MA13-Sistema de frenado del vehículo

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Mecanismos del automóvil Sistema de frenado del vehículo Ing. Hugo L. Agüero Alva

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Mecanismos del automóvil

Sistema de frenado del vehículo

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El sistema de frenado

Todos los vehículos están

dotados de freno a todas las

ruedas.

En muchos casos, incorporan

servomecanismos que ayudan a

disminuir los esfuerzos que

realiza el conductor.

El sistema de frenado es de suma

importancia en la seguridad activa

del vehículo.

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¿Qué es el sistema de frenado

El sistema de frenado es el conjunto de mecanismos y

componentes que se encargan de:

-Reducir la velocidad del vehículo

-Detener totalmente del vehículo

-Mantener el vehículo inmóvil Ing. Hugo L. Agüero Alva

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Principio de funcionamiento

El frenado es la aplicación de una superficie fija contra

una superficie giratoria, para disminuir la velocidad o

detenerlo.

El rozamiento que se produce entre las superficies en

contacto, se convierte en calor que se disipa a la

atmósfera por radiación y con ello se consigue la

reducción de la velocidad del vehículo.

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-Eficacia: Con un mínimo de esfuerzo sobre el pedal,

conseguir el frenado en un tiempo y distancia mínima.

- Estabilidad: Al frenar el vehículo debe conservar su

estabilidad sin derrape, desviaciones ni reacciones del

volante.

-Comodidad: De manera progresiva, con un recorrido de

pedal razonable, sin ruidos ni trepidaciones.

Requisitos de un sistema de frenos

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Sistema de frenado - Instalaciones

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Las normas estipulan que todo sistema de frenado de un

vehículo automotriz debe incluir:

1) Freno de servicio

2) Freno de socorro

3) Freno de estacionamiento

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1) Freno de servicio

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Este freno se usa para decelerar el vehículo durante la

conducción normal, deteniéndolo en forma segura y con la

eficacia exigida por la reglamentación, cualquiera sean sus

condiciones de velocidad, carga y la pendiente de la

carretera.

El pedal de freno permite el control del vehículo, de un modo

preciso, durante el frenado.

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Tipos de frenos

En función de las exigencias y tipo de vehículo se emplean

sistemas con distintas fuerzas de transmisión (fuerza

mecánica, hidráulica, electromagnética, neumática).

En vehículos de turismo se emplean casi siempre sistemas

de frenos hidráulicos (“frenos de pedal”) y frenos de

estacionamiento mecánicos (“frenos de mano”).

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2) Freno de socorro o auxiliar

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Este freno debe permitir la detención del vehículo, en la

distancia prevista, en caso falle el freno de servicio.

El conductor deberá conseguir la frenada desde su

asiento y controlando el volante al menos con una mano.

Ejemplo: freno de motor o escape, freno hidrodinámico y

freno eléctrico, frenos ABS.

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3) Freno de estacionamiento

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El sistema de frenos de estacionamiento ó “freno de mano” fija

el vehículo en su posición –también en posiciones inclinadas y

en la ausencia del conductor.

Actúa solo sobre las ruedas de un eje.

Por razones de seguridad entre el dispositivo de actuación y el

freno de rueda debe existir la unión mecánica completa por

medio del cable del freno de mano.

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Fuentes de generación de fuerza para el frenado

Encargados de proporcionar , regular y controlar la fuerza

necesaria para realizar el frenado.

Pueden ser:

-Frenado por energía muscular, la fuerza de frenado es

proporcionada únicamente por el conductor.

-Frenado asistido, la energía es suministrada por la fuerza

aplicada por el conductor y por algún dispositivo de

suministro de energía (servofrenos hidráulicos, neumáticos).

-Otros tipos, como los sistemas de freno con fuerza externa

(ABS, freno automático de remolques, etc.)

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Componentes del sistema de frenado

Un sistema de frenado se compone de:

1) Dispositivo de actuación.- El conductor genera y

controla la fuerza de frenado deseada.

2) Dispositivo de transmisión.- A través de el se transmite

la fuerza de frenado del conductor a los frenos de rueda.

3) Frenos de rueda.- Retardan el movimiento de las ruedas

del vehículo.Ing. Hugo L. Agüero Alva

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Componentes del sistema de frenos de un automóvil con servoasistencia

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Componentes del sistema de frenos de un automóvil con ABS

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Frenos

El freno es la parte del sistema de frenado donde se generan

las fuerzas que se oponen y contrarrestan el movimiento del

vehículo.

El freno transforma la energía cinética del vehículo en calor

que se disipa al medio ambiente por convección.

La mayoría de los vehículos están equipados por frenos de

fricción, que usan la energía de frenado, almacenada en

forma de presión, para presionar componentes fijos

(pastillas, zapatas) contra componentes rotatorios (disco,

tambor).

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Dispositivo de actuación (servofreno)

El amplificador de fuerza de frenado aumenta la fuerza del pie

al activar el freno, incrementando el efecto de frenado con el

mismo despliegue de fuerza.

Este amplificador es parte integrante, junto con el cilindro

principal del freno, de la mayoría de los sistemas de frenos de

los vehículos de turismo.

Lo más usual es el amplificador de fuerza de frenado por

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Partes del Servofreno

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Funcionamiento del Servofreno

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Cilindro maestro doble

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Depósito doble de líquido hidráulico

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Freno de disco

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Despiece de un freno de disco

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Freno de disco de pinza corrediza

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Funcionamiento

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Caliper fijo de cuatro pistones

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Freno de tambor

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Despiece de un freno de tambor

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Funcionamiento de un freno de tambor

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Ajuste automático freno de tambor

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Fenómeno de frenado en curvas

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El proceso de frenado comprende dos tiempos:

1) Tiempo de reacción (del conductor y mecanismos), y

2) Tiempo de frenado propiamente

El tiempo total de frenado es la suma de los dos tiempos

anteriores.

El proceso de frenado

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Según ensayos efectuados por la firma Bosch, se

desprenden las conclusiones relativas a un conductor de

aptitudes normales:

-Para un conductor advertido de la presencia de un

obstáculo y que se apresta a frenar: 0,6 a 0,8 s

-Para un conductor atento: 0,7 a 0,9 s

-Para un conductor distraído por la conversación, maniobra,

etc.: 1,0 a 1,1 s

-Para un conductor desatento: 1,4 a 1,8 s

Tiempo de reacción del conductor

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Tiempo de reconocimiento del peligro: aprox: 0,4 seg

Tiempo previo al frenado ( ) : aprox: 0,8 a 1,0 seg

y está compuesto por:

2

donde:

, tiempo de reacción del conductor, aprox: 0,2 a 0

vz

S

vz R U A

R

t

tt t t t

t ,3 seg

, tiempo de cambio de pedal, aprox: 0,2 seg

, tiempo de reacción del mecanismo de freno, aprox: 0,2 seg

, tiempo de umbral, aprox: 0,4 seg

Según la Norma UE CEE 71/320, la suma del y n

U

A

S

A S

t

t

t

t t o debe de

sobrepasar 0,6 seg

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AH

AH VZ

AH

Tiempo de frenado total (t ), es igual a:

t = t +

:

, tiempo previo al frenado

, velocidad inicial del vehículo

, aceleración

Recorrido de detención (s ), es igual a:

vz

v

a

donde

t

v

a

2

AH VZ s = .t + 2.

:

, tiempo previo al frenado

, velocidad inicial del vehículo

, aceleración

vz

vv

a

donde

t

v

a

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La dinámica del frenado

LA ECUACION FUNDAMENTAL DE FRENADO

.

:

, Fuerza de inercia que aparece durante el frenado=m.a

, Fuerza de frenado

, Total de fuerzas que se oponen al avance del vehículo

resis acel f

i

f

resis

F F F m a

donde

F

F

F

, Total de fuerzas que favorecen el movimiento.

, Centro de gravedad del vehículo

acelF

CG

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La energía cinética que posee un cuerpo de masa “M”, y

que lleva una velocidad “v” , tiene por expresión:

La acción de frenado desarrolla en las bandas de

rodadura de un vehículo una fuerza de frenado “F”, desde

su entrada en acción hasta su parada, un trabajo igual a

la energía cinética a absorber.

Si designamos por “d” la distancia recorrida durante el

frenado y suponiendo “F” constante, se tiene:

2.2

1vMEc

.Ec F d

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La experiencia indica que, durante el frenado, la

aceleración negativa “a” prácticamente es constante;

estando ligada a la fuerza de frenado por:

Estas fórmulas permiten calcular:

a) La deceleración, conociendo la fuerza de frenado:

aMF .

M

Fa

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b) La distancia de parada conociendo la deceleración

c) El tiempo de frenado

2 21/ 2 .

. 2f

Ec M v vd

F M a a

a

vt f

fd

ft

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