montaña;
existe también una banda de tensión en torno del cilindro de freno para así aplicar una energía de frenado un mecanismo mide la ración exacta de fuerza que se acomoda al brazo de freno por la cinta de tensión mecanismo mide las rotaciones por minuto (RPM) del lado de ingreso del motor del llamado freno Prony.
Figura 35. El Invento de James Watt. Fuente: Recuperado de https://www.biografiasyvidas.com/biografía.
2.5.3 Freno motor.
Técnica que permite ahorrar pastillas de frenos y embrague, como también hace posibles mejorías en la seguridad.
Indudablemente, muchos han escuchado la terminación "enganchar" cuando vemos que se trata de hábitos de conducción. También es frecuente que se vea en las pistas señales que sugieren que los buses lo hagan justamente antes de una pendiente fuerte. Por ello es importante que los choferes tengan en cuenta el mensaje de esos rótulos inclusive cuando no los haya. Decimos en terminología técnica el "enganche" lo que los mecánicos llaman "freno motor". Aun así, no se trata de un mecanismo de freno adicional, sino de una idea. Todos los choferes deben haber visto que si tienen empalmada una marcha baja (sea segunda o tercera) y no presionan el pedal del acelerador, el auto extiende a frenarse. Ello se debe a que la fuerza que ejecuta la caja de cambios es superior que la velocidad que lleve el auto en esa marcha. Eso viene a ser el freno motor.
Figura 36. Control de freno motor. Fuente: Recuperado de https://Estos-son-los-beneficios-de-usar-el-freno-motor.html.
Pero ¿cómo se usa el freno motor? Si se va en quinta marcha, se levanta el pie del acelerador o se frena ligeramente y se reduce a cuarta; sencillamente, con desbloquear el pedal del acelerador sé vera que el auto se va frenando, es más acentuado cuando se coloca la tercera marcha. Quiere decir que el freno motor se comporta en función de las
revoluciones a las que esté actuando el motor. Ojo, el efecto se desvanece si se pisa el pedal de embrague.
Las ventajas de usar el freno motor
Ahorro de forros y combustible: La razón principal por la que conviene el uso del freno motor es por economizar. Cuando la velocidad amaina con solo alzar el pie del acelerador, se está quitando el desgaste de las tabletas de frenos y los discos. Además, aquellos conductores que para frenar dejan pulsado el embrague, también ahorrarán en los cambios de las ruedas de embrague, pues igualmente sufren lo suyo. Más llamativo que a
Figura 37. Control del freno motor. Fuente: Recuperado de https://Estos-son-los-beneficios-de-usar-el-freno-motor.html.
Figura 38. Control de las Rpm. Fuente: Recuperado de https://Estos-son-los-beneficios-de-usar-el-freno-motor.html.
pesar de que en una pendiente fuerte se observa que el motor va más ligero (eso se nota, ya que hace más ruido y las revoluciones se disparan), es un hecho, el consumo de gasoil o petróleo no aumenta.
Comodidad: Es mucho más operativo frenar con el motor. No se presiona el pedal del freno y la dirección se hace de manera más natural y benigna. Eso evita (en alguna medida) el estrés al timón.
Mejora las frenadas de emergencia: Puede que requiera cierto entrenamiento y mentalización, pero en una situación inesperada, la reacción común y lógica es pisar el pedal del freno a fondo. Pero si sumamos el uso del freno motor, la distancia de detención se reduce.
2.5.4 Freno de inercia.
El nombre hace advertencia a la forma como se propulsa el freno del eje del transporte. Este freno del eje es movido por la inercia del transporte, que se desenvuelve a continuar la marcha cuando se detiene el auto.
Cuando se detiene o minimiza la velocidad, el móvil sostiene la velocidad por inercia y como resultado de esto la lanza se ingresa dentro del tubo exterior
propulsando una palanca que arrastra la varilla que mueve a los frenos de tambor de asta,
Figura 39. Freno de inercia. Fuente: Recuperado de
https://www.alko-tech.com/pe/sistemas-de-frenos-mecánicos.
existe aquí una similitud cuando se acciona el freno de estacionamiento. Cuanto más se ajuste la palanca del freno del auto de nuevo fuerte tirará el manubrio de la varilla de frenado y, por lo tanto, más se retendrá el remolque.
Cuando el automóvil cede de frenar, la lanza regresa a su ubicación normal
ligeramente mediante un amortiguador presente en el interno de ella. Entonces se libera la aplicación del freno en el tambor. Si el amortiguador está malgastado, se percibirá tirones al frenado y al iniciar la marcha, esto significa que hay que reemplazarlo.
El freno de inercia es un dispositivo de seguridad que debilita el recorrido de frenada del conjunto. Es aconsejable llevarlo en los remolques de más de 500 kilos de capacidad (siempre se incluye el peso propio del remolque).
A la hora de adquirir un transporte se tiene que tener claro si se acepta con freno o sin freno de Inercia, ya que es un elemento que después no se puede poner, o resulta para entonces tan caro y no sale rentable.
Figura 40. Freno de inercia. Fuente: Recuperado de
https://www.alko-tech.com/pe/sistemas-de-frenos-mecánicos.
Capítulo III
Los frenos hidráulicos de tambor asistido
3.1 Concepto
Es el cumulo de órganos que participan en la contención (frenado) y que tienen por
actividad reducir o anular en forma progresiva la rapidez de un móvil automotor, nivelar la celeridad o sostener el auto inmóvil si este se localiza en detención (parado).
Todo mecanismo de frenado trabaja por el servicio de un empuje que se ejerce a costa de una procedencia de energía. El mecanismo de frenado se combina de un gobierno, de un medio de transferencia y del freno propiamente dicho.
Figura 41. Frenos hidráulicos. Fuente: Recuperado de https://ricardopalma.clasisficación-de-los sistemas-de-frenos.
Al presionar la palanca de freno, el tambor maestro apoyado por un temporizador, (reforzador) o booster de vacío para frenos de potencia, dirige el fluido con igual presión a cada tambor de rueda o bombín cuyos émbolos comprimen las tabletas o zapatas contra los discos o tambores.
Los autos con tracción delantera vuelven equipados, con tambor maestro doble, llamados también de tándem, y válvula distribuidora; con esta estructura la actividad de frenar se traslada a los dos circuitos, la rueda derecha de adelante; y la izquierda de atrás en un circuito, y los otros dos, en el otro circuito. La idea es: si hay fracaso por escape de líquido en un contorno, el siguiente debe seguir trabajando sin tomar en demasía el frenado.
La acción de frenado es suficiente práctica cuando se calcula con un reforzador o booster de vacío. Pero hay que tener en cuenta, y reconocer siempre, que el vacío que hace trabajar al booster viene del motor que está en funcionamiento; si por alguna razón este se ahoga en plena marcha, la palanca se asienta bastante duro y su nerviosismo le hará entender que está sin frenos si esto le pasa, debe mantener la tranquilidad y tomar
conciencia del problema imponiendo el freno con resistencia, porque el booster ya dejó de trabajar. Ojo, el conjunto de frenos se mantiene trabajando sin la colaboración del booster.
Si queremos frenar el coche necesitamos aspirar la energía cinética que se produce en su movimiento. Se realiza por rozamiento entre dos piezas de alto coeficiente de
Figura 42. Funcionamiento del freno. Fuente: Recuperado de https://ricardopalma.clasisficación-de-los sistemas-de-frenos.
pegajosidad, una de ellas está fija, como las zapatas o tabletas de freno, y la otra móvil, que deben ser los tambores o los discos de freno, como se usan frenos de tambor o frenos de disco o el conjunto de entrambos en las distintas ruedas.
El rozamiento de estos dos objetos para el desplazamiento de las ruedas altera la fuerza de desplazamiento en calor, esto es dispersado a la atmósfera por los flujos de aire que se desplazan por medio de ellos entretanto el recorrido del automóvil.
3.2 Elementos del sistema de frenado por tambor Son componentes del método de frenos:
a) El tambor de frenos.
b) La bomba master.
c) Los bombines de freno.
d) El servofreno de vacío.
La bomba master y los bombines están conectados o unidos mediante mangueras flexibles y cañerías de cobre.
El servofreno se interpone al presentarse en el pedal de freno y la bomba master. El booster está conectado mediante mangueras flexibles al tubo de vacío del motor.
3.3 El tambor de frenos
El elemento cilíndrico giratorio unido a la rueda, en cuya extensión interior funcionan los forros de desgaste de las zapatas del freno.
Las características del tambor más importantes son: resistencia a la abrasión, buena conductibilidad térmica para facilitar la disipación del calor, y peso reducido.
Para obtener la necesaria resistencia al desgaste, producido por los rozamientos y las altas temperaturas, se utiliza preferentemente la fundición; esta, dotada de buenas características mecánicas y de conductividad, tiene la desventaja de ser muy pesada. Esto es bastante grave en el caso de los tambores de freno, puesto que su peso influye tanto sobre el de todo el vehículo como sobre la inercia de las ruedas.
Colocando los frenos en el interior, solución adoptada en los años cincuenta
por Mercedes Benz y Lancia, se obtienen también mejoras, pero solo en cuanto a las masas no suspendidas.
La solución más conveniente es la adopción de tambores denominados bimetálicos, formados por un cuerpo de aleación ligera dentro del cual se incluye un aro de fundición;
con tambores de este tipo se obtiene una notable ligereza y una refrigeración más eficaz por la óptima conductibilidad térmica del aluminio.
Figura 43. Tambores de frenos-Funcionamiento del freno hidráulico de tambor. Fuente: Recuperado de https://br.bosch-automotive.com.
Figura 44. Tambor de frenos-Funcionamiento del freno hidráulico de tambor. Fuente: Recuperado de https://br.bosch-automotive.com.
Para mejorar la refrigeración se suele dotar la superficie del tambor con aletas circunferenciales u oblicuas; en este último caso se estudian su orientación y dirección con el objeto de poder aprovechar la circulación del aire en el interior de las llantas
denominadas autoventilantes.
Por otra parte, el tambor puede deteriorarse cuando, por el desgaste total de los forros de rozamiento, la superficie entra en contacto con partes metálicas (clavos de fijación, zapatas); en tal caso, es necesario regresar la forma perfectamente redonda a la superficie interior con un rectificado.
Cuando desbaratamos una rueda que está provista de estos frenos, lo principal que vamos a conocer va a ser el tambor. La pieza es la parte giratoria del freno y la que se va a llevar prácticamente todo el calor generado en el frenado. Está fabricado en fundición, ya que es un producto de bajo costo y con un elevado coeficiente de asimilación de calor.
El cilindro se tornea exterior e interiormente y consigue un equilibrado dinámico, producto de un mecanizado muy fino en su interior para que los frenos acoplen de una calidad superior sin que se agarroten. En la parte central, el tambor acarrea unos taladros pasantes que asistirán para acoplar los espárragos de fijación de la rueda, sobre otros orificios que nos asistirán como una guía de centrado de la rueda al buje.
Figura 45. Tambores de freno. Fuente: Recuperado de https://Funcionamiento+del+freno+hidráulico+de+tambor.
3.4 La bomba master
La bomba de frenos, también denominada cilindro maestro, es el mecanismo que transforma la intensidad que ejerce el conductor en el pedal de freno y que es amplificada por el servofreno en presión hidráulica, en el interior del circuito de frenos.
Desde que se introdujo la norma que obliga al uso de dos circuitos de trabajo independiente en el sistema de frenos, se instalan bombas con dos cámaras de presión separadas, una para cada circuito, accionadas por dos émbolos colocados en serie. Este tipo de bombas se conoce comúnmente como bombas tándem.
El conjunto de la bomba de frenos está formado por un depósito de líquido de frenos (2) que se instala al cuerpo de la bomba (1). El cuerpo de la bomba tiene
mecanizado un cilindro y los pasos de equilibrado (3). Los conductos de entrada y salida del fluido del depósito (4). Los que conectan la bomba con los dispositivos de freno (12) y (16). También alberga los émbolos de accionamiento primario y secundario (9) y (14). Que incorporan sus respectivos anillos flotantes (10) y (15). Y resortes de recuperación (11) y (17), un retén de separación de las cámaras (13).
Y un retén de estanqueidad (5) que impide la pérdida de fluido al exterior. Para proteger la bomba de la suciedad, se instala un guardapolvo (6).
Figura 46. Partes bomba tándem. Fuente: Recuperado de https://Funcionamiento+del+freno+hidráulico+de+tambor.
Cuando el chofer aplica fuerza sobre la palanca de freno, esta fuerza es amplificada por el servofreno y posteriormente transmitida mediante su émbolo de mando a la bomba.
La primera fase del desplazamiento de dicho émbolo está destinada a recuperar el juego libre existente entre este y el émbolo primario de la bomba. Este espacio libre es necesario para que los émbolos de la bomba puedan retroceder lo suficiente como para mantener el paso de entrada y salida hacia el depósito abierto, siendo posible liberar totalmente la presión interna del circuito hidráulico cuando se suelta por completo el pedal. Además, el juego libre debe compensar la dilatación longitudinal de los diferentes componentes de la bomba causada por la temperatura transmitida al líquido de frenos producida por la presión del sistema y por el contacto del fluido con los elementos de freno del sistema.
Figura 47. Bomba de frenos seccionada. Fuente: Recuperado de https://www.google.la+bomba+maestra+de+frenos.
Figura 48. Funcionamiento de la bomba maestra. Fuente: Recuperado de https://www.google.la+bomba+maestra+de+frenos.
Una vez que el émbolo de mando del servofreno ha recuperado el juego libre, contacta con el émbolo primario desplazándolo con una fuerza igual a la suma de la fuerza ejecutada por el chofer en el pedal de freno y la producida por la asistencia del servofreno, el movimiento del émbolo primario es transmitido al émbolo secundario mediante el
resorte de recuperación primario. Esto es debido a que dicho resorte es más duro que el resorte secundario, produciendo la deformación del segundo que permite avanzar al
conjunto. El desplazamiento simultáneo de los émbolos sella las cámaras de trabajo cuando los anillos flotantes superan los pasos de entrada del fluido a la bomba, produciendo una leve presión únicamente en la cámara secundaria. Dicha presión es suficiente para comenzar a desplazar el líquido hacia las pinzas y bombines de freno, pero insuficiente para producir el frenado de las ruedas.
El desplazamiento del conjunto continúa hasta que las pastillas de freno hacen tope con el disco o las zapatas con el tambor, momento en el que comienza a aumentar la presión en la cámara secundaria hasta alcanzar un valor suficiente como para vencer la fuerza del resorte de recuperación primario. Al comprimirse dicho resorte, se produce el avance del émbolo primario respecto al secundario, reduciéndose el volumen de la cámara primaria que fuerza la salida del líquido hacia los elementos receptores. En el momento
Figura 49. Funcionamiento de la bomba maestra. Fuente: Recuperado de https://www.google.la+bomba+maestra.
que los cilindros receptores (pinzas o bombines) hacen tope mecánico, se eleva la presión en el circuito de la cámara primaria.
Junto con el avance de los émbolos, se produce la entrada de fluido por el paso de equilibrado que evita la entrada de aire y la posible deformación de los anillos flotantes y del retén por la presión de las cámaras. El aumento de la fuerza aplicada y del
desplazamiento de los émbolos se transformará a partir de este momento en aumento de presión por igual en ambos circuitos hidráulicos de salida.
La disposición "flotante" del émbolo secundario realiza la compensación de presiones entre ambos circuitos, a la vez que permite diferencias de volumen y caudal, de modo que se logra compensar los diferentes juegos de retracción de los cilindros receptores de freno. Así pues, los elementos frenantes primero contactan sin efectuar una fuerza considerable y después reciben la fuerza de forma simultánea, repartida e igualada.
En caso de sufrir una rotura o fuga en alguna canalización hidráulica, la compresión del fluido en la bomba se realizaría de la siguiente manera:
Si la avería afecta a la cámara primaria: no se realizará compresión en la cámara secundaria hasta que el émbolo primario presione con su eje al émbolo secundario.
Figura 50. Funcionamiento de la bomba maestra. Fuente: Recuperado de https://www.google.la+bomba+maestra.
