Manual De Sistema De Frenos.docx

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Área: Mecánica Automotriz Modulo 1: Sistema Hidráulico y neumático del mecanismo de frenos.

Edición n° 1, Año 2019 Copilado por: Lic. Enil Exequiel Perez Rivera. Revisión técnica: Lic. Danny Alberto Gutiérrez, jefe de área. Revisión Técnica: Lic. Cruz Alberto Cabrera, coordinador Técnico. Revisión Pedagógica: Lic. Francisco Regis Benedith. Director.

Nombre del estudiante: _______________________________________________

ENIL EXEQUIEL PEREZ RIVERA

1

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Contenido Introducción.......................................................................................................................................3 Objetivos:...........................................................................................................................................4 Palabras Claves:..................................................................................................................................5 Proceso de Frenado............................................................................................................................6 Fundamentos teóricos del Frenado....................................................................................................7 Fuerza de Rozamiento....................................................................................................................8 El coeficiente de adherencia.....................................................................................................8 Fuerza de Frenado......................................................................................................................8

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Introducción La progresiva evolución de los sistemas de frenos en los automóviles, así como la incorporación generalizada de los diferentes sistemas de gestión electrónica en los procesos de frenado, representa una importante mejora de la seguridad activa. La finalidad objetiva principal del equipo de frenos de servicio es detener el vehículo o reducir la velocidad de marcha del automóvil en el menor tiempo y espacio posible, en cualquier tipo de pavimento y condiciones climatológicas, así como mantenerlo detenido en condiciones de parado.

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Objetivos:

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Palabras Claves: presurizar (Mantener constante la presión de un espacio cerrado) cilindros receptores: Cilindro maestro: Presión: Líquido de frenos: Servofreno: Adherencia:

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Proceso de Frenado. Previamente a desarrollar el análisis de

los

sistemas de frenos, debe anticiparse una serie de cuestiones relativas al proceso dinámico de la operación de frenado de los automóviles. En este sentido debe tenerse en cuenta que, cuando un conductor acciona el pedal de freno para reducir la velocidad o detener el automóvil en condiciones de marcha, la fuerza que ejerce en el pedal es transmitida y multiplicada por el equipo de frenos para generar, finalmente, la retención y deceleración necesaria en las ruedas.

Desde que se acciona el pedal de freno se inicia un proceso generalizado y simplificado de la operación de frenado en los vehículos automóviles que se configura por las fases señaladas a continuación, tal como se describe en el gráfico adjunto: 1) El conductor pisa el pedal de freno, e inicia la fase de frenado. 2) Tiempo de respuesta que transcurre desde que se acciona el pedal de freno hasta que se genera la fuerza de frenado en las ruedas. 3) Etapa en la que se produce el incremento de la fuerza de frenado hasta alcanzar su valor de máxima eficacia, próximo al 75% de la presión de frenado. 4) Valor de máxima deceleración en el proceso de frenado. 5) Duración real de la frenada. 6) Detención del automóvil. 7) Efecto de inercia que se produce al soltar el pedal de freno. Este proceso de frenado puede parecer muy elemental, pero en realidad la dinámica del proceso de frenado implica una convergencia de acciones conjuntas para que la efectividad

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de la frenada pueda alcanzar el 100% de eficacia, y deben de cumplirse de forma simultánea una serie de condicionantes como son:

1. Que la adherencia entre los neumáticos y asfalto sea máxima. 2. Que no se bloqueen las ruedas y el automóvil no derrape. 3. Que el equipo de frenos funcione correctamente.

Fundamentos teóricos del Frenado Cuando un conductor acciona el pedal del acelerador, tras seleccionar la velocidad correspondiente en el cambio de marchas, se produce la transmisión de giro y fuerza desarrollados por el motor hasta las ruedas motrices del automóvil.

Esta transmisión de fuerza que reciben las ruedas es el que produce el giro y empuje de las mismas, permite el movimiento y desplazamiento del automóvil. Este esfuerzo de empuje generado por las ruedas motrices que permite el desplazamiento del automóvil se denomina fuerza de impulsión o de tracción.

Obviamente, las ruedas motrices no deben girar en vacío, ya que si no existe una superficie de contacto no se produce el desplazamiento y el automóvil permanecerá inmóvil, al no existir ningún tipo de elemento adherente que se oponga al giro de las ruedas.

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Por lo tanto, la condición necesaria para que un automóvil se pueda desplazar es, que la superficie de contacto entre los neumáticos y el asfalto pueda generar una resistencia opuesta a la fuerza de impulsión denominada fuerza de rozamiento.

Fuerza de Rozamiento La fuerza de rozamiento se define como la relación entre el peso del automóvil y el coeficiente de adherencia, que es variable dependiendo de las superficies de contacto entre el neumático y el asfalto.

FR

P* f

A igualdad de coeficiente de adherencia, cuanto mayor es el peso que “soportan” las ruedas mayores es la fuerza de rozamiento aplicable en la tracción y frenado de los automóviles.

El

coeficiente de adherencia (f) es un valor

experimental que define la mayor o menor adhesión de los cuerpos en contacto, neumático y calzada. Este coeficiente depende del desgaste de los neumáticos y del estado de la superficie de desplazamiento.

Definida la importancia de la adherencia y la necesidad de la fuerza de rozamiento en el desplazamiento de los vehículos, debe pensarse que, si la fuerza de impulsión generada en las ruedas motrices depende directamente de la oposición de la fuerza de rozamiento, la fuerza de frenado transmitida por el sistema de frenos que debe aplicarse por el conductor para detener el vehículo también dependerá de la oposición de fuerza de rozamiento, tal como se destaca a continuación. Fuerza de Frenado Si el conductor acelera se genera un incremento de velocidad o aceleración, y si lo frena, lo que se produce es decremento de la velocidad o deceleración.

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La aceleración se define como la variación de la velocidad en la unidad de tiempo. En las fases de aceleración y deceleración que se producen en el automóvil, se pone de manifiesto la fuerza de inercia definida como la resistencia que opone todo cuerpo en los cambios de movimiento y cuya magnitud depende de la masa del vehículo en función del grado de intensidad de la aceleración o deceleración aplicada.

Fi = m.a

Fi= Fuerza de inercia, m= masa, a= Aceleración

Cuando el conductor procede a frenar el vehículo, al soltar el pedal del acelerador se suprime la fuerza de impulsión y se inicia la deceleración del vehículo.

A partir de este momento, el desplazamiento depende directamente de la fuerza de inercia generada en la deceleración, que mantiene la marcha continuada del automóvil.

Al pisar el pedal de freno, la fuerza de frenado que debe aplicarse para anular la fuerza de impulsión, en este caso la fuerza de inercia, depende directamente de la oposición de la fuerza de rozamiento, es decir, del peso del automóvil y del coeficiente de adherencia entre la banda de rodadura de los neumáticos y el asfalto.

FFrenado = P. f = FRozamiento

p = peso, f= Coeficiente de adherencia

Por lo tanto, la condición a cumplir en todo proceso de frenado es que la fuerza de rozamiento o de adherencia debe ser igual o inferior a la fuerza de inercia del automóvil.

FInercia = FRozamiento En resumen, la fuerza de frenado de todo automóvil se determina por la limitación de la física de la deceleración dependiente de la adherencia entre los neumáticos y la calzada.

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a = g.f

Frenado Estable e Inestable En base a todo lo anterior, en la operación de frenado se contemplan dos situaciones a tener en cuenta:

A. Si la fuerza de frenado aplicada a los elementos frenantes de las ruedas es menor que la fuerza de impulsión (Fuerza de inercia), originada por su par resistente, la resultante es positiva.

En este caso, la velocidad del

automóvil se reduce de forma progresiva y con seguridad.

B. Si, por el contrario, la fuerza de frenado aplicada a los elementos frenantes de las ruedas es mayor que la fuerza de impulsión (Fuerza de inercia), la resultante es negativa. En esta situación, el par resistente generado por la fuerza de frenado contrario al giro de las ruedas, produce el bloqueo de las ruedas y en consecuencia se provoca el arrastre o deslizamiento de las mismas.

Por lo tanto, la condición de no derrape o deslizamiento de las ruedas en la frenada de todo automóvil que debe cumplirse es: “La deceleración generada en la frenada no debe superar los límites de adherencia de los neumáticos y calzada”

a<

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Deslizamiento El deslizamiento o derrape del automóvil en la operación de frenado, se produce en la situación crítica del bloqueo de las ruedas cuando la fuerza de frenado supera a la fuerza de inercia. FFrenado < FInercia Por lo tanto, una condición principal para un correcto frenado es detener el automóvil en el menor tiempo posible, pero sin llegar a bloquear las ruedas por los elementos frenantes del sistema de frenos. En este apartado influye notablemente las condiciones de las superficies entre neumáticos y calzada. Unos neumáticos muy desgastados, o bien, una calzada con lluvia, barro, nieve o hielo reducen considerablemente la adherencia de contacto, y el bloqueo de las ruedas se produce con una menor fuerza de frenado con el consiguiente deslizamiento y perdida de direccionalidad del automóvil.

Deslizamiento Longitudinal

Debido a la inercia del automóvil, al acelerar y sobre todo en frenadas de elevada intensidad, se produce una transferencia de peso longitudinal. Al frenar, debido a la inercia del automóvil en marcha, se produce una transferencia de peso longitudinal, de la parte trasera a la delantera, es decir, las ruedas traseras se aligeran y se sobrecargan las delanteras

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Al aumentar el peso en las ruedas delanteras, se aumenta la fuerza de adherencia, motivo

por el que la fuerza de frenado se debe incrementar en los frenos de las ruedas delanteras, para que pueda aplicarse hasta el 80% del total del efecto de frenado cuando se pisa el pedal de freno. Si la fuerza de frenado fuese por igual en las ruedas delanteras y traseras, ante frenadas de gran intensidad se produciría rápidamente el bloqueo de las ruedas traseras. La consecuencia de este bloqueo es un derrape o deslizamiento de las ruedas traseras que produce el giro del automóvil. La parte trasera avanza a la parte delantera del vehículo, provocando un trompo. Para evitar esta situación, la instalación del sistema de frenos de los automóviles incorpora un regulador o limitador de frenado para las ruedas traseras. Si, por el contrario, el bloqueo se produjese en las ruedas delanteras, el efecto del derrape o deslizamiento provocaría una desviación lateral incontrolable del automóvil. Esta desviación es debido al par de retención direccional que se genera sobre el eje de pivotamiento de las ruedas directrices.

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Deslizamiento T ransversal Cuando un automóvil toma una curva, las ruedas directrices se orientan según la trayectoria curvilinea, pero debido a la acción de las fuerzas perturbadoras que actúan sobre el automóvil (fuerza centrífuga, viento lateral, fuerza de tracción del propio motor, ...), se genera un desplazamiento lateral que modifica el centro instantáneo de rotación y la trayectoria direccional teórica, provocando en el automóvil, una tendencia a salirse de la carretera. La causa que más influye sobre la deriva de un automóvil en las curvas es la denominada Fuerza Centrífuga que se define como la relación entre la masa del vehículo en función del cuadrado de la velocidad de marcha y el radio de la curva. v F

2

m* C

R

Cuando la velocidad es muy elevada o la curva muy cerrada, se incrementa notablemente la acción de la fuerza centrífuga sobre el automóvil y el conductor debe adecuar la velocidad de marcha. Esta situación puede ser crítica si se sobrepasa el límite de estabilidad del propio automóvil definido por el denominado circulo de adherencia de los neumáticos. Según este círculo, cuando la resultante TC entre la fuerza de tracción T y la fuerza centrífuga C rebasa dicho circulo de adherencia, provocando el derrape de las ruedas y la salida en curva de la vía

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Además debe tenerse en cuenta que al actuar la fuerza centrífuga en las curvas y a la misma inclinación del automóvil hacia el exterior de la curva, se genera una transferencia de peso transversal, es decir, las ruedas exteriores se cargan y las interiores se aligeran, lo que modifica la adherencia de las ruedas en ambos laterales y también el posicionamiento del centro de gravedad. Debido a esta transferencia de carga transversal, se deduce la peligrosidad de frenar el automóvil en trayectorias curvas. Al pisar el pedal de freno, se combina la transferencia de peso longitudinal con el transversal. La fuerza de frenado aplicada se reparte lateralmente por igual a las ruedas exteriores y a las interiores a la curva. A igualdad de coeficiente de adherencia, en las ruedas exteriores la fuerza de rozamiento es superior al de las ruedas interiores. En esta situación la resultante entre la fuerza de frenado y la fuerza centrífuga puede superar el límite del círculo de adherencia y producirse el deslizamiento lateral en la frenada.

Además, como las ruedas interiores se aligeran, a igualdad de fuerza de frenado, también estas pueden llegar a bloquear provocando el derrape o deslizamiento lateral del vehículo.

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EFICACIA DE FRENADO. Después de analizar los apartados anteriores, puede resumirse que l a d e c e l e r a c i ó n y d e t e n c i ó n d e los a u t o m ó v i l e s consecuencia de la acción de las fuerzas de retención de las ruedas, desarrolladas por los elementos frenantes del sistema de frenos, en combinación con la adherencia de los neumáticos al asfalto. Si no existe adherencia entre la superficie de contacto de los neumáticos y el asfalto, la frenada y deceleración del automóvil es nula y el vehículo no se detiene. Por ejemplo, al frenar en una zona con placas de hielo. Cuanto más elevada sea la adherencia entre la superficie de contacto de los neumáticos y la calzada, mayor fuerza de rozamiento de los neumáticos, mayor deceleración y menor tiempo y espacio recorrido en la frenada. Como ya se expuso anteriormente, la deceleración depende básicamente de la adherencia de las superficies de contacto y su valor debe medirse de forma experimental. Es por este motivo que para medir el grado de deceleración en el frenado se recurre a valorar el rendimiento o eficacia de frenado de los automóviles. La eficacia de frenado de un automóvil se mide de forma porcentual, en función del peso que gravita sobre las ruedas y la fuerza de frenado aplicada por el equipo de frenos de servicio a las cuatro ruedas. Eficiencia de frenado =

Frenos * 100 (%) Peso

En realidad, lo que indirectamente da a conocer la eficacia de frenado de un automóvil es el grado de la deceleración que se produce en el vehículo al frenar a. f. g

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Una eficacia máxima del 100% representa una deceleración aproximada de 1g, es decir, 2 10 m/s .

DIST ANCIA DE PARADA. La distancia de parada es el espacio recorrido por un automóvil desde el momento que el conductor acciona el pedal de freno hasta que el vehículo se detiene por completo. Esta distancia depende de diversos factores como la fuerza de frenado aplicada, el grado de adherencia entre los neumáticos y el asfalto, la velocidad del automóvil, …, los cuales son variables y de difícil determinación. Este es el motivo por el que no se puede precisar un cálculo determinante para valorar la magnitud del espacio recorrido en el proceso de frenado. No obstante, a efectos de cálculo, el valor orientativo de la distancia de parada o espacio recorrido durante una frenada se determina en función del cuadrado de la velocidad de marcha y la deceleración del automóvil. D P = V2 2.a

En esta formulación puede observarse que este cálculo no depende de las características del propio automóvil, sino que relaciona únicamente la velocidad del vehículo y la deceleración o eficacia de frenado, por lo cual, se trata de un cálculo genérico para todos los vehículos

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• Energía: Es la capacidad de realizar un trabajo.

Energía calórica

Energía Cinética

Energía calórica

La energía no se destruye solo se transforma.

Potencia: Es la velocidad con la que se realiza un trabajo. Es importante que la potencia de frenado sea mayor a la potencia del motor

En promedio un vehículo tarda 10 segundos aproximadamente en acelerar de 0 a 100 Km./h Se espera que el sistema de frenos pueda detener el vehículo circulando a 100 Km./h entre 3 a 4 Segundos.

Fricción: Es la resistencia al movimiento entre dos objetos en contacto entre sí. En el sistema de Frenos se utiliza para disminuir, detener y mantener las ruedas detenidas. Tracción: Es la habilidad de los neumáticos de suministrar fricción.

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No importa que tan buenos frenos se utilicen para detener la rotación de los neumáticos, si estos no tienen tracción, el vehículo no se detiene.

1.- Buena Tracción

2.- Pobre Tracción

Peso y Balance: Son dos factores importantes en la seguridad durante el frenado de un vehículo.

1.- Aplicación normal del freno.

2.- Aplicación fuerte del freno.

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Sistema Frenos: 1. FINALIDAD. El sistema de freno en el automóvil, permite detener el vehículo en una distancia relativamente corta o reducir su velocidad cuando éste se encuentra en movimiento. El dispositivo de freno consta de cuatro partes: 

Elemento Frenante: Parte fija que al accionar el freno entra en contacto con la parte móvil (tambor o disco) deteniendo el primero el movimiento del segundo.



Mando: Parte del dispositivo que el conductor acciona con el pie o con la mano. En el freno de servicio es el pedal y en el de estacionamiento la palanca.



Elementos para transmitir la fuerza de frenada: Conjunto de elementos entre el mando y el freno, que transmite el esfuerzo que el conductor hace sobre el mando.



El freno: Es el órgano dónde se desarrollan las fuerzas que se oponen al movimiento de las ruedas.

Por motivos de seguridad, los automóviles cuentan generalmente con dos sistemas de frenos:

-

De estacionamiento

-

De servicio a. Freno de Estacionamiento

Este sistema de freno, conocido también como freno de mano, actúa mecánicamente sobre las ruedas traseras del vehículo por medio de un sistema de varillas o cables accionados por una palanca situada en el interior de la carrocería al alcance del conductor. La palanca amplifica la presión de frenado y el cable compensa o equilibra las diferencias de movimiento de las varillas. Por otra parte, pueden

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originarse presiones desiguales de frenado; para corregirlas se instalan dispositivos especiales equilibradores, los cuales actúan de forma automática, o bien por ajuste manual.

1 partes en forma general El freno de estacionamiento (Fig.) lo componen los siguientes elementos: En la figura inferior se puede ver el despiece de un freno de mano clásico, en el que puede verse la palanca de mando (1), situada entre los asientos delanteros del vehículo, a la que se une la varilla de tiro (5), en el otro extremo de la varilla se une la pieza derivadora (6), que se sujeta con las tuercas de reglaje (7). De esta pieza parten los cables con funda (8), que van a cada una de las ruedas, uniéndose a la palanca de accionamiento (9), que acciona las zapatas, aplicándolas contra el tambor. Por el interior de la palanca de mando pasa la varilla (3), que acciona una uña que enclava el trinquete (4).

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2. Funcionamiento Al girar la palanca (1) hacia arriba para accionar los frenos, la uñeta del trinquete (4) se desliza a lo largo de los dientes del sector, quedándose fija en la posición deseada e impidiendo que la palanca se baje. Este desplazamiento de la palanca al girar sobre su eje accionando la varilla (3) y los cables (8) que accionan los dispositivos de frenado en los platos porta frenos o mordazas. Para desconectar el freno de mano basta con pulsar sobre el botón de desenclavamiento (2) que acciona la varilla (3) soltando la uñeta del trinquete por lo que permite el giro angular de la palanca (1) hacia abajo, desconectando la fuerza de tiro sobre los elementos de frenado.

3.Mecanismos de accionamiento de los frenos de mano

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La fuerza de tracción del cable no actúa directamente sobre las zapatas o las pastillas de los frenos sino que lo hace por medio de unas palancas de accionamiento (9) que transmiten, a su vez, el esfuerzo a las dos zapatas o pastillas mediante varillas de presión.

b) Los frenos de servicios se clasifican según su sistema de accionamiento: 1. Sistema de frenos Mecánico 2. Sistema de frenos hidráulico, 3. Sistema de Frenos eléctrico 4. Sistema de frenos neumático.

1. Sistema de Frenos mecánicos: Básicamente están constituidos por los siguientes elementos (Fig. 1):

1. Pedal de freno

5. Palanca de mano del freno

2. Varillas

6. Leva de accionamiento de zapatas

3. Eje transversal

7. Zapatas

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4. Palanca de levas

8. Tambor

1.1 FUNCIONAMIENTO En el sistema de frenos mecánicos la fuerza aplicada al pedal se transmite a las zapatas de las diversas ruedas, por medio de varillas o cables, logrando de esta forma abrirlas y mediante los forros de estas, trabar los tambores de las ruedas. Antiguamente, el sistema de frenos mecánicos era el más utilizado, pero debido a que los vehículos actuales desarrollan velocidades mayores y principalmente la dificultad de mantener una presión pareja de frenado en las ruedas, fue necesario reemplazarlos por frenos hidráulicos o frenos neumáticos.

2. Sistema de Frenos hidráulicos: 2.1 Principios hidráulicos: El efecto fundamental del sistema hidráulico se basa en la Ley de Pascal.

Ley de Pascal: La presión que se ejerce en un líquido recogido en un recipiente, se transmite uniformemente en todas las direcciones.

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La Ley de Pascal  Los líquidos no pueden ser comprimidos  Aire en el sistema permitirá compresión  Presión es igual en todo el sistema

2.2 Uso de los líquidos en el sistema: Se usan líquidos en los sistemas hidráulicos porque tienen, entre otras, las siguientes ventajas: 2.2.1 Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene. 2.2.2 Los líquidos son prácticamente incompresibles. 2.2.3 Los líquidos ejercen igual presión en todas las direcciones. Fig. 1. - Recipientes para líquidos

2.2.1Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene  Los líquidos toman la forma de cualquier recipiente que los contiene.  Los líquidos también fluyen en cualquier dirección al pasar a través de tuberías y mangueras de cualquier forma y tamaño.

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Fig. 2 – Líquidos

2.2.2 Los líquidos son prácticamente incompresibles

Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia se comprime, ocupa menos espacio. Un líquido ocupa el mismo espacio o volumen, aun si se aplica presión. El espacio o el volumen ocupado por una sustancia se llama “desplazamiento”. Fig. 3 Un gas puede



Un gas puede comprimirse

Cuando un gas se comprime ocupa menos espacio y su desplazamiento es menor. El espacio que deja el gas al comprimirse puede ser ocupado por otro objeto. Un líquido se ajusta mejor en un sistema hidráulico, puesto que todo el tiempo ocupa el mismo volumen o tiene el mismo desplazamiento. 2.3 Sistema hidráulico en funcionamiento De acuerdo con la Ley de Pascal, “la presión ejercida en un líquido, contenido en un recipiente cerrado, se transmite íntegramente en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas”.

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2.3.1Ventaja mecánica

La figura 2.1.6 muestra de qué manera un líquido en un sistema hidráulico proporciona una ventaja mecánica. Como todos los cilindros están conectados, todas las áreas deben llenarse antes de presurizar el sistema. Para calcular la presión del sistema, debemos usar los dos valores conocidos del segundo cilindro de la izquierda. Se usa la fórmula “presión igual a fuerza dividida por área”.

Conocida la presión del sistema, podemos calcular la fuerza de la carga de los cilindros uno y tres y el área del pistón del cilindro cuatro.



Calcule las cargas de los cilindros uno y tres, usando la fórmula fuerza igual a presión por área (Fuerza = Presión x Área).

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

Calcule el área del pistón del cilindro cuatro, usando la fórmula área igual a fuerza dividida por presión (Área = Fuerza/Presión).

2.4 Funcionamiento En el sistema de frenos hidráulicos, el desplazamiento de las zapatas, para apoyarse contra los tambores, se obtiene mediante la presión transmitida por una columna de líquido. Al accionar el pedal de freno actúa la bomba que envía líquido a presión por las cañerías de freno, hasta los cilindros de las ruedas; los pistones de cada cilindro son desplazados hacia fuera, presionando a las zapatas y forros de frenaje contra la superficie de trabajo del tambor de freno. Al soltar el pedal de freno baja la presión del líquido; los resortes de retracción de las zapatas se retiran éstas del tambor haciéndolas volver a su posición inicial, regresando el líquido del cilindro hacia la bomba. Con el objeto de reforzar la fuerza de frenaje, los automóviles modernos y vehículos más pesados, traen incorporado al sistema de frenos hidráulicos un dispositivo de ayuda accionado por vacío, que se le conoce como servo-freno. Es el elemento del sistema que tiene por función impulsar el líquido, a través del circuito hidráulico, a la presión y cantidad necesaria para accionar el sistema de freno, de acuerdo a las condiciones de marcha del vehículo, mediante la fuerza aplicada sobre el pedal.

2.5 Los elementos principales del circuito hidráulico de los frenos de servicio son:

2.5.1 Circuito Hidráulico.

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2.5.2 Grupo Hidráulico de Presión. 2.5.3 Frenos de las Ruedas, de disco o de tambor.

2.5.1 Circuito Hidráulico. Un circuito hidráulico es un sistema que comprende un conjunto interconectado de componentes separados que transporta líquido. Este sistema se usa para controlar el flujo del fluido o controlar la presión del fluido. • También llamados circuitos oleohidráulicos. • Transmiten altísimas presiones y por lo tanto desarrollan fuerzas más intensas. • El fluido utilizado es un aceite especial que lubrica y transmite potencia. • Son circuitos más silenciosos. • Emplean un aceite que es un elemento contaminante y costoso. •La velocidad del vástago que se consigue es menor que en circuitos neumáticos. •El aceite no se comprime como el aire por lo que los pistones hidráulicos se pueden detener en cualquier momento. Elementos de un circuito hidráulico Bomba: Proporciona la energía al fluido (al igual que el compresor) La bomba de engranajes es la más sencilla y la más económica, pero de peor rendimiento y mucho más ruidosa.

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Protección y mantenimiento. • Filtro • Válvula de alivio (tiene la misma función que la válvula de escape en los circuitos neumáticos. • Depósito de recogida de líquido de salida (reutilización)

Ejemplos de circuitos hidráulicos: -

Gato hidráulico:

-

Frenos Hidráulicos:

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2.5.1.1 Circuitos hidráulicos aplicados al automóvil. El circuito hidráulico está formado por las diferentes tuberías, manguitos y conexiones, que transportan el líquido de frenos desde el cilindro hidráulico o bomba de freno hasta los elementos frenantes de las ruedas. El circuito está formado por una serie de canalizaciones con unos tramos metálicos y otros flexibles, unidos entre sí por medio de racores de empalme, y fijados al chasis mediante grapas y abrazaderas. Las tuberías metálicas suelen ser tubos de cobre que se acoplan a las diferentes salidas de presión de la bomba de freno y que derivan el líquido de frenos hacia los elementos frenantes de las ruedas. Las tuberías flexibles suelen ser generalmente los denominados latiguillos de caucho recubiertos interiormente con lonas de tela o lonas metálicas e incorporan en sus externos las correspondientes uniones roscadas de conexión. Los latiguillos se acoplan en el tramo donde se ubican los elementos frenantes de las ruedas con la finalidad de absorber las diferentes oscilaciones y desplazamientos a que se encuentran sometidas las ruedas en condiciones de marcha.

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2.5.1.2 Tipos de Circuitos A efectos de diseño, la instalación del circuito hidráulico más generalizada en los automóviles es el sistema con doble circuito en diagonal o en X. La disposición en X une y distribuye, por un lado, la rueda delantera izquierda con la rueda trasera derecha y por otro, la rueda delantera derecha con la rueda trasera izquierda

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Otro tipo de instalación frecuente es el sistema con doble circuito independiente de las ruedas delanteras con las ruedas traseras.



Sistema de Frenos Sencillo

 Sistema Doble Dividido: - Delantero-Trasero.

60%

40%

Vehículos de Tracción Trasera



Sistema Doble Dividido: Diagonalmente

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20% 80%

Vehículos de Tracción Delantera

Grupo Hidráulico de Presión.

El grupo hidráulico se compone y se clasifica de la siguiente manera:

1.- Pedal de Freno 2.- Servo Freno 3.- Cilindro Maestro 4.- Válvula Combinada 5.- Líneas de Freno 6.- Latiguillo de Freno 7.- Frenos de tambor 8.- Frenos de disco 9.- Liquido de frenos

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1 pedal de Freno

El pedal de freno es la palanca de activación del circuito de freno de servicio, actuando sobre el cilindro principal o bomba de freno por medio de un empujador y con el mínimo esfuerzo a ejercer por el conductor. Para la activación de las luces de freno, se incorpora un conmutador en el pedal de freno que cierra el circuito eléctrico, cuando el conductor pisa el pedal. Para el retorno del pedal de freno a la posición de reposo, se incluye un muelle de tracción acoplado al pedal por un extremo y a la carrocería por el otro extremo.

2.5.2.2 Servofreno

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La fuerza de frenado aplicada al pedal de freno por el conductor tiene la propia limitación del esfuerzo humano. Como dato de interés debe señalarse que el esfuerzo medio a ejercer por un conductor sobre el pedal de freno suele ser de 60 Kg, aproximadamente. El servofreno es un dispositivo de asistencia de la frenada que permite amplificar y modular la fuerza de frenado ejercida por el conductor sobre el pedal de freno. En los gráficos adjuntos se puede observar las ventajas de la servoasistencia en la frenada, tanto en el incremento de la presión transmitida a los elementos frenantes de las ruedas como en la reducción del esfuerzo a aplicar por el conductor en el pedal de freno.

2.5.2.3 Tipos de Servofrenos: La generalidad de los automóviles, salvo algunas excepciones, incorporan en el conjunto del Grupo Hidráulico de Presión un servofreno de vacío o depresión, denominado “Mastervac”, debido a las ventajas técnicas y constructivas que representa esta solución de servoasistencia.  Servofreno de vacío: Mastervac (que se instala entre el pedal de freno y la bomba.) La unidad del servofreno por vacío denominado MASTERVAC permite aplicar una alta presión hidráulica en los elementos frenantes, sin necesidad de que el conductor tenga que hacer un excesivo esfuerzo sobre el pedal de freno. En los motores Otto de gasolina, el mastervac va conectado mediante una tubería de alimentación de vacío al colector de admisión, en cuyo extremo se localiza la válvula de retención de vacío, unidireccional. Cuando el conductor levanta el pie del acelerador, se cierra la mariposa y la depresión creada en el colector de admisión del motor es máxima. Al pisar el pedal de freno para disminuir la velocidad de marcha o detener el automóvil, aumenta la fuerza que el pie proporciona al pedal de freno. Si se produce un vacío superior al de la cámara de depresión del mastervac, la válvula se abre y cuando el valor de vacío

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es inferior se cierra, manteniendo así, un elevado valor de depresión a disposición del conductor. En los motores Diesel de gasóleo, debido a que no existe una válvula de estrangulamiento o mariposa en el colector de admisión, es necesario incluir una bomba de vacío adicional para lograr unos valores adecuados.

A continuación, se describen, los componentes principales y el funcionamiento de este dispositivo de asistencia por vacío.



Frenado Parcial

Cuando el conductor acciona el pedal de freno, se desplaza hacia la izquierda el vástago de empuje y el émbolo de válvula. Los muelles del vástago oprimen a la válvula de platillo contra el asiento de la caja de mando y cierran el canal de presión del tubo de aspiración en dirección de la cámara de trabajo.

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El servofreno se encuentra a punto de servicio. Al seguir apretando el pedal de freno, el émbolo de válvula se separa de la válvula de platillo y abre el canal de aire exterior hacia la cámara de trabajo. Como consecuencia del aire exterior que penetra se forma una presión intermedia. Esta presión intermedia que actúa sobre el embolo de trabajo produce una fuerza de asistencia. La varilla de presión transmite la fuerza de apoyo al embolo de la bomba de freno. La presión que se está acumulando en la bomba de freno ejerce una fuerza de reacción sobre el disco de reacción. De esta forma, el émbolo de válvula se desplaza hacia la derecha hasta el momento en que se queda cerrado el canal exterior de aire, quedando el servofreno nuevamente a punto de servicio.



Frenado Total

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En la frenada total, el canal de aire exterior hacia la cámara de trabajo queda permanentemente abierto y el canal de presión del tubo de aspiración completamente cerrado. En esta situación la presión existente en la cámara de trabajo es máxima y a consecuencia de esta diferencia de presión, el embolo de trabajo genera la máxima fuerza de asistencia.

2.1.2 Servofreno hidráulico: Hidrovac (ubicación en cualquier parte del vehículo) En algunos modelos de automóviles provistos de un sistema hidráulico específico para combinar la dirección asistida y la regulación de nivel de la suspensión, en lugar de incorporar el servofreno de vacío, se suele equipar un servofreno hidráulico denominado como HIDROVAC intercalado en este sistema hidráulico.

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Este servofreno tiene ventaja principal que puede ubicarse en cualquier parte del vehículo, ya que puede ser accionado hidráulicamente a distancia. Este conjunto está constituido (figura inferior) por tres elementos básicos de funcionamiento, formados por: un cilindro hidráulico, un cuerpo de vacío y una válvula de control. Esta solución permite insertar un servofreno hidráulico cuyas ventajas son: una mayor reacción del freno y un punto de asistencia superior al servofreno de vacío, con una reducción de esfuerzo a emplear en el accionamiento del pedal de freno para el conductor muy considerable.

A continuación, se describen, los componentes de este servofreno hidráulico 

Frenado Parcial

principales

y

el funcionamiento

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Al pisar el pedal de freno, la corredera distribuidora abre el canal de admisión. Al mismo tiempo se cierra el canal de retorno y se acumula presión en la cámara, desplazando el casquillo distribuidor hasta que vuelve a quedar cerrado el canal de admisión. La fuerza que actúa sobre el casquillo distribuidor se transmite, por medio de la barra de presión, al cilindro de freno principal o bomba de freno y se inicia la asistencia hidráulica a la fuerza del pedal de freno aplicada por el pie del conductor.



Frenado total

Si sobre la barra de presión aumenta la fuerza hasta un tarado predeterminado, se abre por completo el canal de admisión del casquillo distribuidor y se genera la máxima presión hidráulica de asistencia en la frenada.

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Por más que se siga incrementando la fuerza en el pedal de freno, ya no se produce más asistencia. Al soltar el pedal de freno, la corredera distribuidora cierra el canal de admisión y abre el de retorno. El líquido hidráulico de esta cámara retorna al depósito de compensación entre la corredera y el casquillo distribuidor.

Correctores de frenado (Válvulas del circuito de freno) Debido a que cuando se frena el vehículo parte del peso del mismo se transfiere al eje delantero, la fuerza de frenado no puede ser la misma en el eje delantero que en el trasero. Aunque los cilindros receptores de presión en las ruedas delanteras son mayores que en las traseras, esto significa que la fuerza de frenado es mayor en las ruedas que tienen el cilindro de frenado con diámetro más grande. Aun así, se hace necesario la utilización de un mecanismo (corrector de frenado) que corrija la presión de frenado en las ruedas traseras teniendo en cuenta distintos parámetros, como puede ser el peso que soportan teniendo en cuenta si el vehículo circula en vacío o con carga. Otro parámetro a tener en cuenta por el corrector de frenada es la deceleración del vehículo en el momento de la frenada, que puede ser más fuerte o suave dependiendo de la acción del conductor sobre el pedal de freno.

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Para adecuar la repartición de la fuerza de frenado a la carga, puede tomarse como referencia la variación de la distancia del eje trasero y la carrocería, o de ésta al suelo, para modificar la presión máxima de frenado de las ruedas traseras. Otra forma de corregir la fuerza de frenado se hace teniendo en cuenta la deceleración, esto se consigue mediante un mecanismo que actúa de acuerdo con la inclinación que toma el vehículo. Generalmente consiste en una bola que se desplaza sobre un plano inclinado, cortando la presión aplicada a las ruedas traseras a partir de una determinada inclinación del vehículo. A pesar de la utilización de correctores de frenado, no se elimina los riesgos de bloqueo de las ruedas, que se producen cuando la fuerza de frenado se hace superior a la adherencia de la calzada. Tampoco eliminan el riesgo de bloqueo que existe por diferencia de adherencia entre las dos ruedas del mismo eje. Los correctores de frenado se pueden clasificar en dos grandes grupos: los que actúan solamente en función de la presión de frenado (repartidores) y los que lo hacen además en función de la carga (limitadores y compensadores). Repartidor de simple efecto Tiene la función de limitar la presión de frenado a un valor determinado en el eje trasero, haciendo que las variaciones de presión en la bomba de frenos solo afecten al eje delantero. Este sistema se aplica generalmente a los vehículos donde la repartición

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de los pesos estáticos y la altura del centro de gravedad varían poco con la carga. Consiste (figura inferior) en una válvula (V) provista de un muelle (M), a la que llega por su parte inferior (E) la presión de la bomba de frenos, saliendo a cada una de las ruedas traseras por los conductos laterales (S). Cuando la presión en el circuito sube por encima del valor tarado del muelle, la válvula se levanta obstruyendo las salidas para las ruedas, lo que no impide que siga subiendo la presión en la bomba. De esta manera se consigue limitar la fuerza de frenado aplicada a las ruedas traseras, tal como muestra en la gráfica de la figura inferior. El repartidor está ubicado generalmente cerca del eje trasero y fijado a la carrocería del vehículo.

Repartidor de doble efecto La transferencia de peso del eje trasero al eje delantero durante la frenada, depende principalmente de la velocidad del vehículo y de la intensidad de la frenada. Dentro de estos parámetros se pueden diferenciar entre frenadas fuertes a gran velocidad y a escasa velocidad. En el último caso, la adherencia de las ruedas traseras no tiene tanta importancia y se puede aumentar la presión de frenada en este eje, aunque se nos pudieran llegar a bloquear las ruedas. Para conseguir este funcionamiento se utilizan estas válvulas acopladas al circuito de frenos del eje trasero. Funcionamiento En posición de reposo (figura inferior), el pistón primario (P) está aplicado contra su apoyo (M) por la acción del muelle (R), lo mismo que ocurre con el pistón secundario (Q) bajo el efecto del muelle (r), alojados ambos en el interior hueco del pistón primario (P), el cual está provisto de dos orificios laterales (t), mientras que el (Q) dispone de una hendidura transversal (f), que establecen en conjunto un circuito hacia las ruedas en la posición de reposo, en el cual el líquido pasa desde la entrada a través de la hendidura (f) y los taladros (t) para llegar hasta la salida hacia las

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ruedas rodeando al pistón primario (P, entre éste y el cuerpo del repartidor), tal como indican las flechas

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Cuando la presión de envío de la bomba aplicada a la sección (C) supera el valor de tarado del muelle (R), el pistón primario (P) se desplaza hacía arriba, mientras que el secundario (Q) se mantiene en equilibrio, por un lado por la presión ejercida en su cara inferior y por otro por la fuerza del muelle (r) y la presión ejercida en su parte superior (la reinante en el circuito trasero de frenos). En estas condiciones, el pistón primario hace tope y asiento en (N) cortando el circuito directo anteriormente establecido (corte de presión). Si el conductor sigue ejerciendo fuerza sobre el pedal de freno (sobrepresión), dado que el pistón primario ha cortado la comunicación con el circuito de frenos trasero, la presión aumenta solamente sobre la parte inferior del pistón (Q) y llegado al limite del valor de tarado del muelle (r), el pistón secundario se desplaza hacia arriba en el interior del primario (P) comprimiendo el muelle antagonista. En cuanto al pistón (Q) se despega de su asiento en el fondo del pistón (P), se permite una fuga de presión por el interior de ambos, para salir a las ruedas traseras, aumentado un poco la fuerza de frenado. Cuando cesa la acción del conductor sobre el pedal de freno, desaparece la presión en el circuito y ambos pistones, empujados por sus respectivos muelles, vuelven a su posición de reposo.

Limitador de tarado variable En cierto tipo de vehículos, hay que tener en cuenta la variación de carga para mejorar la eficacia de frenado, como ocurre en los que tienen el motor y tracción delantera, cuyo eje trasero apenas soporta peso en vacío y, sin embargo, cuando está cargado soporta más del 50% del peso total. En estos casos, las condiciones de frenado han variado fundamentalmente y resulta necesaria la utilización de un limitador

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capaz de variar la presión de corte para las ruedas traseras, en función del peso que sobre ellas descansa. El funcionamiento resulta similar al del "repartidor de simple efecto", con la salvedad de que la fuerza del muelle antagonista se hará variar en función de la carga que transporta el vehículo. La palanca varia su posición comparando la distancia entre el eje y la altura de la carrocería. Cuanto mayor es la carga, mayor es la tensión sobre el muelle antagonista y por lo tanto la presión de frenado aumentara en las ruedas traseras. Se obtienen de esta forma la curva representada en la gráfica inferior, donde se muestra tres puntos (V) particulares del corte de presión; pero en realidad existe un punto para cada valor de la carga

Compensador de frenada Su funcionamiento es similar al del "repartidor de doble efecto", con la particularidad de que aquí el muelle antagonista no tiene un tarado fijo, sino que su tensión depende del peso que carga sobre el eje trasero. En la figura inferior se muestra la disposición de un compensador de frenado, donde la fuerza antagonista esta encomendada al muelle (R), que tira de la palanca (L) a la que aplica contra el vástago del pistón (I), sometido a la presión hidráulica de accionamiento

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de los frenos traseros. A su vez, esta fuerza es función del peso que carga sobre el eje trasero, puesto que la tensión del muelle viene determinada por la altura de la carrocería al suelo. El compensador modula la presión aplicada al circuito trasero de frenos en función de la carga que actúa sobre este eje y de la presión del circuito delantero, pues a partir de un determinado valor de ésta la aplicación al circuito trasero está limitada a un valor proporcional al del circuito delantero. En la posición de reposo de este mecanismo el muelle (R) tira de la palanca (L), que empuja al pistón sobre su tope (3) desplazando la válvula (2) de su asiento (4), con lo cual se permite el paso de líquido hacia las ruedas traseras, como muestra el detalle (1) de la figura. En el frenado, la presión de envío ejerce sobre la sección del vástago (5) del pistón un esfuerzo opuesto a la fuerza (F) del muelle (R). Superado el valor de esta última, el pistón sube y la válvula se cierra cortando la comunicación con los bombines traseros, lo que constituye un límite de la presión de frenado aplicada. Si la presión enviada por la bomba sigue aumentando en la cámara superior (la del conducto A), se llega a un valor mayor del que existe en la cámara inferior (la del conducto de salida B), con lo cual se somete al pistón a un esfuerzo del mismo sentido que el del muelle (R), debido a la diferencia de las secciones (5) y (6) del mismo. De esta manera se produce un descenso del pistón, que abre nuevamente la válvula, permitiendo una subida de la presión aplicada a las ruedas traseras. Este nuevo aumento de presión actúa también sobre la sección (5), obligando a subir otra vez al pistón, que corta nuevamente la comunicación con los bombines traseros.

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Este ciclo se repite indefinidamente para cada aumento de la presión de envío de la bomba, obteniéndose así un gráfico de la presión de corte como el representado en la figura, donde cada punto (V) corresponde a la modificación de la presión aplicada a los frenos

traseros,

en

función de la presión de envío

y

de

la

carga

soportada por las ruedas traseras. Cuando cesa la presión de frenado, la caída de presión en la bomba de frenos hace retornar al pistón a su posición de reposo, restableciéndose la comunicación con los frenos traseros, que permite el retorno del líquido a la bomba. En los vehículos que disponen un doble circuito de frenos en "X" se hace necesario un tipo de compensador especifico, que posee un diseño de cámara doble, cada una de las cuales dispone de sus propias lumbreras de entrada y salida de líquido, para acomodar el sistema de fre nos de circuitos

independientes,

funcionando

ambos

circuitos simultáneamente, de manera similar a la descrita en el anterior modelo.

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Compensador de frenada por inercia Este tipo de compensador de frenado es bastante utilizado debido a su sencillez, su funcionamiento está basado en la deceleración obtenida durante el frenado. Este tipo de compensador se fija al chasis del vehículo en una posición bien determinada, y en la cercanía de la bomba de frenos. El dispositivo (figura inferior) lo constituye una válvula de bola posicionada con un cierto ángulo (A) con respecto a la horizontal. Cuando se acciona el freno, el líquido llega por (B), pasando a través del difusor (C) y alrededor de la bola (D), hasta el conducto (F), alcanzando la salida (E) para los frenos traseros.

A medida que se aplica mayor presión, la deceleración aumenta de tal manera que la bola se desplaza a la izquierda a pesar del ángulo de inclinación de su alojamiento, que determina la deceleración necesaria para que se produzca el desplazamiento. En ese instante queda cerrado el conducto Éste es el llamado punto de conexión, a partir del cual queda limitada en principio la presión aplicada a los frenos traseros, que está actuando sobre la sección (G) del pistón, al mismo tiempo que el muelle antagonista.

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Si la presión enviada por la bomba continúa aumentando, su aplicación sobre la sección (H) del pistón determina un instante en que éste se desplaza hacia la izquierda, contra la acción de su muelle y la presión reinante en la cara posterior. Con este movimiento se obtiene la apertura del conducto (F) y la presión de envío de la bomba se aplica nuevamente a los frenos traseros, hasta que se produce otra vez el cierre, motivado por el aumento de presión que actúa sobre la sección (G) del émbolo, desplazándolo nuevamente a la derecha. Esta secuencia se repite en función de la deceleración obtenida y la fuerza de frenado aplicada. Cuando se deja de accionar el pedal de freno, cae la presión de envío de la bomba y la deceleración del vehículo disminuye bruscamente, con lo que la bola (D) regresa a su posición de reposo, permitiendo el retorno del líquido de los frenos traseros a la bomba. En caso de avería del compensador, no se repara, se sustituye por otro.

Bomba de frenos (Cilindro maestro) La bomba de frenos está constituida por (Fig.):

1. Vástago de accionamiento

9. Asiento de la válvula

2. Guardapolvo

10. Cuerpo de la bomba

3. Seguro del pistón

11. Junta de tapón de llenado

4. Arandela de tope

12. Tapón de llenado

5. Pistón y goma secundaria

13. Junta del nicle de salida

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6. Goma primaria bomba

14. Conexión de salida de la

7. Resorte de retorno del pistón

15. Tornillos de fijación

4.2 Descripción de la bomba de freno

4.2.1 El cuerpo de la bomba.

Está formado por el depósito

del líquido y e l cilindro. 4.2.2 El depósito. variaciones

de

Tiene por finalidad compensar las

volumen

del

líquido

durante

el

f u n c i o n a m i e n t o , p u e d e f o r m a r u n conjunto con el cilindro o estar separado de este. (Fig.). A nivel de seguridad, para mantener el nivel correcto en el depósito del líquido de frenos, se incorpora un dispositivo de aviso mediante un testigo luminoso en el cuadro de instrumentos, para que en el caso de existir alguna fuga y se reduzca el nivel recomendado, el conductor pueda observar este aviso al encenderse este testigo y subsanar dicha anomalía. Para emitir esta señal, el tapón del depósito del líquido de frenos incorpora un sensor de nivel en cuyo núcleo central lleva instalados verticalmente, dos conmutadores. Exteriormente, se acopla un flotador plástico con un anillo magnético insertado en la periferia interior del mismo. Si desciende el nivel de líquido, desciende a su vez el flotador, lo que produce la activación del sensor, emitiendo una señal eléctrica que enciende el testigo luminoso del cuadro de instrumentos

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4.2.3 La tapa del depósito. Tiene un orificio, que comunica el interior de éste con la presión atmosférica; para impedir que salga el líquido al exterior, se la dota de un deflector o trampa.

4.2.4 El cilindro de la bomba. Generalmente es de fundición de hierro, trabajan los elementos de bombeo. Para asegurar un buen funcionamiento es necesario que su superficie interna esté perfectamente cilíndrica y lista.

4.2.5 El pistón. Tiene la forma de un carrete, su parte central forma una cámara anular llamada de compensación. Se construye generalmente de aleación de aluminio. La parte delantera es de forma cilíndrica y recibe el nombre de cabeza, tiene pequeñas perforaciones que comunican la cámara de compensación con la de presión del cilindro. El extremo posterior tiene una ranura circular que sirve de alojamiento a la goma secundaria y, además una cavidad en la que se apoya el vástago de accionamiento.

4.2.6 Las gomas (Sellos) Se construyen con materiales sintéticos, con el fin de hacerlas más resistentes a los efectos químicos del líquido de freno. La goma primaria tiene forma de copa para lograr un cierre hermético del cilindro cuando el pistón avanza, en la periferia tiene muescas para dar paso al líquido cuando retrocede el pistón. En su cara posterior lleva un refuerzo metálico que evita que la presión del líquido pueda perforarla, donde coincide con los agujeros del pistón. La goma secundaria tiene forma anular para ser alojada en la ranura del pistón e impide el escape de líquido de la cámara de compensación.

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4.2.7 El guardapolvo. Es de goma sintética y se ajusta sobre el cilindro y el vástago de accionamiento, para evitar la entrada de polvo o suciedad al interior de la bomba.

4.2.8 La válvula de retención. Está constituida por el cuerpo de la chapa estampada y provista de perforaciones que se tapan con una placa de goma sintética, remachada al centro de la misma. (Fig.)

La válvula asienta sobre una arandela de

goma

sintética,

formando

el

sistema de retorno, y es mantenida en su posición por el resorte principal de la bomba.

4.3 TIPOS DE BOMBA DE FRENO 4.3.1 Bombas simples:

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4.3.2 Bombas dobles: En los vehículos modernos es común el uso de bomba doble, que permiten independizar los circuitos de freno de las ruedas delanteras y traseras, con lo cual se gana en seguridad ante la posibilidad de fugas o defectos en alguno de ellos. Estas bombas son similares a la bomba simple, con la diferencia de contar con un doble mecanismo de bombeo con dos pistones en serie (Fig.).

La actual legislación en materia de homologación de vehículos, obliga a los constructores a incorporar un freno de servicio con una instalación de doble circuito independiente. Es por este motivo que, a continuación del servofreno, se dispone del cilindro principal de freno denominado comúnmente como bomba de freno. Este tipo de bomba de freno suministra el líquido de frenos con igual presión a cada uno de los dos circuitos independientes.

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El depósito del líquido de frenos se ubica en la parte superior de la bomba de freno, en comunicación con las dos cámaras de presión I y II, correspondientes a los pistones primario y secundario de cada circuito independiente. En la posición de reposo, debido a la acción de los resortes, el conjunto de pistones se localiza desplazado a la derecha del cuerpo de bomba. En esta situación, el líquido de frenos del circuito delantero y trasero está conectado al depósito compensador de doble cámara por los pasos I y II, pero sin presión. Al pisar el pedal de freno, el vástago del servofreno desplaza al conjunto de pistones a la izquierda del cuerpo de bomba. En esta situación cada pistón, primario y secundario, rebasan los puntos o pasos I y II. Al cerrar estos pasos, el líquido de frenos de las cámaras de los pistones primario y secundario permanecen “estancas” bajo una presión proporcional a la fuerza de empuje, que se transmite a los circuitos delantero y trasero. La gran ventaja que presenta la bomba de freno de doble pistón, es que la presión del líquido de frenos se transmite por separado a los elementos frenantes de las ruedas delanteras y las ruedas traseras. En el caso de una fuga del líquido de frenos en uno de los circuitos del freno de servicio, el automóvil no se queda sin frenos, y aunque con una eficacia muy reducida, siempre permanece un circuito habilitado para frenar el vehículo. 4.4 FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE FRENO Al accionar el pedal de freno, el vástago de accionamiento mueve el pistón dentro del cilindro, creando presión en el sistema; una pequeña cantidad de líquido pasa a través del orificio de compensación hacia el depósito de la bomba, esto permite que el frenado comience en forma gradual (Fig.).

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La goma primaria obstruye el orificio de compensación, enviando el líquido de la cámara de presión, a través de la válvula de retención y cañerías, hasta los cilindros de las ruedas. Al soltar el pedal del freno y debido a la acción de los resortes de retracción de las zapatas, el líquido regresa a la cámara de presión de la bomba, pasando entre la válvula de retención y su asiento. El resorte empuja el pistón hacia su posición de reposo, con mayor rapidez que el retorno del líquido de la bomba, lo que crea un ligero vacío en la cabeza del pistón. El vacío hace que una pequeña cantidad de líquido fluya desde la cámara de compensación, a través de los orificios de la cabeza del pistón y las muescas de la goma primaria hacia la cámara de presión de la bomba, manteniéndola llena de líquido para efectuar una nueva aplicación de los frenos. Al quedar el pistón totalmente suelto, la goma primaria deja libre el orificio de compensación, permitiendo que el líquido fluya desde la cámara de presión hacia el depósito, a medida que los resortes de retracción de las zapatas continúan forzando el regreso del líquido hacia la bomba. La válvula de retención y el resorte de retorno del pistón mantiene una pequeña presión hidráulica en las cañerías y cilindros de ruedas, cuando el freno no está aplicado, para evitar la entrada de aire al sistema.

4.5 MANTENIMIENTO Para mantener la bomba de freno en condiciones de servicio es necesario revisar periódicamente: -

Nivel del líquido

-

Guardapolvos

-

Posibles fugas en las conexiones de las cañerías

-

Orificio de ventilación de la tapa del depósito

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-

Articulaciones del vástago de accionamiento

-

Aire en el sistema (purgar si es necesario).

Líneas de frenos: Líneas de Frenos: Son las venas del Sistema de freno. Son una serie de tubos de metal y de goma, que se encargan de llevar el fluido de frenos por todo el circuito. Características de las líneas de Frenos: Soportar los altos niveles de presión que genera el sistema. Los tubos metálicos llevan el fluido a lo largo del chasis y otros componentes. Líneas de goma especial se usan en zonas de movilidad y flexibilidad.

1.- Líneas de Goma 2.- Tuberías metálicas 3.- Cilindro Maestro

Están hechas de Neopreno con trenzado de acero para poder soportar todo tipo de condiciones meteorológicas adversas y los cambios de temperaturas del fluido de frenos. Latiguillos de frenos:

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Son una tubería flexible que transporta el líquido de freno (con presión) a las pinzas de Freno también es posible que las se utilicen en los frenos traseros con o sin disco

Son flexibles para permitir que la rueda gire de lado (delanteras girar el volante) y permita el movimiento de la suspensión porque con tuberías rígidas es sería imposible. Frenos de Tambor. -

La fricción se realiza por un par de zapatas que se presionan contra la superficie interior de un tambor giratorio

VENTAJAS • Menor costo y larga duración • Superficie de frenado mayor • Requieren menos mantenimiento • Están mejor protegidos de la suciedad exterior

DESVENTAJA

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• El reglaje y cambio de material es más complicado • Incapacidad de realizar una buena disipación del calor • Tipo de freno es brusco pudiendo provocar

una

tendencia

automóvil a perder el control

Componentes Principales:

Tambor:

en

el

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

Material de Acero



Gira con el conjunto de rueda



Superficie Interna Maquinada



Capaz de liberar energía calorífica

Cilindros de Rueda: Convierten la presión hidráulica del sistema en fuerza mecánica y así presionar las zapatas contra el tambor.

1.- Pistones del cilindro

4.- Guardapolvos

2.- Tornillo de Purga

5.- Muelles de compresión

INSTITUTO TÉCNICO MARCO HERMINIO FAJARDO 3.- Lumbrera de entrada

6.- Juntas de Pistón

Investigue o consulte en la internet los diferentes tipos de cilindros de ruedas o bombines de freno. Describa cada uno de ellos, Instrucciones. Presentar manuscrito en el cuaderno. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Zapatas o Bandas: Son de acero y sujetan el material de fricción el cual esta normalmente remachado a la misma.

Mínimo Especificado

▪ ▪ ▪

Material utilizado: acero + Fibra mineral Soportar Altas temperaturas (aprox.700 ºC) Sustituirse al llegar al mínimo especificado

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Clasificación de los diferentes modelos de freno de tambor en función de cómo actúan los forros sobre el tambor y que fuerza de frenado ejercen, por lo que vamos a encontrar:

Freno de tambor simplex Este tipo de freno, cuenta con las zapatas montadas sobre el plato, donde uno de sus extremos está fijado al soporte de articulación y accionadas mediante un solo bombín de doble pistón. Su funcionamiento, es muy sencillo, ya que, durante el frenado una de las zapatas llamada primaria, se apoya en el tambor en sentido contrario al mismo, efectuando gran presión sobre el tambor. La zapata secundaria, tiende a ser expulsada por efecto del giro del tambor, por lo que su presión de frenado es inferior.

Freno de tambor twinplex Este freno, dispone las zapatas de forma que ambas son primarias, para obtener una mayor fuerza de frenado. Las zapatas están accionadas por un doble bombín de un solo pistón para cada zapata, de modo que la presión es la misma por ambos lados del tambor. Es un sistema muy eficaz pero muy sensible a la variación del coeficiente de rozamiento.

Freno de tambor dúplex Este freno es una variante del tipo TWINPLEX, con la diferencia de que las zapatas, en este caso son secundarias, accionadas mediante un sistema de articulación en posición flotante, acoplando al tambor en toda su superficie ejerciendo una presión uniforme sin que se produzcan acuñamientos.

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Freno de tambor dúo-servo Está compuesto por dos zapatas primarias montadas en serie, con lo que se aumenta el efecto de autobloqueo. En este tipo de freno, una zapata empuja a la otra a través de una biela de acoplamiento. Tiene el mismo defecto que el modelo SIMPLEX, y es que es muy eficaz pero muy sensible a las variaciones en el coeficiente de rozamiento.

Frenos de Disco

- Detiene o reduce la velocidad de una rueda de acero por medio de un par de zapatillas(pastillas). Generalmente se montan en el eje delantero, disipan el calor más fácilmente, fácil servicio de mantenimiento y no necesita ajuste. Ventajas •

Mayor Refrigeración.  

Montaje y Funcionamiento sencillo. Frenada suave y progresiva

Desventajas: • Sus pastillas son más pequeñas • Se gastan más pronto • Son más caros

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Componentes:

Disco de frenos: Normalmente son de hierro fundido y deben ser perfectamente redondos y tener una superficie uniforme para evitar una frenada irregular.

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1.- Ventilados 2.- Sólidos

Pinzas (Mordaza) o calipers La pinza de freno que suele tener forma de U, incorpora un pistón hidráulico o bombín para presionar las pastillas sobre el disco y permanece acoplada a un soporte no giratorio Pinzas (Mordaza) o calipers, en Honduras en el mundo de la mecánica automotriz se le conoce como bombas de frenos de disco.

Las pinzas o calipers de freno pueden ser de dos tipos: fija o flotante

▪

Pinza Fija o de doble acción

▪

Pinza móvil o de reacción

Según el tipo de pinza, la acción de frenado se realiza por medio de uno, dos o cuatro pistones desplazables que se ajustan a cada una de las caras del disco de freno.

En el grupo de pinzas o mordazas móviles se destacan dos tipos, oscilantes y deslizantes.

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Pinzas oscilantes En las pinzas de freno móviles, el desplazamiento de la pinza es oscilante. Al aplicar la presión de frenado para accionar el pistón, se ejerce una presión igual y opuesta sobre el extremo cerrado del cilindro. Esta reacción obliga a opuesta a

la pinza a desplazarse en dirección

la del movimiento del pistón, efectuando un pequeño giro alrededor del tornillo de fijación de la pinza.

Pinzas deslizantes

En otro tipo de pinza de freno móvil, el desplazamiento de la pinza es deslizante, de funcionamiento similar a las anteriores. Al accionar el cilindro con dos pistones opuestos se ejerce una presión en direcciones opuestas, uno mueve la mordaza y otro la pastilla de freno contra el disco, aprisionando el disco contra la otra pastilla.

Cilindro: Es la parte del caliper donde va alojado el pistón.

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Pistón: Los pistones cuentan con una fijación que va alrededor y sellos que impiden el escape de la presión ejercida por el líquido de frenos, a través del cual son accionados. La mordaza lleva un conducto por el cual entra el líquido de frenos y eso hace que la mordaza empuje la pastilla contra el disco y, a la vez, que se corra la mordaza para frenar con ambas y se logre uniformizar el frenado y el desgaste.

Pastillas de frenos: Las pastillas están diseñadas para producir una alta fricción con el disco. El material del que estén compuestas determinara

la

duración,

potencia

de

frenado

y

su

comportamiento en condiciones adversas. Deben ser reemplazadas regularmente, y muchas están equipadas con un sensor que alerta al conductor cuando es necesario hacerlo. Algunas tienen una pieza de metal que provoca que suene un chillido cuando están a punto de gastarse, mientras que otras llevan un material que cierra un circuito eléctrico que hace que se ilumine un testigo en el cuadro del conductor. Hasta hace poco tiempo las pastillas contenían asbesto, que ha sido prohibido por resultar cancerígeno. Por lo tanto, al trabajar con vehículos antiguos se debe tener en cuenta que no se debe inhalar el polvo que pueda estar depositado en las inmediaciones de los elementos de frenada. Tipos de pastillas de freno

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Cerámicas: Este tipo de pastillas están compuestas por cerámica y fibra de cobre, lo que permite que las pastillas de este tipo controlen la tendencia del freno a perder potencia a temperaturas más altas y se recuperen de manera más rápida luego de detener el vehículo o móvil del disco. Orgánicas: Están compuestas por materiales comunes y algunos con el grafito, resinas y fibras, estas son de una inmejorable calidad y adherencia al frenar, generan menos calor que las metálicas y este tipo de pastillas necesita un rodaje en los primeros kilómetros Semi metálicas o metálicas: Están compuestas por materiales de fricción como el hierro, la fricción en condiciones de seco y mojado no varían demasiado, por lo que tiene mejor frenada en condiciones de mojado que los otros tipos de pastilla. La duración es muy elevada, llegando a alcanzar los 15 000 kilómetros. El calor desprendido es mucho mayor que los otros tipos.

Entrada del líquido de frenos y conexión purgador:

Líquido de freno:

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Se trata de un fluido cuya función principal es permitir que la fuerza que se ejerce desde el pedal del freno sea transmitida hacia los cilindros de las ruedas, pudiendo así realizar una frenada efectiva. El líquido de frenos debe mantenerse en buen estado y para ello es necesario cambiarlo periódicamente. En este sentido, uno de los principales factores que se deben revisar es el punto de ebullición. Cuanto más sea el calor generado y más alta la temperatura que alcanza el líquido de frenos, más fácil será que entre en ebullición, provocando la aparición de burbujas que disminuyen la efectividad de la frenada. Otro de los factores que más afectan a los líquidos de frenos es que tienen propiedades higroscópicas, es decir, reaccionan químicamente al agua, con lo que se ve afectados por la humedad ambiente. Por ello se recomienda cambiarlos cada 2 años o 60.000 kilómetros, dependiendo de su estado. Tipos de líquidos de frenos Otro punto muy a tener en cuenta es que siempre se debe usar el líquido de frenos acorde a cada vehículo, esto es, el recomendado por el fabricante. Usar un líquido de frenos equivocado, caducado o sucio puede provocar graves daños en el sistema, por lo que se recomienda extraer todo el líquido, limpiar el sistema y volver a rellenarlo con el líquido correcto. Ahora, ¿qué tipos de líquidos existen y en qué tipos de frenos deben usarse? DOT 3: Se usa en frenos convencionales. Tiene un punto de ebullición seco de 205ºC, húmedo de 140ºC y su viscosidad es de 1500cSt (unidades de viscosidad). Es también muy higroscópico, absorbe cerca de un 2% de su volumen de agua por año. Su composición es muy fuerte y no debe usarse de recipientes abiertos. Es el más común y económico.

DOT 4: Se le conoce como LMA (low moisture absortion) o fluido de baja absorción de humedad. Se trata de un líquido empleado tanto en frenos convencionales como en ABS.

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Tiene un punto de ebullición seco de 230ºC, húmedo de 155ºC y su viscosidad es de 1800cSt. Es similar al DOT 3 aunque ofrece mejores prestaciones y una mayor durabilidad. Dentro de este tipo podemos encontrar también la especificación Supe r Blue Racing, que ofrece unas prestaciones mucho más altas y sitúa su temperatura de ebullición en los 260ºC.

DOT 5: El DOT 5 es un fluido no higroscópico compuesto de silicona (polidemil siloxanos). No se puede utilizar en vehículos cuyo líquido de frenos tenga una base sintética. Absorbe gran cantidad de aire (tres veces más que los de tipo DOT 3 y DOT 4), sobre todo en alturas elevadas. Esto dificulta el proceso de purga, ya que el aire atrapado se

expande al aumentar la

temperatura. No se debe mezclar con ningún otro tipo de líquido de frenos. Su punto de ebullición es de 260ºC. DOT 5.1: Es un líquido sintético con un punto de ebullición seco de 270ºC, húmedo de 180ºC y

tiene una viscosidad de 900cSt. Al contrario de lo que se pueda pensar, no es una evolución del DOT 5, sino del DOT 4. Su principal desventaja

al

igual que el DOT 3 y DOT 4 es que es higroscópico, es decir, tiene gran capacidad para absorber humedad.

Por último, destacar que casi 3 de cada 10 coches circulan en la actualidad con el líquido de frenos en mal estado, por lo que, si un usuario acude al taller reportando chirridos al frenar o que el pedal está demasiado blando, tenemos un gran candidato para ser el causante del problema: el líquido de frenos

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3. Sistema de frenos eléctricos Se ha determinado que para lograr mayor eficiencia en la reducción de velocidad del vehículo hay que utilizar un sistema de frenado no tradicional en el vehículo para permitir que en caso de emergencia se puedan utilizar sin ninguna interferencia. *El tipo de freno auxiliar que se va a utilizar es: RETARDADOR ELECTROMAGNÉTICO “TELMA”. Es un sistema secundario de frenado para vehículos automotores, totalmente independiente del motor, que aplica una fuerza de retardación, a través de la flecha cardán, a las ruedas motrices, y que sirve para ayudar a mantener la velocidad dentro de límites seguros de operación; así como disminuir notablemente las distancias y tiempos de frenado. Su uso disminuye sensiblemente el desgaste en los frenos primarios, multiplicándose la vida de los mismos y generando grandes ahorros en el mantenimiento del vehículo.

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Su funcionamiento lo hace a través de la creación de un campo electromagnético. Lo que genera el retardador electromagnético es: seguridad, eficiencia y ahorro. El retardador es activado por el conductor y puede estar funcionando por periodos prolongados de tiempo. Ubicación:

4. Sistema de Frenos Neumáticos

Bibliografía:

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Prof. Luis Alberto Cana Anquise.

CENTRO ZARAGOZA Pedrola, Julio 2001 ZARAGOZA www.maquinarias pesadas.org www.mecanicoautomotriz.org https://practicatest.com/temario/permiso-B/los-frenos-y-su-utilizacion/54 http://www.aficionadosalamecanica.net/frenos-5.htm

Avansys Instituto de educación superior https://www.autonocion.com/frenos-disco-tambor-componentes-tipos-funcionamiento/