MARCO TEÓRICO

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INTRODUCCIÓN Actualmente la innovación en el campo automotriz exige a los clientes elegir la mas alta tecnología a la hora de comprar un vehículo, que alcance altas velocidades, por lo que los fabricantes han desarrollado sistemas de frenos mas efectivos y de bajo costo capaces de funcionar en condiciones adversas. El sistema de freno más utilizado es el freno de mando hidráulico, que funciona a base de un líquido incomprensible y esta compuesto de varios elementos, los cuales cumplen una función especifica dentro del sistema. Este trabajo tiene como propósito, ofrecer a los estudiantes una visión clara y concisa sobre el funcionamiento del sistema de frenos, partes, así como sus averías y reparaciones mas frecuentes. Además mi informe técnico desea contribuir como material de consulta para las futuras generaciones que se interesen acerca de este tema. Considerando que el mecanismo de frenos es el dispositivo de seguridad más importante en el vehículo. 1

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Sistemas de frenos

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INTRODUCCIÓN

Actualmente la innovación en el campo automotriz exige a los clientes elegir la

mas alta tecnología a la hora de comprar un vehículo, que alcance altas velocidades,

por lo que los fabricantes han desarrollado sistemas de frenos mas efectivos y de bajo

costo capaces de funcionar en condiciones adversas. El sistema de freno más utilizado

es el freno de mando hidráulico, que funciona a base de un líquido incomprensible y

esta compuesto de varios elementos, los cuales cumplen una función especifica dentro

del sistema.

Este trabajo tiene como propósito, ofrecer a los estudiantes una visión clara y

concisa sobre el funcionamiento del sistema de frenos, partes, así como sus averías y

reparaciones mas frecuentes.

Además mi informe técnico desea contribuir como material de consulta para las

futuras generaciones que se interesen acerca de este tema. Considerando que el

mecanismo de frenos es el dispositivo de seguridad más importante en el vehículo.

El Autor

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JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

En nuestro medio la mayoría de averías que presenta un automóvil es en el

sistema de frenos, debido a que los conductores viajan a muy altas velocidades

abusando de la efectividad de los mismos, sin tomar en cuenta que el fallo del sistema

puede ocasionar daños irreparables. Por lo que el cliente a parte de buscar confort

busca seguridad , que se constituye en una permanente preocupación, para brindar total

tranquilidad al conductor y pasajeros.

Es indispensable dar a conocer a los conductores la importancia del sistema

de frenos en el vehículo que permita concienciar el uso adecuado del sistema, como

también realizar un mantenimiento periódico del mismo, ya que no podemos correr el

riesgo de quedarnos sin frenos. Considerando así, que el control de los frenos es

fundamental para la seguridad de un vehículo y se puede decir que se trata de uno de

los elementos mas importantes de los que dispone todo conductor.

Estas razones fueron motivo suficiente para la selección de este tema que no es

complejo , al contrario es interesante y que de acuerdo con mi especialidad me servirá

de punto de partida para emprender el camino al éxito y llegar a ser un futuro

profesional .

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OBJETIVOS

Generales :

1. Desarrollar el Informe Técnico con el propósito de adquirir el Título de Bachiller

Técnico en Mecánica Automotriz .

2. Promover el apoyo o sustento teórico para los futuros alumnos que deseen nutrirse

a cerca de este tema.

Específicos :

1. Hacer conocer al lector la importancia del sistema de frenos en el automóvil.

2. Conocer las partes y el funcionamiento de los elementos que componen un sistema

de frenos.

3. Determinar a fondo las causas, averías y soluciones mas frecuentes que presenta el

sistema de frenos.

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CAPITULO I

MARCO TEÓRICO

SISTEMA DE FRENOS

1.1 PRÓPÓSITO.- Detener el vehículo, o reducir su velocidad en cualquier momento según

se requiera durante la marcha, a través de los diferentes mecanismos de frenado, los

cuales transforman la energía cinética en energía calorífica.

1.2 IMPORTANCIA.- Una vez que el vehículo se pone en marcha la seguridad del

conductor, pasajeros, peatones, de otros vehículos y de la propiedad pública depende de la

efectividad de los frenos, los cuales deben ser capaces de detenerlo rápidamente y con

seguridad, en cualquier momento y condiciones reinantes, para evitar una colisión y

permitir al conductor mantener siempre el dominio del automóvil.

Los vehículos cuentan generalmente con dos instalaciones de frenos :

Frenos de servicio.- Son los que actúan sobre las cuatro ruedas, por medio de una

presión hidráulica que resulta al oprimir el pedal de freno.

Frenos de estacionamiento.- Es totalmente mecánico, funciona a través de cables y

palancas. Debe impedir el desplazamiento de un vehículo que se encuentra parado,

incluso en pendientes muy inclinadas. También sirve de freno de emergencia cuando

falla el freno de servicio.

1.3 FUNCIONAMIENTO DE LOS FRENOS

Cuando el conductor acciona el pedal de freno, la fuerza ejercida sobre el pedal es llevada a

la bomba del freno por medio de una varilla. Esta varilla empuja un émbolo en el interior

de la bomba, que desplaza el líquido de frenos a gran presión por los conductos hasta

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llevarlo a las ruedas. Si el automóvil está provisto de frenos de tambor o campana, el

líquido llega al cilindro de rueda y hace que sus émbolos se desplacen hacia los lados,

empujando las zapatas contra el tambor. Por el contrario si el sistema de frenos es de

disco, el líquido llega a la mordaza y presiona a las pastillas que se encuentran en su

interior

Fig. 1 Partes : 1. Pedal de freno 2. Servofreno 3. Cilindro maestro 4. depósito de líquido5. Cañerías 6. Frenos de tambor 7. Freno de disco

2. PROCESOS DE FRENADO

2.1 TRABAJO DE UN FRENO.- Para detener la marcha de un vehículo trasformando la

energía cinética en calorífica los frenos efectúan un trabajo que se obtiene partiendo de la

masa y la velocidad del automóvil

Trabajo de un freno = masa x velocidad ó bien Tf = m x v2 2 2

Ejemplo: Un automóvil que pesa 900 N. Lleva una velocidad de 80 km/h, se frena a completo

reposo. ¿Qué trabajo supone para el freno?

Datos: DesarrolloP = 900N Tf = m x v2g = 9,8m/s2 2V = 80 km/h P = m x g m = p (transformar a m/s ) g

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V= 80 x 1000 m = 22.22 m/s 3600 s m = 900N. = 91,83Ns2/m 9,8m/s2 2 Tf = 91.83 Ns2/m x (22.22m/s)

2Tf = 22675.73634 J

2.2 DEMORA DE UN FRENO.- Los frenos detienen a un vehículo gradualmente, para ello

necesitan un tiempo determinado y no deben ser accionados con excesiva rapidez.

La demora en el frenado, depende de la acción y el funcionamiento del freno. Esta se

calcula partiendo de la disminución de la velocidad y el tiempo empleado para ello.

Demora de frenado = Disminución de la velocidad ; o bien a = V1 - V2

Tiempo de frenado t

De donde a = V , y (si V2 = 0) ; V1= a x t ; t = V T a

Ejemplo: Un automóvil con una velocidad de 70 km/h llega a completa detención por acción

plena de los frenos tras 5 s. ¿Cuál es la demora del frenado?

Datos: Desarrollo V1 = 70 km/h o = 70 x 1000m = 19,444m/s a = V1 - V2 ; a = 19,44m/s 3600s t 5s V2 = 0 a = 3.88 m/s2 T = 2

También la demora del frenado se puede obtener cuando el automóvil va a una velocidad

media y la distancia recorrida hasta su detención.

Demora del frenado = (velocidad de marcha)2 ; o bien a = v2 2 x recorrido de frenaje 2d

Ejemplo: Un automóvil que se frena a una velocidad de 40 km/h recorre una distancia de 15

m. ¿Cuál es la demora del frenado?

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Datos: DesarrolloV1 = 40 km/h 2 = 40 x 1000m = 11,11m/s a = (11,11 m/s) 3600s 2 (15m) d = 15m. a = 4,11 m/s2

2.3 RECORRIDO DE FRENADO.- . Es la longitud que recorre un automóvil desde la

actuación del freno hasta su detención, ésta longitud depende del tiempo de reacción, la

velocidad del automóvil y de la demora del frenado,

El tiempo de reacción es la diferencia en tiempo, que existe entre el momento de reconocer

un obstáculo y el momento de actuación del pedal de freno. Esta reacción es la capacidad de

acción del conductor y no debe sobrepasar un segundo.

Bajo condiciones especiales como estado de embriaguez, cansancio etc., el tiempo de reacción

puede ser mayor, es decir que el automóvil recorre un mayor tramo antes de detenerse lo cual

puede ser muy peligroso.

Recorrido de frenado = (velocidad)2 ; o bien d1 = v2 2(demora del frenado) 2a

Durante el tiempo de reacción el coche se desplaza a velocidad inalterada y recorre un

camino que puede ser obtenido partiendo del tiempo de reacción y la velocidad del automóvil.

Recorrido de reacción = Velocidad x tiempo transcurrido ; o bien d2 = v x t

Es decir que, el recorrido hasta la detención se compone de ambos recorridos.

Recorrido hasta detención = Recorrido de frenado + recorrido de reacción

O bien D = d1 + d2

Ejemplo: Un automóvil posee una demora de frenado de 5 m/s2. ¿Cuál será el recorrido hasta

su detención con una velocidad en marcha de 80 km/h y un tiempo de reacción de 0,5s.

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Datos Desarrollo

a = 5 m/s2 d = d1 + d2

v = 80 km/h d1 = v2 = (22,22m/s)2 = 49,382 m = 80 x 1000m = 22,22 m/s 2a 2 x 5m/s2

3600s

t = 0.5s d2 = v x t = 22.22m/s x 0,5s = 11.11m

D = 49,382m + 11,11m = 60,494 m

2.4 FUERZA DE ROZAMIENTO.- Es una fuerza contraria al movimiento que se genera

cuando dos cuerpos están en contacto, y el uno se mueve con relación al otro.

Para que se detenga un automóvil el conductor acciona el freno con el fin de que las

zapatas o pastillas de freno, ejercen presión por tensión sobre el tambor y disco

respectivamente, durante esta acción se genera una resistencia de fricción o rozamiento, la

cual depende del coeficiente de rozamiento de las guarniciones y de la presión por tensión

que ellas ejercen sobre tambor y disco.

2.5 ACCIÓN DEL FRENO.- Son los esfuerzos de rozamiento desarrollados por la fricción

de las zapatas, actúan como fuerzas de frenado sobre la superficie del tambor. Pero estas

no deben sobrepasar nunca la resistencia contra el rozamiento entre los neumáticos y la

pista de marcha, ya que de lo contrario los neumáticos perderían su adhesión y el

automóvil patinaría. Por ello los frenos deben cargarse únicamente a nivel de sus

respectivas resistencias al rozamiento, que dependen de la carga que soportan las ruedas y

de la naturaleza y estado de las carreteras. El estado de una vía de circulación condiciona

su coeficiente de adherencia.

Fuerza de frenado = Carga sobre la ruedas x coeficiente de adherencia

F = m x uH

Ejemplo : La ruedas de un automóvil soportan una carga de 1100 Kg. ¿Qué valor debe tener

la fuerza de frenado para un coeficiente adherencia de 0,5?

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Datos Desarrollo

m = 1100kg.

uH = 0,5 F = m x uH

F = ? F = 1100 kg x 0.5 = 550 kg.

F = 550/4 = 137.5 para cada rueda.

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CAPÍTULO II

TIPOS DE FRENOS

1. POR LA FORMA

1.1FRENOS DE DISCO.- El freno de disco esta compuesto por un disco o rotor de hierro

fundido que gira con la rueda, y una pinza o mordaza, en cuyo interior se encuentran dos

pastillas que ejercen presión contra los lados opuestos de un disco , mediante los émbolos de

frenado. (Fig. 2)

Fig. 2 Frenos de disco

1.1.1 VENTAJAS

Este sistema es muy efectivo ya que el calor se disipa rápidamente por tener

todos sus elementos expuestos al aire evitando encerrar el calor.

Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión

contra las pastillas.

Por efecto de la fuerza centrífuga se produce una autolimpieza y los restos de

desgaste por abrasión y el polvo son expulsados al exterior.

El mantenimiento y cambio de las pastillas es más sencillo.

1.1.2 DESVENTAJAS

La superficie activa del frenado es menor que en los de tambor.

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Carecen del efecto desmultiplicador de la zapata de entrada, por lo tanto necesitan

mayores esfuerzos de apriete, por esto se han provisto en la mayoría de los casos

de servofrenos.

El desgaste de las pastillas es muy grande, ya que los frenos de disco realizan la

mayor parte del frenado.

La instalación de los frenos de estacionamiento exige mayores gastos, por está

razón en el eje trasero suelen ir frenos de tambor.

1.2 PARTES DEL FRENO DE DISCO

Fig. 3 Partes del freno de disco

1. Soporte de las pastillas.- es el lugar donde van alojadas las pastillas.

2. Muelles de las pastillas.- sirven para la sujeción elásticas de las pastillas de freno.

3. Laminas de freno.- sujetan a las pastillas de freno, para que estas no se salgan de su

posición en la mordaza.

4. Pastillas de freno.- son las piezas activas que contienen los forros ,están encargadas de

sujetar al disco con el fin de disminuir su régimen de giro.. están construidas de carbón o

asbesto.

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5. Anillos de estanqueidad o junta de émbolo.- es una junta de estanqueidad que se coloca

entre el pistón o émbolo y tiene la función de impedir la salida del líquido hacia el exterior

en todo momento y especialmente durante el momento en que se está accionando el pedal

de freno y el circuito de encuentra bajo presión.

6. Pistón.- es el que se desplaza en el cilindro de la pinza y transmite la presión hidráulica del

circuito hacia las pastillas.

7. Guarda polvo.- es un pieza flexible de goma que impide el paso de impurezas al interior

del cilindro. esta ubicado entre el pistón y la parte exterior del cilindro.

8. cuerpo de la mordaza.- es la base de sustentación de todos los demás elementos (cilindro,

émbolo, juntas etc.). están fabricados generalmente de hierro fundido.

9 y 10. Cuñas y pasadores.- son pequeñas piezas que ejercen trabajos de soporte o cierre de

los demás mecanismos.

11. Capuchón del tornillo de purga.- es un pieza pequeña de goma o plástico que tiene la

misión de proteger de la suciedad la boca del tornillo de purga.

12. Tornillo de purga.- que sirve para sangrar el líquido de frenos es, decir para eliminar el

aire que existe en el circuito hidráulico.

13. Disco.- es de acero o fundición de hierro, y está expuesto a la corriente o circulación del

aire. por ello el calor generado en el proceso de frenado se disipa rápidamente hacia el

exterior. Como los discos están expuestos al ambiente estos se limpian por si mismos ya

que expulsan las suciedades que se adhieren desde el suelo por centrifugación.

Existen también discos de frenos con ventilación interior, que contienen canales de

ventilación dispuestos radialmente que al girar hacen de ventilador. de este modo se

consigue bajar las temperaturas al frenar, y que después del frenado el enfriamiento sea

más rápido. (Fig. 4)

Fig. 4. Disco freno con ventilación interior

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1.1.3 TIPOS DE FRENOS DE DISCO

FRENOS DE DISCO DE SOSPORTE FIJO O DE DOBLE EFECTO.- Tienen la

pinza, o soporte de cilindros fija., mientras que el disco jira con la rueda. Esta compuesta

por dos pistones situados en ambos lados del disco.

A continuación tenemos la forma de actuar de la pinza, A en posición de reposo es decir

sin actuar sobre el disco y B en posición de frenada

Fig. 5 Funcionamiento de la pinza A en posición de reposo y B en posición de frenadaPartes:1, pinza. 2, disco. 3, pastilla. 4, pistón. 5, cilindro

Funcionamiento.- . Al frenar la presión hidráulica llega a la pinza en cuyo interior se

desplazan los pistones, los cuales aprietan simultáneamente a las pastillas contra el disco y

lo detienen.(Fig. 4 B). Cuando desaparece la presión hidráulica el mismo disco al girar

desplaza a las pastillas , haciendo que los émbolos regresan a su posición original.

Partes.- El soporte de cilindros de freno está compuesto por dos piezas; la

caja de la tapa y la caja de la brida, las cuales están atornilladas y forman la mordaza de

freno de asiento fijo. Cada una de ellas leva un agujero para el cilindro de freno con su

émbolo, junta anular de goma, caperuza protectora u anillo de sujeción. (Fig. 5)

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Fig. 6 Partes de un freno de disco de marco flotante

FRENOS DE DISCO CON MARCO FLOTANTE.- Está compuesto por un

sólo cilindro de freno que en su interior se desplaza un émbolo. La pinza dispone de un

movimiento axial que le permite un cierto desplazamiento, por ello se le denomina pinza

flotante.

En la figura 6 podemos ver la disposición que toma este tipo de pinza en sus dos

posiciones . A en reposo y B en posición durante el frenado.

Fig. 7 Funcionamiento de la pinza A en posición de reposo y B en posición de frenadaPartes: 1. Pastillas 2. Disco 3. Junta de estanqueidad 4. Pistón 5. Soporte

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Funcionamiento.- Observamos que la pastilla de la izquierda (1), esta fija y no es accionada

por ningún tipo de mecanismo hidráulico, en cambio la pastilla de la derecha se comporta de

la misma forma que las pastillas de doble efecto. Es decir que la pastilla recibe la presión

hidráulica por medio del émbolo (4) que se desplaza en el cilindro de freno, como se aprecia

en el dibujo B. Cuando se frena el cuerpo la pinza (5) se desplaza ganando la distancia de

separación de las pastillas del disco.

Al desaparecer la presión hidráulica, el disco ayuda a que la pastillas regresen a su posición

original ayudado por el fácil desplazamiento de la pinza flotante.

La ventaja de este tipo de freno, es que el calentamiento del líquido de frenos es menor ya

que hay sólo una superficie de émbolo que recibe directamente el calor de los forros o

pastillas. En el caso de la reparación solo hay que desmontar un sólo cilindro hidráulico.

1.1.5 FRENOS DE DISCO TRASEROS

La mayoría de automóviles modernos vienen equipados con este tipo de frenos, por lo tanto

llevar incorporado el freno de estacionamiento ya que este actúa sólo en las ruedas traseras.

Por ello la pinza debe incorporar un sistema de empuje mecánico para el pistón cuando el

freno de mano está accionado.

La pinza posee un pistón (1), el cual dispone de una cámara (2) en la que se encuentra un

perno (3) cuya cabeza está en contacto con el mando (4) del freno de mano. Y por el extremo

opuesto el perno se halla roscado a un bulón de autorregulación (5) que a su vez se une con el

pistón.

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Fig8 . Partes principales : 1, pistón. 2, cámara del perno. 3, perno. 4, palanca de mando mecánico. 5, bulón. 6, muelle. 7, arandela de apoyo. 9, junta de estanqueidad. 10, guardapolvo. 11 muelle

del bulón. 14, cubierta del mecanismo del freno de mano.

Funcionamiento . La tensión producida al accionar el freno de estacionamiento es llevada a

través de varillas y cables hasta la palanca de mando mecánico(4), en la pinza, dicha

palanca transmitirá esta fuerza al perno (3), el cual con la ayuda de un muelle (6) se desplaza

accionando el bulón (5) y el pistón (6) que apretará las pastillas firmemente contra el disco.

De esta forma se inmovilizan las ruedas traseras del automóvil.

1.1.3 CAMBIO DE PASTILLAS

Realizaremos un desmontaje y montaje de un freno de disco con pinza flotante.

DESMONTAJE: Pasos

1. Es importante marcar las ruedas para efectuar un montaje exactamente igual y

no destruir los trabajos de equilibrado de la misma

2. Levantar y apoyar la parte delantera del vehículo y desmontar las ruedas

(Fig.9) .

3. Desconectar el cable eléctrico o cables del testigo de desgaste .

4. Vaciar parcialmente el líquido de frenos del depósito con la ayuda de una jeringuilla.

5. Desmontar la pinza con la ayuda de un destornillador para sacar los pasadores. (Fig.10)

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Antes de proceder al desmontaje de la pinza, el mecánico debe conocer el funcionamiento

de esta, si el sistema no le es familiar debe observar la posición de los pasadores y muelles

de sujeción, para tener una visión de la función de cada uno de ellos sobre el conjunto. De

tal modo que no se le haga difícil de comprender el funcionamiento del sistema y el

desmontaje y montaje será muy sencillo.

6. Aflojar el tornillo de guía inferior con la ayuda de una llave apropiada. (Fig. 11)

7. Invertir la pinza y desmontar las pastillas. (Fig.12)

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Es importante marcar las pastillas para no confundir su posición durante el montaje, ya que las

pastillas se han adoptado cada una de ellas a la superficie del disco y ello les proporciona un

mayor agarre. Si las cambiamos de posición el freno perderá mucha eficacia.

Además debe considerarse que el polvo derivado de los residuos de asbesto o amianto por

la fricción de las guarniciones es cancerígeno y no debe ser aspirado. La limpieza del

conjunto debe realizarse con una brocha con suavidad evitando que se mezcle el polvo

con el aire.

8. Después del desmontaje se debe revisar si los siguientes componentes del freno de disco

están en buen estado o presentan anomalías.

PASTILLAS

* Desgaste excesivo de pastillas

* Que no estén contaminadas (grasa, líquido de frenos o aceite).

* La superficie del material de fricción no debe estar sobrecalentada

* Desgaste irregular en pastillas.

CONTROL DE DISCO.- Con el uso los discos se van desgastando y sus superficies

presentan unas acanaladuras, si estas resultan demasiada exageradas y el disco está en

buenas condiciones de grosor, se puede efectuar el rectificado del mismo.

Para un disco de 10 mm de grueso, el máximo admisible es de 0.50 mm para las dos

caras, es decir que el grosor del disco quedará en 9.50mm de grosor. La forma de

conocer este desgaste es medir con un micrómetro el grueso del disco y tomar nota de

la medición.

Cuando el disco a perdido 1 mm con respecto a la medida original, se debe proceder

al cambio de disco.

LÍQUIDO DE FRENOS: Fugas de líquido en mordaza y cañerías.

MONTAJE.-Se lo realiza en forma inversa a lo que se ha visto para el desmontaje

1. Cambiar las piezas defectuosas

2. Limpiar el contorno del pistón, la pinza y el disco con un disolvente adecuado.

3. Hundir el pistón hasta en fondo en su alojamiento

4. Montar la pistilla interior en el pistón

5. Montar la pastilla exterior en el porta pinza

6. Unir pinza en el porta pinza

7. Colocar el tornillo guía y apretar con el par adecuado.

8. Conectar el cable del testigo del desgaste, pasándolo por debajo del tornillo de purga.

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9. Montar las ruedas y bajar el vehículo al suelo

10. Purgar el sistema

1.2 FRENOS DE TAMBOR

El freno de tambor está constituido básicamente por dos partes : un tambor de freno cilíndrico

que gira al mismo tiempo que la rueda y el plato fijo unido rígidamente a una parte de la

suspensión, permanece firme e independiente del giro de la rueda. El plato fijo contiene todo el

mecanismo de las zapatas.

Funcionamiento.- Inicia al pisar el freno, la fuerza ejercida sobre el pedal llega al bombín de

rueda, en cuyo interior se desplazan dos émbolos los cuales presionan a las zapatas contra el

tambor haciendo que las ruedas disminuyan la velocidad.

Fig.13 Frenos de tambor

1.2.1 VENTAJAS

Los frenos de tambor están protegidos contra la suciedad debido a que no están

expuestos directamente a las corrientes de aire.

Se aprovecha la autoenergización de las zapatas de freno.

Puede instalarse fácilmente un freno de mano accionado mecánicamente.

1.2.2 DESVENTAJAS

El cambio de las zapatas de freno requiere mas tiempo que de los discos.

Cuando se somete a altos esfuerzos de frenado, los frenos pierden su efectividad

debido a que se genera mucho calor dentro del tambor y la disipación de este es mala.

Por esta razón los frenos de tambor tienen tendencia a lo que se denomina “

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FADING” que significa cese del efecto de frenado cuando se calienta mucho por

ejemplo durante una frenada de larga duración.

Si el calentamiento es muy intenso se reduce mucho el coeficiente de rozamiento entre

el forro y el tambor. Al mismo tiempo el tambor que es metálico se dilata mucho más

que la guarnición de la zapata.

La evacuación del calor en dirección al eje de la rueda hace que el tambor de freno se

abra en forma de embudo.

1.2.3 PARTES DEL FRENO DE TAMBOR

Existen diversos tipos de frenos de tambor aunque básicamente todos funcionan bajo el

mismo principio y constan de las mismas o muy parecido número de partes que las detallamos

a continuación (Fig.14):

Fig. 14 Partes del freno de tambor

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TAMBOR..- Es la pieza en forma de campana que se observa una vez desmontada la

rueda, el tambor debe cumplir con ciertas propiedades como resistencia al desgaste por

fricción incluso a temperaturas elevadas, coeficiente de rozamiento alto, gran rigidez y

resistencia a la deformación debido a las fuerzas de frenado, buena conductibilidad

térmica, entre otras. Generalmente está fabricada de fundición de hierro.

PORTA FRENOS O PLATO FIJO (1).- Sirve como soporte de todos los mecanismos del

freno, los cuales se sujetan a esta por medio de pernos y pasadores , va rígido unido a la

suspensión , independiente del giro de la rueda.

ZAPATAS O MORDAZAS DE FRENO (2 y 3).- Son fabricadas de acero y están curvadas

de modo que se ajusten dentro del tambor. Van provistas de forros o guarniciones que

pueden ir remachadas o pegadas. Estas son de asbesto, por su gran resistencia al calor y

deben presentar coeficientes de rozamiento altos.

Se clasifican en zapata de entrada y salida ( primaria y secundaria). La de entrada es la

primera que se encuentra en el sentido de rotación de la rueda a partir del punto de

actuación del freno (bombín de freno), la zapata opuesta en consecuencia es la de salida.

CILINDRO DE RUEDA (4) .- Recibe la presión hidráulica del circuito y la transmite por

medio de émbolos a las zapatas. Cada zapata está acomodada dentro de una ranura que se

encuentra en el extremo exterior del émbolo o está unida a este por medio de una barra de

conexión. Cada uno de los cilindros de rueda cuenta con una válvula de purga que permite

extraer el aire del sistema hidráulico. En el interior del bombín tenemos las siguientes

partes:

5. Retenes.- Situados entre el émbolo y el líquido, evitando fugas de este.

6. Muelle.- Se encuentran entre ambos retenes, y les mantiene asentados firmes y

constantemente sobre los émbolos.

7. Pistón.- Transmite la presión hidráulica a las zapatas.

8. Guarda polvos.- Evitan que el polvo ingrese al interior del cilindro.

MUELLES DE RETORNO (10).- Su función es la de hacer retornar a las

zapatas a su posición de reposo cuando cesa la presión hidráulica.

PALANCA DE ACCIONAMIENTO DEL FRENO DE MANO (11) Y ESPACIADOR O

BIELETA (12).- Actúan entre sí para se obtener la aplicación del freno de mano

RESORTE DE RETORNO (13).- Asegura el retorno de las zapatas cuando se deja de

accionar el freno de mano.

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ARANDELAS Y MUELLES DE MORDAZA (16) .- Son pequeñas piezas que tienen la

misión de fijar el extremo inferior de las zapatas al plato fijo.

CONJUNTO DEL AJUSTE AUTOMÁTICO está formado por un trinque grande (14) y

trinquete menor(15). Este mecanismo detecta la separación entre los forros y el tambor de

freno, de modo que por la acción el juego de los trinquetes recupera automáticamente las

distancias cedidas por el desgaste.

ANCLAJES.- Son los pernos o pasadores que se utilizan para sujetar las

zapatas sobre la placa de soporte. En algunos vehículos se utiliza sólo un perno de anclaje

para las dos zapatas, mientras que en otros, cada una de ellas cuenta con su propio perno

de anclaje.

1.2.4 AUTOENERGIZACIÓN O AUTOAMPLIFICACION DE LAS

ZAPATAS

Cuando se aplican los frenos y los forros entran en contacto con el tambor, las zapatas tienden

a seguir el movimiento de rotación del tambor, esto quiere decir que después del movimiento

inicial el anclaje impide que el extremo anclado de la zapata se mueva más y el extremo libre

y no anclada mantiene la tendencia a girar con el tambor, acuñando las zapatas más

fuertemente contra este como se observa en la Fig. 15.

Fig. 15 Autoenergización de las zapatas

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Page 23: MARCO TEÓRICO

Esta fuerza de rozamiento se utiliza para aumentar al presión de las zapatas contra el tambor y

reducir el esfuerzo físico que el conductor que el conductor hace sobre el pedal de freno.

Se emplean diversos grados de energización dependiendo del diseño de los frenos:

FRENOS SEMIENERGIZANTES . Casi no se aprovecha la autoamplificación,

porque cada zapata se encuentran fijada en uno de sus extremos por un perno de

anclaje (Ver frenos simples) impidiendo que estas puedan flotar libremente sobre el

tambor . La zapata primaria tiende a desplazarse hacia delante con el tambor, pero su

anclaje impide su movimiento, el tambor giratorio tiende a llevar a la secundaria hacia

adentro separándole de este y como consecuencia de este efecto la zapata primaria

tiende desgastarse más rápido que la secundaria.

FRENOS DE ENERGIZACIÓN COMPLETA .- Los extremos de ambas zapatas

están sujetadas por un mecanismo de ajuste (Ver frenos dúo). Al aplicarse los frenos

contra el tambor girando, este mecanismo sirve de enlace para transmitir el empuje

que se produce en la zapata primaria hacia el extremo inferior de la secundaria, esta

acción hace que las zapatas se acuñen más fuertemente sobre la superficie del tambor

aumentando la fuerza de frenado.

1.2.5 TIPO DE FRENOS DE TAMBOR

FRENOS SIMPLEX.- Constan de un dispositivo de apertura común,

(cilindro de rueda de doble efecto, palancas de expansión) para presionar a las

zapatas contra el tambor. Es el tipo más sencillo de freno de tambor, con una zapata

de entrada y otra de salida. Su acción es uniforme pero la autoamplificación es

escasa y el desgaste de los forros de entrada y de salida es desigual. Su acción de

freno es la misma en marcha adelante y en marcha atrás.

23

Page 24: MARCO TEÓRICO

Fig. 16 Frenos simplex

FRENOS DUPLEX.- Están provistos de dos cilindros de rueda de simple

efecto y un dispositivo de tensión independiente para cada zapata, se encuentra

opuestos entre sí, lo cual convierte a ambas zapatas en primarias. El efecto de frenado

en marcha adelante es mejor que los simplex debido a la auto amplificación, pero en

marcha atrás sólo se tiene la acción de las zapatas de salida.

Fig. 17 Frenos duplex

Se construyen también frenos duplex con dos cilindros de rueda de doble efecto.

La acción de frenado es la misma marcha adelante o atrás. Se denominan “ frenos

duplex duo”

SERVOFRENOS DUO.- Está compuesto por un cilindro de doble efecto y un

punto de apoyo móvil que son los dispositivos de apertura. Se aprovecha la auto

amplificación de la zapata de entrada para apretar la segunda zapata de freno que

24

Page 25: MARCO TEÓRICO

también es de entrada, por tal razón el punto de apoyo es móvil. El freno actúa por igual

marcha adelante y marcha atrás y exige poca fuerza de accionamiento. (Fig. 17)

Fig. 18 servofrenos Duo

1.2.5 CAMBIO DE ZAPATAS

DESMONTAGE.- Depende del diseño del freno, pero en forma general se hace de la

siguiente manera:

1. Es importante marcar la rueda para montarla posteriormente en la misma posición en la

que se hallaba antes de desmontarla, con el fin de no desequilibrar la rueda.

2. Levantar y apoyar la parte trasera del vehículo y desmontar las ruedas

3. Destensar el cable del freno de mano.

4. Aflojar los tornillos de fijación del tambor, seguidamente retirar este y observamos todo el

conjunto de las zapatas.

Fig. 19 desmontage del tambor

25

Page 26: MARCO TEÓRICO

Fig. 20. 1, zapatas primaria. 2, zapata secundaria. 16, arandelas de sujeción

En otros casos es necesario proceder a retirar el tapón del buje detrás

del cual se encuentra el tornillo central de sujeción del tambor. El tapón es retirado con la

ayuda de un extractor. Fig. 21

Fig. 21 Utilización de un extractor para retirar el tambor

Luego retirar la tuerca del eje con una llave adecuada, saldrá junto con una arandela y ya

se podrá sacar el tambor.

5. Limpiar el conjunto, ya que es posible que se encuentre llena de polvo el cual se

desprende de los forros a medida que se desgasta.

6. Comprobar el estado de desgaste delos forros, si el grosor es inferior a 2mm. y 1.50 mm

se precisa el cambio de los mismos.

7. Retirar las grapas de sujeción de las mordazas de freno (Fig. 22), con la ayuda de un

alicate girar 90º a la arandela grapa para liberarla del pasador P.

26

Page 27: MARCO TEÓRICO

Fig. 22. Retiro de la grapas de sujeción. A, arandela. M, muelle. P, pasador.

8. Se rocede a retirar los muelles de retorno superior e inferior con la ayuda de un alicate de

muelles (Fig.23)

9. Una vez sacado todos los dispositivos de sujeción desmontamos las zapatas de freno. y

desconectamos el extremo del freno de mano. (Fig.24)

27

Page 28: MARCO TEÓRICO

Fig. 24 desmontaje de zapatas y cable del freno de mano

10. Sacadas las mordazas se procederá a retirar la bieleta de ajuste automático conjuntamente

con su muelle.(Fig.25)

Fig. 25 mordaza secundaria. B, bieleta de ajuste automático. M, muelle de bieleta

11. Desmontado todo el conjunto verificar si las piezas están en buen estado o necesitan ser

rectificadas: Por ello se recomienda hacer un control de:

ZAPATAS

* Desgaste irregular de las zapatas

* Desgaste excesivo de pastillas o balatas.

* Que no estén contaminadas (grasa, líquido de frenos o aceite).

28

Page 29: MARCO TEÓRICO

CONTROL DEL TAMBOR DE FRENO.- La superficie del tambor debido al

desgaste puede poseer gran cantidad de rugosidades, de modo que la aplicación de la

zapata no va a tener la suficiente efectividad sobre el tambor, por esta razón es

conveniente pasar a rectificarlo siempre y cuando el rebaje máximo a realizarse sea de

1mm.

También hay que medir el grado de ovalación del tambor defecto producido por las

dilaciones debido al excesivo calor generado en las frenadas, Los valores admitidos en

esta rectificación no suelen sobrepasar las 0,10 mm.

Es importante conocer que si se rectifica un tambor, también es necesario rectificar el

otro, así este no presentes síntomas para ser rectificado. Esto es conveniente para

conseguir un equilibrio al momento de efectuar el frenado de las ruedas de un mismo

eje y evitar desviaciones del automóvil. La tolerancia máxima entre un tambor y otro

es de 0,20 mm.

Fugas de líquido: En el cilindro de rueda y cañerías.

MONTAGE .Lo realizaremos en forma contraria al desmontaje.

1. Colocar en la zapata secundaria la bieleta de ajuste automático conjuntamente con su

muelle

2. Montar el extremo del cable del freno de mano

3. En la zapata primaria montar el sector dentado conjuntamente con su muelle (Fig.26)

Fig. 26 Zapata primaria . 1 sector dentado de ajuste de mordazas. 2, muelle de ajuste

automático

29

Page 30: MARCO TEÓRICO

4. Colocar las dos zapatas en el porta freno asegurándose que se acoplen correctamente de en

sus puntos de contacto, tanto en la base como en el bombín.

5. Colocar las arandelas / grapa y con un alicate girar 90º a la inversa al desmontaje.

6. Colocar los muelles de retorno superior e inferior (1 y 2), con una pinza para muelles.

Fig. 27 Colocación de muelles

7. Una vez montado todo el sistema se procede a realizar el reglaje de las zapatas.

Reglaje de las mordazas.- Consiste en obtener un diámetro x de las zapatas (Fig.28) igual

al indicado por el fabricante. Se considera un reglaje adecuado cuando la diferencia entre

el diámetro de las zapatas y el diámetro del interior del tambor es aproximadamente de

1mm. a 1.5mm.

Es decir si el tambor tiene un diámetro interno de 180mm., la distancia de reglaje de las

zapatas (cota x) deberá ser entre 178.5 y 179mm.

El diámetro X de las zapatas se puede regular mediante un tornillo de sector dentado (1),

Al mover este tornillo iremos ganando espacio de expansión, hasta obtener el diámetro

deseado, medido con un pie de rey.

30

Page 31: MARCO TEÓRICO

Fig. 28 X es el diámetro indicado por el fabricante y este se comprueba con un pie de rey

8. Realizados estos pasos montar el tambor, purgar el sistema, ajustar el freno y por último

colocar la rueda.

9. Ajuste del freno.- Se ajustan las zapatas de las cuatro ruedas para compensar la holgura o

desgaste que existe entre el forro y el tambor de freno. Mediante un dispositivo de ajuste

se mueven las zapatas hacia fuera para reducir el espacio de separación entre estos dos

elementos, hasta un punto que la rueda gire libremente sin que roce con el forro.

El ajuste se lo realiza por medio de un tornillo con una rueda de estrella que se encuentra

entre los extremos inferiores de las dos zapatas de freno . Se retiran los tapones de caucho

de los agujeros de ajuste que se encuentran en la placa de soporte. Utilizando una

herramienta adecuada y con las ruedas despegadas del suelo se dan vueltas a la rueda de

estrella hasta que las zapatas aprieten firmemente contra el tambor (Fig. 29) . A

continuación se hace retroceder dicha rueda de estrella unas 10 a 15 muescas y se hace

girar la rueda del auto para verificar si roza. De este modo las zapatas de freno que darán

perfectamente ajustadas si ha seguido el procedimiento correcto.

31

Page 32: MARCO TEÓRICO

Fig. 29 Ajuste del freno de tambor

2. POR EL MECANISMO

2.1 FRENOS HIDRÁULICOS.- Son los que utilizan un líquido hidráulico para transmitir

los esfuerzos de frenado hacia las ruedas .

Fig 30. Instalación de frenos hidráulicos

2.1.1. PRINCIPIO DE PASCAL .- Los frenos hidráulicos se basan en este principio que

dice La presión ejercida en un punto de un fluido cerrado , se transmite con la misma

intensidad a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

Es decir que al aplicar una fuerza F en el pistón de sección A, se produce una presión

P = F/A , la misma que se transmite a todos los sentidos.

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Page 33: MARCO TEÓRICO

Fig. 31 Principio de Pascal

Como se observa en la figura los émbolos secundarios recorren una distancia menor (d), la

suma de estos caminos individuales determina el recorrido del primer pistón.

D = d1 + d2 + d3 + d4

Por el contrario, si los émbolos tienen distintos diámetros las presiones son diferentes, ya que

la fuerza de cada pistón depende de su superficie.

2.1.2. FUNCIONAMIENTO .- La fuerza ejercida sobre el pedal de freno es multiplicada por

medio de un dispositivo de amplificación (servofreno), esta fuerza llega al cilindro

principal y acciona un émbolo, el cual transmite a presión el líquido hidráulico hasta los

émbolos de los cilindros de rueda, los cuales tensionaran a los elementos de fricción

(pastillas y zapatas) que detendrán la carrera del vehículo.

2.2 CIRCUITO DE FRENADO.- Es el trayecto o ruta que sigue el líquido hidráulico a

través de cañerías u otros elementos hacia los dispositivos de frenado.

2.2.1. TIPOS

2.2.1. INSTALACIÓN DE CIRCUITO ÚNICO O PRIMARIO.- Esta instalación es

utilizada cuando el circuito hidráulico está provisto de un cilindro maestro simple,

aquí todas las conducciones están bajo la misma presión. Si se produce una caída de

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Page 34: MARCO TEÓRICO

presión originada por cualquier factor, influye en todo el sistema y por ende estos

frenos resultan ineficaces.

Fig.32 : Instalación de circuito único (4), frenos de disco(1), frenos de tambor (2). Cilindro

maestro simple (3), Palanca del freno de mano(5)

2.1.2 INSTALACIÓN DE DOS CIRCUITOS .- Esta instalación es la más recomendada

ya que si falla uno de los circuitos de freno el vehículo puede frenarse con el otro. Este

sistema se divide en dos circuitos independientes, pero con la misma presión. (Fig.33).

En este circuito se puede unir la rueda delantera derecha con la trasera izquierda y en

otro circuito la rueda delantera izquierda con la trasera derecha, a esta disposición se le

conoce como frenado en X ,

Existe también otra disposición de circuitos independientes uno para las ruedas

delanteras y otro para las ruedas traseras.

34

Page 35: MARCO TEÓRICO

Fig. 33 Instalación de doble circuito(4), frenos de disco (1), frenos de tambor (2), cilindro

maestro tandem (3).

PURGA DEL CIRCUITO.- Consiste en la extracción del aire que puede

haberse introducido en el interior del circuito hidráulico. El aire convierte al líquido en

compresible de modo que la presión hidráulica se pierde al comprimirlo, la falta de

presión en el circuito origina una frenada defectuosa.

Las herramientas y materiales que vamos a utilizar para esta práctica son:

Una llave fija para accionar el tornillos de purga que llevan todas las pinzas y los

bombines de freno.

Un recipiente pequeño preferentemente de cristal que contenga la mitad de líquido de

frenos.

Un pedazo de tubo transparente de plástico, el cual se introducirá en la cabeza del

tornillo de purga.

Debemos contar con la ayuda de otra persona que desde el interior del vehículo

bombeará el pedal de freno.

En la siguiente figura tenemos un esquema de cómo debe ser realizado este montaje. (Fig. M)

35

Page 36: MARCO TEÓRICO

Fig. 41. Montaje de los elementos necesarios para el sangrado del circuito hidráulico

Realización del sangrado.-

1. Rellenar de líquido de frenos los depósitos. Debe asegurarse que durante la prueba no falte

líquido, es decir que no este bajo el nivel mínimo indicado.

2. Pedir al ayudante que se coloque en el asiento del conductor para que mantenga

presionado el pedal de freno cuando el mecánico así lo indique.

3. Para sangrar el mecánico debe aflojar el tornillo de purga sólo media vuelta con la ayuda

de la llave fija y en ese momento indicará al ayudante que oprima hasta el fondo el pedal

de freno.

En esta figura podemos observar cómo se realiza la operación de sangrado, Cuando el tornillo

de purga está en la posición de cerrado A y abierto B

Posición A .-El tornillo de purga es una válvula de punta cónica, que cuando está roscada

hasta el fondo en su alojamiento tapona la salida de líquido de frenos hacia afuera

Posición B.- Al aflojarse el tornillo, el líquido tiene acceso a un conducto interno que tiene

la válvula y puede salir al exterior a través de él.

36

Page 37: MARCO TEÓRICO

Fig. 42 . Tornillo de Purga. A en posición de cerrado B en posición de abierto

4. Se observará que el líquido de frenos circula a través del tubo plástico , arrastrando con el

gran cantidad de burbujas que el aire que entrado al interior del circuito.

5. Cuando se aprecia que en el líquido del recipiente ya no salen más burbujas de aire, cerrar

inmediatamente el tornillo de purga e indicar al ayudante que deje de presionar el pedal de

freno.

6. Terminada la operación, sacar el tubo plástico y colocar el correspondiente capuchón de

goma en la cabeza del tornillo en cual le protege contra el polvo.

2.3 COMPONENTES DE LOS FRENOS HIDRÁULICOS

2.3.1. SERVOFRENO.- .- Su función principal es la multiplicar la fuerza que el conductor

hace cuando presiona el pedal de freno. Los servofreno más utilizados en la actualidad

son los que funcionan por vacío. Estos aparatos aprovechan la depresión originada en

el colector de admisión cuando se retira el pie del acelerador para aumentar la fuerza

que el pie ejerce sobre el pedal de freno.

PARTES.- Entre la principales podemos citar(Fig.35) :

1 Cuerpo y cilindro de servofreno

2 Embolo: se desplaza en el interior del cilindro, el cual divide a este en dos partes o

cámaras.

3 Varilla de accionamiento pedal de freno

4 Pedal de freno

5 Vástago de accionamiento de los pistones de la bomba

6 Pistón del cilindro maestro

7 Válvula de mando del servofreno

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Page 38: MARCO TEÓRICO

8 Orificio o taladro de trasferencia

9 Muelle de retorno del pistón

10 Cámara de depresión A

11 Cámara de presión atmosférica B

12. Tubo de alimentación de vacío.- Va desde el colector de admisión hasta el servofreno. Es

el conducto que pone en contacto con la fuente de vacío, debe ser que ser estanca para que no

se produzcan fugas de depresión. Esta tubería esta sujeta por medio de abrazaderas o fijada a

presión. Su desmontaje se lo realiza con la ayuda de un destornillador, se retira con mucho

cuidado de no romper el material de que está construida.

La tubería de alimentación está provista de una válvula de retención, la cual es

unidireccional, es decir que permite el paso en una sola dirección. El buen estado se

comprueba soplando por cada uno de los extremos, si por uno de los extremos el aire pasa

libremente por otro el paso se hace imposible. Si el aire paso por los dos sentidos, la válvula

de retensión se encuentra en mal estado y debe ser sustituida.

Fig. 34 Tubería de alimentación de vacío (1), con válvula de retención (2).

FUNCIONAMIENTO

POSICIÓN DE REPOSO.- Cuando los frenos se encuentran en reposo, ambas cámaras

del cilindro del servofreno se encuentran comunicadas mediante un orifico o taladro (9)

que está en el émbolo (2). Mientras este taladro se encuentre destapado la depresión que

exista en ambas cámaras será la misma y por consiguiente el émbolo no sufrirá ningún

tipo de desplazamiento. La depresión llega a las cámaras del servofreno desde el colector

de admisión a través de un tubo de comunicación (7) que es la canalización de traspaso de

la fuente de vacío.

38

Page 39: MARCO TEÓRICO

Fig. 35 Servofreno en posición de reposo

POSICIÓN DE FRENADA.- Al momento que el conductor acciona el pedal de freno, se

desplaza la varilla de accionamiento (3) que arrastra una válvula (8), la cual en su

desplazamiento obtura el orificio (9) del taladro de comunicación entre ambas cámaras.

Cuando esto sucede la cámara de la izquierda se pone en contacto con la presión

atmosférica mientras en la cámara de la derecha queda encerrada la depresión que llega a

través del conducto de comunicación de vacío. (7). Dicha válvula en su recorrido desplaza

el pistón (2) dentro del cilindro de servofreno conjuntamente con la varilla de

accionamiento de los pistones de la bomba principal, los cuales transmitirán la presión a

los diferentes puntos del circuito. (Fig. 36)

Cuando el conductor deja de presionar el pedal de freno el pistón del servofreno regresa a

su posición original gracias a un muelle de retorno, y se abre nuevamente el orifico

comunicación entre las cámaras.

Fig. 36 Servofreno en posición de frenada

39

Page 40: MARCO TEÓRICO

2.1.3 CILINDRO MAESTRO .- Denominado también bomba de frenos, es el

elemento que se encarga de transmitir la presión necesaria hacia los diferentes mecanismos de

frenado, por medio de los pistones que se desplazan en su interior debido a la acción del pedal

de freno.

CILINDRO MAESTRO SIMPLE.- Está compuesto de un sólo pistón, el cual transmite

la presión hidráulica a las cuatro ruedas. Es utilizado en los vehículos que están provistos

con circuito hidráulico primario

Consta de las siguientes partes:

1. Pistón o émbolo

2. Varilla de accionamiento de los pistones

3. Orificio de salida de líquido a las canalizaciones

4. Retén primario.- impide la fuga de presión.

5. Retén secundario de estanqueidad, impide la fuga de líquido al exterior .

6. Tobera de entrada o alimentación del líquido de frenos hacia el cilindro

7. Muelle de retorno

8. Juego de la varilla que permite la presión y retorno de los pistones (g).

Fig. 37. Partes del cilindro maestro simple.

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Page 41: MARCO TEÓRICO

Funcionamiento.- La varilla de accionamiento transmite la fuerza del pedal de freno

hacia el pistón de la bomba principal. El émbolo al desplazarse cierra la tobera de

alimentación del líquido(6) y ejerce la presión requerida sobre el circuito para detener la

marcha del automóvil.

CILINDRO MAESTRO TANDEM .- .- Por razones de seguridad la mayoría de

vehículos están equipados con este tipo de bomba, con el cual se consigue dos circuitos

independientes de las ruedas traseras y delanteras, ya que si falla un circuito de frenado al

automóvil se le puede detener por medio del otro circuito.

El cilindro maestro tandem dispone de dos pistones colocados uno a continuación de otro,

con los cuales se transmite igual presión del líquido para cada uno de los dos circuitos.

PARTES .- El cilindro maestro está compuesto por las siguientes partes Fig. 38:

1. Cuerpo de la bomba.- Constituye la pieza básica provisto en su interior de un cilindro, con

cámaras necesarias para la circulación del líquido de frenos.

2. Conjunto de pistón primario.- se desplazan en el interior del cilindro de la bomba,

suministra el líquido a presión a los frenos delantero derecho y trasero izquierdo.

3. Conjunto de pistón secundario .- suministra el líquido al freno delantero izquierdo y

trasero derecho . A su vez el conjunto del pistón primario al igual que el secundario está

conformado por:

Reten primario (4)

Chapa de presión(5)

Reten secundario (6)

Guía del retén(7)

Muelle de retorno(8)

9. Depósito de líquido doble.

10. Tobera de entrada del líquido.

11. Extremo de varilla de empuje.- Es la que acciona los pistones o émbolos en el

momento que se aprieta el pedal de freno

41

Page 42: MARCO TEÓRICO

Fig. 38 . Partes del cilindro maestro.

FUNCIONAMIENTO.

Pedal en reposo .- Cuando el pedal de mando (1) está distendido, los pistones por acción de

los muelles quedan desplazados hacia la izquierda del esquema y los conductos de entrada

del líquido de frenos al cilindro (6 y /) quedan embocados en cada una de las cámaras que

forman los pistones primario(2) y secundario (3).

Tanto la salida del líquido al circuito primario como al secundario no se hallan bajo presión

de modo que las pinzas y cilindros de rueda permanecen distendidos.

Los valores de Y y X corresponden a las carreras de cada uno de los pistones.

Fig.39 Situación en que se encuentran los pistones con el pedal en reposo.1, Pedal de freno. 2, Pistón primario. 3, Pistón secundario. 4, conducto del circuito primario. 5, conducto del circuito secundario. 6 y 7, toberas de entrada del líquido.

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Page 43: MARCO TEÓRICO

Posición de frenado.- Al accionar el pedal de freno la fuerza es transmitida por medio de la

varilla de accionamiento hacia los pistones, los cuales en su recorrido rebasan la tobera (7)

dejando estanco al circuito y sometido a una presión que se transmitirá a través de

conductos al cilindro de rueda en los frenos de tambor o al cilindro de la pinza en los frenos

de disco.

Fig. 40. Situación de lo pistones cuando se halla en posición de frenada.

2.3.3 DEPÓSITO DEL LÍQUIDO DE FRENOS (9)

Su función es la de mantener el nivel necesario de líquido de frenos y está siempre

alimentando al cilindro de la bomba por medio de unas toberas de transmisión. El depósito

consta de dos cámaras formados por un tabique de separación. Este tabique es muy

importante ya que si hay fugas en un circuito sólo se vacía un departamento, mientras el otro

conserva su cantidad de líquido necesario para frenar su circuito evitando así un accidente.

2.3.5. LÍQUIDO DE FRENOS.- Es un componente importante dentro del sistema

hidráulico, debe cumplir con ciertas normas de fabricación establecidas por Society Of

Automotive Engineers (SAE) y por el departamento de Transportes DOT (3, 4, 5) con el fin

de precisar su punto de ebullición.

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Page 44: MARCO TEÓRICO

Normas o especificaciones:

El líquido de frenos no debe oxidar ni corroer metales como el hierro, bronce, y aluminio,

ya que muchas de las piezas de los frenos son fabricadas de estos metales.

No se debe usar un líquido de frenos a base de petróleo, porque este disuelve y ablanda el

hule, material con que son fabricados las mangueras de los frenos y otras partes del

sistema. Si un líquido está contaminado con productos de petróleo habrá que desmontar el

sistema y lavarlo por dentro, además hay que cambiar todas las piezas de hule.

El líquido para frenos debe contar con un punto de congelación bajo, debido a que un

automóvil quizá tenga que funcionar a temperaturas muy bajas.

El punto de ebullición del líquido debe situarse lo más alto posible con el fin de conservar

el efecto de frenado durante largo trayectos de descenso.

Debe considerarse que el líquido de frenos es hidroscópico, es decir que tiene la capacidad

de absorber el agua e incluso absorbe la humedad del aire, por lo tanto una pequeña

cantidad de agua en el líquido reduce su punto de ebullición, aumentando el peligro de

que los frenos fallen debido a la formación de burbujas de vapor . Este vapor en el

sistema se puede comprimir lo que no sucede con el líquido, esto quiere decir que la

presión se pierde al comprimirlo, lo que redunda en una falta de presión en los cilindros de

rueda y en consecuencia los pistones no pueden empujar las zapatas contra el tambor.

Por esta razón el líquido de frenos debe cambiarse cada uno o dos años y mantenerse en

un contenedor bien tapado a prueba de aire, para evitar algún accidente.

2.2 FRENOS DE ESTACIONAMIENTO

Es un sistema de cables y varillas mediante el cual se produce el accionamiento mecánico de

las mordazas o pastillas de un mecanismo de freno. Se denominado también freno de mano.

2.2.1 FUNCIÓN:

Constituye un mando auxiliar que se puede usar en el hipotético caso de fallo de los dos

circuitos hidráulicos, constituyéndose en un freno de emergencia.

Además cumple la misión de ser un freno de estacionamiento, que mantiene sujeta las dos

ruedas traseras cuando el vehículo se encuentra parado.

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Page 45: MARCO TEÓRICO

Facilita el arranque del vehículo en una subida de modo que el conductor pueda tener los

dos pies colocados en el embrague y acelerador, sin necesidad de tocar el pedal del freno

para que el vehículo no se desplace hacia atrás.

2.2.2 PARTES:

1. Palanca del Freno de Mano.- Es el elemento donde se inicia el accionamiento del

freno y está situada junto a la posición de conducción.

Fig. 43 Partes de la palanca de mano: 1 palanca, 2 punto de fijación, 3 trinquete, 4 gatillo, 5

fiador, 6 Varilla de mando de fiador, 7 botón de liberación

Funcionamiento.- La palanca del freno de mano bascula sobre el punto de fijación (2). Este

punto va provisto de un trinquete fijo(3) sobre el que se desliza el gatillo (4). A medida que la

palanca se desliza hacia arriba, el gatillo se va ajustando a lo largo de las puntas del trinquete

y cuando la palanca se deja de accionar queda sujeto permanentemente a la posición en que se

haya dejado.

Para anular la acción de la palanca de freno de mano, se presiona el botón de liberación (7), el

cual actúa sobre el fiador (5) y el gatillo pivota de modo que se separa de los dientes del

trinquete y la palanca queda desbloqueada y puede bajarse sin problemas.

2. Cable primario.- Se encuentra ubicado desde la palanca de frenos hasta ancla o

compensador y transmite la tensión originada al accionar dicha palanca a los cables (4 y 5)

45

Page 46: MARCO TEÓRICO

Fig.44 Ubicación del cable primario

3. Ancla o compensador..- Reparte la acción de la frenada a los dos cables

4. Cable secundario para el freno derecho.

5. Cable secundario para el freno izquierdo

A. Tensor ajustador.- permiten la regulación de la longitud del cable con

respecto al giro de la palanca.

B. Disposición del cable primario en la palanca del freno de mano

C. Se observa como atraviesa el cable la placa porta frenos para tener

acceso a la palanca de accionamiento mecánico que se encuentra en la mordaza en el

interior de los frenos de tambor.

D. Mordazas.

Fig.45 Partes del freno de estacionamiento instalado en frenos de tambor

46

Page 47: MARCO TEÓRICO

La partes de un mecanismo de estacionamiento no varían a un si este está montado sobre

frenos de disco traseros. Fig. 46

Fig. 46 Partes de un frenos de estacionamiento instalado en frenos de disco traseros.1. Palanca de freno de mano, 2 cable primario, 3 ancla o compensador, 4 pinzas de

frenosFUNCIONAMIENTO.- Al accionar la palanca del freno de mano hacia arriba (sentido de la

flecha) el cable primario recibe la tensión y la transmite hacia la placa calibradora, que a la

vez tensa a los cable 4 y 5. Estos en sus extremos tiran de las palancas de accionamientos de

las zapatas o bien del pistón de la mordaza en los frenos de disco, de este modo se establece la

expansión de las zapatas y con ello la sujeción del tambor y el frenado del vehículo sólo a

través de las ruedas traseras.

Cuando el conductor deja de accionar la palanca del freno mano desaparece la tensión y el

bloqueo de los frenos traseros.

2.2.3 AJUSTE DEL FRENO DE ESTACIONAMIENTO.- Se ajusta el sistema con el fin

de conseguir una buena aplicación de los frenos cuando la palanca se coloque en posición de

conexión completa. Procedimiento

Destensar la palanca de freno

Sí en el caso de que el equipo posee frenos de mordaza autoajustables, se debe oprimir el

pedal de freno , para que a través del circuito hidráulico, las mordazas se ajusten

automáticamente a la posición correcta mediante el corrimiento del dispositivo de

autoajuste.

47

Page 48: MARCO TEÓRICO

Seguidamente hay que ajustar el cable principal de freno, para lo cual pasamos al tensor

que se encuentra cerca del ancla (observada en A en la pasada figura 14) y se gira con la

mano la contratuerca lo más posible (Fig. 47).

Fig. 47 Ancla (1). Tensor ajustador (2)

El ajuste se asegura con una llave apropiada dando una vuelta o dos vueltas más.

Por último descender el automóvil al suelo y probar con la palanca la efectividad del freno

de estacionamiento.

Por el contrario otros mecanismos de estacionamiento llevan incorporado al final del cable

primario (en el ancla) el sistema de ajuste o reglaje de los juegos propios del sistema, como es

el caso que se aprecia en la siguiente figura 48.

El ajuste se realiza a través de la tuerca que se observa en el esquema la cual acortará el cable

primario. Al ajustar el dicho cable el recorrido de los dientes de la palanca del freno de mano

debe ser de 4 a 6 dientes de este modo el ajuste será correcto.

48

Page 49: MARCO TEÓRICO

Fig. 48. Sistema de ajuste al final del cable primario

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Page 50: MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO III

1. MANTENIMIENTO PREVENTIVO.-

Es recomendable realizar un control del sistema de frenos, ya que no podemos correr el

riegos de que estos nos fallen.

Para un buen funcionamiento de los frenos debe verificarse completamente una vez al año

o cada 20.000 kilómetros

Esta revisión comprende:

Verificar el estado de la bomba de freno y los bombines de rueda que no presenten

síntomas de agarrotamiento ni fugas de líquido.

Revisar del desgaste de las pastillas y zapatas de freno, los tambores y los discos.

Verificar el buen funcionamiento del servofreno.

Revisar que el nivel del líquido de frenos se mantenga en el nivel adecuado y

sustituirlo según las especificaciones del fabricante.

Comprobar la eficacia del freno de estacionamiento y engrasar sus partes.

2. AVERÍAS Y REPARACIONES

La gran mayoría de averías que puede presentar el sistema de frenos son de fácil

localización, siempre y cuando se conozca a fondo su funcionamiento para encontrar la

causa que produce la irregularidad.

Entre los síntomas mas frecuentes tenemos:

2.1 EL AUTOMÓVIL FRENA POCO O APENAS FRENA. Causas y soluciones

2.1.1 Poca cantidad del líquido de frenos.- Verificar el nivel del líquido de frenos en el

depósito y comprobar si existe fugas en los conductos, cilindro principal y cilindro de

ruedas.

2.1.2 Pastillas y forros desgastados.- Se comprueba cuando al frenar se produce un chirrido

y el pedal recorre una distancia mayor debido a que las guarniciones de los forros

casi han desaparecido, produciendo el rozamiento directo de este con los discos y

tambores. Se recomienda que los forros se sustituyan inmediatamente.

2.1.3 Tambores y discos deteriorados.- Al estar desgastadas sus superficies, estas presentan

ranuraciones ofreciendo menos agarre a las guarniciones con lo que disminuye la

efectividad de frenado. El desgaste se verifica pasando el dedo sobre dichas

superficies.

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Page 51: MARCO TEÓRICO

Se debe rectificar los tambores y discos de acuerdo con las especificaciones del

fabricante.

2.1.4 Agarrotamiento de los pistones.- Los pistones de las pinzas y bombines de freno

pueden agarrotarse por la acumulación de pasta formada por la grasa y el polvo,

impidiendo su desplazamiento para aplicar y desaplicar las zapatas.

Su reparación basta con una limpieza afondo y la reposición de juntas y retenes, pero

en casos extremos hay que cambiar la pinza y los pistones..

2.1.5 Mal funcionamiento del servofreno.- Si este elemento está deteriorado se notará que el

pie requiere mayor esfuerzo para efectuar la frenada, la cual será deficiente. Se

recomienda realizar una inspección minuciosa del mismo.

2.1.6 Cilindro maestro en mal estado.- Se constata al revisar el nivel de líquido de frenos en

el depósito. Se recomienda comprobar si existe fugas en el cilindro maestro y verificar

sus juntas y ajuste del mismo.

2.2 EL AUTOMOVIL SE VA DE LADO.- Causas

2.2.1 Neumáticos con baja presión.- Es importante que los neumáticos de un mismo eje

trabajen a un igual valor de presión, caso contrario si uno de ellos tiene diferente

presión provocará un desequilibrio en el agarre de la goma al momento de la frenada.

Se recomienda también que los neumáticos sean de la misma marca y que su estado de

desgaste sea parejo.

2.2.2 Mal asentamiento de las pastillas y zapatas.- Se produce después del cambio de los

mismos, estos aun no se han acoplado debidamente en los tambores y discos, de tal

modo que la frenada no resulta uniforme en todas las ruedas. Se tendrá que esperar al

menos 100 Km. para obtener una eficaz frenada.

2.2.3 Grasa entre pastillas y disco.- Al hallarse grasa entre los discos y pastillas, la

superficie de frenada se vuelve muy deslizante y el efecto de freno desaparece.

La solución es comprobar que no exista grasa en estas superficies para lo cual se

procederá a su desmontaje y limpieza. Este inconveniente también se presenta en los

frenos de tipo tambor.

2.2.4 Mala alineación de las ruedas.- También es un factor que provoca una frenada

irregular . Hay que verificar que la alineación sea correcta.

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Page 52: MARCO TEÓRICO

2.2.5 Ajuste desigual de los frenos.- Sucede en los frenos de tambor que no poseen

mecanismo de autoajuste, razón por la cual el ajuste suele ser incorrecto especialmente

entre los frenos de un mismo eje. Revisar el ajuste para que el frenado se reparta por

igual entre ambas ruedas.

2.3 PEDAL BAJO.- Causas

2.3.1 Falta de líquido de frenos en el circuito.- Comprobar el nivel de líquido en el depósito

o revisar que no existan fugas en los componentes del sistema.

2.3.2 Presencia de aire en el circuito.- El aire repartido en el circuito se comprime

originándose una perdida de presión, está falta de presión limita que los pistones

empujen a las zapatas contra el tambor y el automóvil tardará en frenar. El aire del

circuito debe eliminarse por medio del sangrado. Si el problema persiste es porque tal

vez existe una entrada de aire al circuito por lo que se deberá revisar todo el sistema.

2.3.3 Liquido inadecuado.- Se recomienda utilizar el líquido para frenos manda el fabricante.

2.4 LOS FRENOS HACEN RUIDO AL FRENAR.- Causas

2.4.1 Guarniciones completamente desgastadas.- Al estar desgastadas se escucha un

chirrido molestoso porque el frenado se efectúa entre el acero del soporte de la

guarnición y el acero del disco y tambor, produciéndose un rapidísimo desgaste entre

ambas piezas.

2.4.2 Uso de guarniciones inadecuadas.- Se deben usar las guarniciones establecidas por el

fabricante ya que estas cumplen características para un frenado óptimo.

2.4.3 Mal estado de los discos y tambores

2.4.4 Impurezas entre la superficies friccionantes

2.5 AVERÍA EN EL SERVOFRENO

El servofreno tiene gran duración y efectividad y no requiere demasiado mantenimiento,

pero un falló de este se comprueba cuando hay que aplicar demasiada fuerza sobre el

pedal para conseguir el efecto de frenado.

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Page 53: MARCO TEÓRICO

Causas

2.5.1 No llega vació al servofreno.- Se debe verificar que el tubo de alimentación de vacío

este limpio y sin obstrucciones ni aplastamientos. Si soplando se advierte que no pasa

vacío es señal de que está obstruido por lo que se tiene que sustituir la tubería.

2.5.2 El pedal se comporta bien cuando gira en ralentí, pero se endurece en marcha normal.-

La causa es que la válvula antirretorno, esta en mal estado por ello no puede mantener

el vacío en el interior de la cámara del servofreno.

2.5.3 El pedal esta siempre duro.- Posible fuga de la depresión procedente desde el colector

de admisión, la cual será delatada porque se produce un silbido en el cuerpo del

servofreno mientras el motor está en marcha. Se debe sustituir el servofreno.

2.6 MAL FUNCIONAMIENTO DEL FRENO DE MANO

2.6.1 EL FRENO DE MANO NO ACTÚA EN POSICIÓN DE FRENADO.- Causas

Juego excesivo en el cable.- Puede hallarse muy flojo y no permitir que el recorrido de

la palanca sea suficiente para bloquear los freno traseros.

Se debe revisar el tensor del freno de mano y ajustar el cable a la posición correcta.

El cable está dañado o deshilachado.- Comprobar en la parte baja del automóvil que el

cable este en buenas condiciones, si el sistema actúa por medio de varillas, verificar

que este no se haya doblado.

2.6.2 EL FRENO ES MUY DURO AL SER ACCIONADO

Falta de engrase en los cables.- Si los cables y las articulaciones están llenos de

óxido y resecas, se las debe engrasar debidamente.

Zapatas y pastillas desgastadas.- El deterioro de las guarniciones, hace que el

conductor realice anormal sobre la palanca de freno. Verificar el estado de las

guarniciones y cambiarlas si es v necesario.

La palanca no se sostiene en posición de frenado.- Puede ser por la rotura del gatillo

de fijación de la palanca o del trinquete dentado, sobre el cual se desliza el gatillo. Se

deberá sustituir todo el conjunto.

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Page 54: MARCO TEÓRICO

IV. CONCLUSIONES

El informe técnico constituye un aporte teórico que beneficiará a los estudiantes

del campo automotriz.

Ayuda a determinar las averías más frecuentes del sistema de frenos

Permite conocer el funcionamiento de los elementos que componen un

mecanismo de frenos

Establece los procedimientos a seguir al momento de realizar un cambio de

guarniciones.

La realización de este proyecto a contribuido a ampliar mis conocimientos de

forma científica y tecnológica..

V. RECOMENDACIONES

Hacer un mantenimiento periódico del sistema de frenos, por que su seguridad de

depende del estado y funcionamiento del mismo.

Los conductores no deben abusar del freno, porque la aplicación continua de este,

dilata los elementos friccionantes reduciendo la efectividad del frenado,

Si el conductor detecta que el sistema de frenos de su automóvil presenta algún

daño, debe acudir inmediatamente a un taller especializado, donde el personal

calificado le brindará la existencia técnica oportuna.

El mecánico debe conocer que el polvo derivado de los residuos de asbesto o

amianto por la fricción de las guarniciones es cancerígeno y no debe ser

aspirado.

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Page 55: MARCO TEÓRICO

VI. GLOSARIO TÉCNICO

Alabeo.- Torcer, encorvar alguna superficie

Bascular.- Dícese de un cuerpo que puede desplazarse de un lado y a otro respecto de

un eje horizontal.

Caperuza.- Cubierta de la punta o extremo de una cosa

Coeficiente de rozamiento.- Es una constante dependiente de la naturaleza de los cuerpos

que entran en contacto y debe ser menor que la unidad.

Desgaste por abrasión.- Acción y efecto de desgastar por fricción o rozamiento.

Hidroscópico.- capacidad de un liquido para absorber el agua.

Obturar.- Tapar o cerrar una abertura o conducto introduciendo o aplicando un cuerpo.

Ovalar.- Curva de una superficie

Movimiento Axial. Es un movimiento lateral

Perímetro.- Es el contorno de una superficie.

Perímetro.- Es el contorno de una superficie.

Presión por tensión: Es originada por lo general por esfuerzo muscular y trasferida luego

al embolo de freno.

Rozamiento.- Resistencia que se opone a la rotación o deslizamiento de un cuerpo sobre

otro.

Superficie rugosa.- Que tiene arrugas, rayas.

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Page 56: MARCO TEÓRICO

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GUIL , MARTINEZ H. (1995) Manual del Automotriz, Madrid España.

VALLEJO, ZAMBRANO (2002) Física Vectorial , Ecuador.

ARROYO S. J. (1994) Los frenos en el Automóvil, Ediciones Ceac, S.A. España.

HELLMUT G. (1998) Tecnología del Automóvil , 5 edición.

SCHWACH W. ( 1993) Manual Practico del Automóvil , Editorial Reverté,

Barcelona, Buenos Aires.

ABBEY, STAYON ( 1984) Temática Automotriz, España.

VENK, BILLIET, ALLEY (1989) El Automóvil, México

Tipos de investigación http:

wwwgoogle.com.ec

wwwyahoo.com.ec

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Page 57: MARCO TEÓRICO

FRENOS DE CERÁMICA

 Los frenos convencionales de disco no tienen sus días contados, pero desde hace un año se

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Page 58: MARCO TEÓRICO

ha comenzado a instalarse en los automóviles frenos cerámicos, cuyos discos al parecer no

tendrán que ser cambiados nunca.

Este freno fue desarrollado por la compañía de automóviles Porche que desde el año pasado

está montándolos como un equipo opcional en los modelos  911 Turbo.

Los frenos cerámicos se denominan Porsche Ceramic Composite Brake (PCCB), que

básicamente consiste en unos discos cerámicos dotados de conductos de autoventilación. El

uso de este material ofrece una capacidad y una eficacia mayores, marcando un importante

avance en la tecnología de los frenos.

VENTAJAS

Capacidad de repuesta sobre pavimentos húmedos o secos

Posee propiedades antifading,

Estabilidad en la frenada

Menor peso del conjunto y la larga vida de los discos.

Sin embargo la eficiencia en el frenado, según los técnicos de Porsche, no podrá

aprovecharse al máximo hasta tanto no se disponga de compuestos de caucho adecuados en

los neumáticos y de un sistema ABS desarrollado específicamente para este tipo de discos.

Los técnicos augurar un promisorio futuro para los frenos PCCB, pues pueden montarse en el

sistema actual, sustituyendo los discos y las pastillas de freno, sin que sea necesario cambiar

los pistones, el mecanismo de servo u otros componentes del equipo de frenos.

 El sistema PCCB proporciona una frenada más efectiva con un coeficiente de fricción más

alto, una ventaja en caso de una frenada de emergencia, durante la cual no es necesario ejercer

una mayor presión sobre el pedal del freno, ni requiere de ningún sistema de asistencia para

lograr la máxima presión en fracciones de segundo. Esta eficiencia evita los riesgos que se 58

Page 59: MARCO TEÓRICO

corren al efectuar una frenada a fondo con el sistema convencional, pues muchos conductores

pisan al máximo el pedal al iniciar la frenada, pero la reducen en cuanto se activa el ABS, al

creer que se ha logrado la máxima desaceleración.

Fig. 1 Mayor efectividad de frenado

Uno de los mayores enemigos que confrontan los frenos es la alta temperatura, lo cual no

afecta los frenos PCCB. En la prueba “antifading”de Porsche (fin 2), en la que se realizan 25

frenadas consecutivas desde el 90% de la velocidad máxima hasta los 100 kilómetros por

hora, con una relación de desaceleración establecida de 8 m/sª. Después de la undécima

frenada el coeficiente de fricción se mantiene en 0.45, una estabilidad que puede ser decisiva

cuando se viaja a altas velocidades y si es necesario detener totalmente el automóvil. Esta

condición marca una diferencia notoria con los frenos convencionales, cuya efectividad

disminuye a medida que aumenta la temperatura de los discos, lo cual debe ser compensado

con una mayor presión sobre el pedal.

Tanto en las pruebas como cuando se bajan empinadas montañas o se participa en

competencias automovilísticas, los discos cerámicos llegan a alcanzar temperaturas de hasta

800 grados, pero el calor se soporta sin mayores fatigas, pues los discos se “hornean” a más

de 1.700 grados. Bajo estas condiciones los discos de fundición se dilatan y su superficie se

ondula, impidiendo que las pastillas de freno se apoyen completamente sobre la superficie de

los discos, provocando vibraciones en el volante, lo cual reduce el confort durante el manejo,

pues las vibraciones se extiende hasta el tren delantero, provocando una sensación de

desequilibrio.

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Page 60: MARCO TEÓRICO

Fig. 2 Los frenos cerámicos soportan altas temperaturas

 Así mismo, los discos cerámicos soportan tan altas temperaturas debido al bajo peso de su

material, que dispersa de un modo más eficaz el calor acumulado, y a los conductos de

autoventilación envolventes de máxima eficacia en la ventilación interior, que es reforzada en

las superficies de roce con la incorporación de taladros transversales, con lo cual se asegura

un frenado más eficiente sobre pavimentos mojados que con los frenos convencionales, lo que

se debe en parte a la alta densidad del compuesto de fibra orgánica, que no absorben tanta

humedad como los sistemas convencionales. Porsche aplica en el sistema de frenos cerámicos

el mismo diseño, más evolucionado, de los discos metálicos perforados.

Esta patente capitaliza las leyes físicas: la aplicación de los frenos en una carretera mojada

hace que la humedad acumulada entre el disco y el forro de las pinzas se evapore de forma

instantánea, lo que provoca una fina capa de vapor de agua entre ambos elementos de fricción

que impide que el freno actúe con la máxima eficiencia, pero ello ha sido superado con los

discos de frenos perforados (Fig. 3), pues la aberturas hacen que se disperse el vapor de agua,

de tal forma que los cilindros pueden transmitir a las pinzas toda la fricción que pueden

aplicar sobre los discos.

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Page 61: MARCO TEÓRICO

Fig. 3 Disco de freno perforado

En las ruedas delanteras los frenos tienen pinzas de seis cilindros y en las traseras la ya clásica

disposición de cuatro pistones, los cuales son de diferentes diámetros para compensar el

desgaste tangencial oblicuo.

Una pieza termoaislante, cuyo factor de aislamiento es 2.5 veces más alto que el del titanio

utilizado en los monoplazas de Fórmula 1 – ubicada entre las pastillas y los cilindros de cada

pinza, evita que las altas temperaturas lleguen hasta la liga de frenos. Las pinzas de aluminio

utilizan el tradicional diseño “monobloc” de Porsche, con las pastillas montadas con pernos

para prevenir la corrosión y la línea de conexión montada en el exterior para mantener el

líquido de frenos a la temperatura adecuada.

Fig. 4Pinza de frenos con 6 cilindros

  Pese a que los discos cerámicos utilizados en el sistema de frenos del 911 Turbo 350 mm

son mas grandes que los de fundición 330 mm , pesan 50% menos, debido a la menor

densidad del material, lo que hace que el tren de rodaje pese 16,5 kilos menos.

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Page 62: MARCO TEÓRICO

 Debido al sofisticado proceso de fabricación de estos discos, la producción de los mismos ha

sido encomendada a la firma SGL Carbón, ubicada en Mitiguen, Alemania. Esta empresa

cuenta con una experiencia de más de cien años en los procesos de horneado de materiales a

altas temperaturas. Su tarea va desde la selección de la fibra de carbono que se utiliza en el

compuesto de la fibra con carburo de silicio hasta el acabado final de los discos. El proceso

comienza con una mezcla en cantidades exactas de fibra de carbono y polímeros líquidos,

entre ellos resinas, que forman un compuesto similar a un pegamento de fibra de carbono, que

en moldes que ya tienen las forma de los discos incluyendo los circuitos de ventilación

interiores, es sometida a una compresión térmica, que provoca el endurecimiento del

polímero. Estos discos de fibra de carbono pasan a un horno de pirólisi, donde los

componentes polímeros se transforman en carbono, durante esta cocción a más de 1.000

grados en una atmósfera de nitrógeno. Así se obtienen discos de fibra de carbono similares a

los usados en la Fórmula 1.

Luego se pasa a la fase de silificación. La cantidad de silicio a aplicarse en el horno de alto

vacío debe ser exacta, y se trata a una temperatura que supera los 1.420 grados, para llegar al

punto de fundición de este material. A esta temperatura el silicio fluye como el agua y es

absorbido por el disco de carbono como si fuera una esponja. Una vez frío, el disco es tan

duro como el diamante, ofreciendo una alta resistencia a los impactos.

Fig. 4 Fabricación de los discos

Estos discos son inmunes a la corrosión, por lo cual los componentes metálicos que incorpora

Porsche en este sistema de frenos son de acero inoxidable. Con una duración que se estima

supera los 300 mil kilómetros, quizás haya que cambiar primero de automóvil que de

discos de frenos.

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Page 63: MARCO TEÓRICO

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ORD ACTIVIDADES Sep Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar Abril Mayo Junio Julio

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Page 64: MARCO TEÓRICO

1.

Diagnóstico

2. Diseño del

proyecto

3. Planteamiento

problema

4. Recopilación

bibliográfica

5. Desarrollo del

tema

6. Marco Teórico

Investigación de

datos.

7. Presentación del

segundo

borrador

8. Presentación del

proyecto

9. Defensa del

proyecto

Pasos de desmontaje 1. Manguera flexible de freno 2. Perno de fijación 3. Conjunto de pastillas4. Broche, de pastilla

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Page 65: MARCO TEÓRICO

5. Conjunto calibrador6. Ménsula soporte7. Conjunto de disco y cubo delantero

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