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lunes, 24 de abril de 2017

transmision y frenos del automovil

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En los automóviles convencionales sólo dos de las cuatro ruedas que tiene transmiten el movimiento, es decir, sólo dos ruedas son “motrices”. Son precisamente estas ruedas motrices las que están acopladas al motor mediante la cadena de elementos que constituyen la transmisión.

En los vehículos de tendencia más moderna suelen ser motrices las ruedas delanteras, pero no siempre esto es así, y hasta hace bien poco lo habitual era que las traseras fueran las ruedas motrices. Aún circulan por nuestras carreteras los llamados automóviles de tracción posterior. Todavía son muchos los fabricantes que consideran la tracción trasera como ideal y perdura la vieja polémica entre ventajas e inconvenientes de la tracción trasera; lo cierto es que cada día son más los vehículos fabricados con tracción delantera.

En lo que casi todo el mundo está de acuerdo es en que la situación óptima para la ubicación del motor es la parte delantera del coche; por lo tanto podemos establecer tres posibilidades:

- Motor en la parte delantera y tracción delantera.

- Motor en la parte delantera y tracción trasera.

- Motor en la parte de atrás y tracción trasera.

La configuración en la que el motor estaría en la parte trasera y la tracción fuera delantera está absolutamente descartada.

En un automóvil de tracción trasera y motor delantero hace falta un árbol de transmisión que una el conjunto motor-embrague-caja de cambios al cuarto elemento: el puente posterior. Suele ser característico de este tipo de automóviles el “puente”, que recorre todo el habitáculo en el centro en sentido longitudinal y que todo el mundo recuerda aunque cada día va quedando menos coches de este tipo.

En el puente posterior, además del engranaje reductor que recibe el nombre de grupo cónico porque se trata de un “piñón” de ataque de forma cónica frente a una corona, ambos de dientes helicoidales, encontramos un curioso juego de engranajes dispuestos vertical y horizontalmente en forma planetaria, que recibe el nombre de diferencial y mediante el cuál se logra el necesario efecto de que las ruedas interiores al tomar una curva el vehículo recorran menos espacio que las exteriores, consiguiendo así un comportamiento en curva muy superior y exento de movimientos deslizantes extraños.






Es importante resaltar la importancia que tiene el diferencial en los automóviles. Si no dispusieran del citado elemento, las ruedas del eje tractor tendrían que girar las dos a la misma velocidad, velocidad que vendría impuesta por la cadena de transmisión. Esto que en principio no parece ningún problema sí que lo es, ya que a la hora de circular en curva la rueda que fuera por el exterior tendría que recorrer una distancia mayor que la que va por dentro de la curva, este efecto haría que la rueda que circula por el exterior de la curva deslizara, con los consecuentes efectos negativos de desgaste de rueda, falta de control sobre el vehículo…

Con el diferencial se consigue evitar este deslizamiento, ya que dicho mecanismo permite a las ruedas del eje tractor girar a distinta velocidad. De este modo al llegar a una curva la rueda que va por el exterior puede girar más rápido que la va por el interior, recorriendo de este modo una distancia mayor.

Por último, el conjunto grupo cónico diferencial (que se puede llamar “puente trasero”) está unido a las ruedas mediante palieres o semiejes. Todas las ruedas de un automóvil no sólo tienen un movimiento circular que produce el desplazamiento del automóvil, sino que tienen una serie de movimientos oscilantes, en función de las irregularidades de la carretera, movimientos que regula el sistema de suspensión. Como el puente trasero va enlazado al bastidor por medio de las ballestas sus oscilaciones hacen que el árbol de transmisión no esté siempre en exacta prolongación con el secundario de la caja de cambios, sino que formará ángulos variables aunque siempre próximos a los 180º. Por este motivo se necesitará un tipo de elemento que sea capaz de unir dos ejes que se cortan en el espacio formando un ángulo, y de transmitir potencia a través de dicha unión. Estos elementos son las juntas universales, que permiten transmitir el giro sin dificultad, y además permiten compensar las diferencias de distancia o longitud que las oscilaciones producen entre el engranaje trasero y la caja de velocidades. Las juntas universales son de dos tipos: Flexibles y Cardan.


Hay otro problema que nos surge si queremos que las ruedas motrices sean las delanteras (que en todas las configuraciones son las directrices) El problema consiste en que además de transmitir la potencia al suelo mediante su giro, han de tener un movimiento vibratorio para absorber las imperfecciones que puedan existir en el terreno. Además de esto, tienen que ser capaces de girar alrededor del eje vertical un determinado ángulo para variar la dirección de movimiento del vehículo. El problema se soluciona con la utilización de las denominadas juntas homocinéticas o trócolas, que son capaces de permitir a las ruedas todos estos grados de libertad a la vez que se les está transmitiendo potencia.



Esta es, en síntesis, la transmisión: Un conjunto de órganos, formado cada uno de los cuáles por varios elementos, que permiten el desplazamiento final del automóvil, partiendo del giro que produce el motor.



Elementos de la transmisión

Se va a proceder ahora a explicar un poco cada uno de los elementos que componen la cadena de transmisión.

??Embrague: Conjunto de piezas que permite conectar o desconectar el motor de la caja de cambios para que sea posible llevar a cabo un cambio de marchas, así como la puesta en movimiento del automóvil. Al apretar con el pie el pedal del embrague se está desembragando, es decir, separando los elementos del embrague, quedando la caja de cambios desconectada del motor. El cigüeñal y el eje de entrada a la caja de cambios quedan desacoplados. Tras haber cambiado de marcha se va soltando paulatinamente el pedal del embrague de modo que se comienza a transmitir potencia al eje tractor con la nueva relación de velocidades.

??Caja de cambios: Conjunto de engranajes, generalmente cuatro y uno de retroceso, que posibilitan variar el giro del motor (y, por lo tanto, su potencia) sin necesidad de alterar la velocidad real del automóvil. Hay dos tipos de cajas de cambios: la manuales y las automáticas. En las primeras es el propio conductor el que ha de seleccionar en cada momento el esfuerzo de tracción que necesita el vehículo para el tipo de trabajo que tiene que hacer, es decir, para mantener un determinado ritmo de marcha o para vencer las dificultades que pueda presentar la ruta seguida. En el segundo caso, cuando la caja es automática, dispone de los mecanismos precisos para que, sin la intervención del conductor, se vayan produciendo las alteraciones precisas en los engranajes para que el ritmo de marcha se mantenga.




Árbol de transmisión: (no siempre es necesario). Es la conexión entre el conjunto motor-embrague-caja de cambio y las ruedas motrices posteriores, encargadas de proporcionar la tracción trasera (en caso de que sea esta la configuración elegida). Los vehículos que tienen tracción delantera con motor también delantero o tracción trasera, pero con motor atrás, no precisan árbol de transmisión. Éste es necesario únicamente cuando el motor y las ruedas motrices no están en el mismo lugar del vehículo

?Puente trasero: Lo forman un conjunto de engranajes que reducen la velocidad de giro a una inferior, junto con otro dispositivo también de engranajes que permite que las dos ruedas de tracción realicen en las curva distintos recorridos. Cumple, por lo tanto, dos funciones principales: Por un lado conseguir reducir la velocidad de giro que es transmitida a las ruedas; y por otro, que las ruedas del eje tractor no giren a la misma velocidad en las curvas.

??Juntas homocinéticas: Acoplamiento entre dos elementos giratorios (palier y rueda) cuyos ejes de giro tienen necesariamente que formar un ángulo, ya que las ruedas, además de un movimiento de rotación, tienen otro de oscilación en sentido vertical producido por las irregularidades de la carretera.

??Palieres o semiejes: ejes que unen el puente posterior a las ruedas, enlazados mediante juntas homocinéticas, y transmisores en última instancia del giro del motor a las ruedas.

Aunque lo habitual en los automóviles de turismo es que la tracción sea únicamente a dos de las ruedas (delanteras o traseras), los llamados “todo terreno” cuentan también con un mecanismo que les permite convertir en tractoras las cuatro ruedas. Lo normal en este tipo de vehículos es que no utilicen esa posibilidad en todo momento y que, en situación de circulación normal, lo hagan con la tracción trasera. Únicamente se emplea la tracción a las cuatro ruedas cuando las dificultades del terreno así lo exigen.

Cajas de cambio automáticas

 En este apartado no pretendemos hablar en profundidad sobre el tema de cajas de cambio automáticas pues esto daría para un trabajo entero, pero sí comentar algunas de las características que las diferencian de las cajas automáticas manuales, de las que hemos hablado anteriormente.

 El elemento fundamental de una caja de cambios automática es, sin duda, el convertidor de par. Este tipo de dispositivos se basan en principios hidrodinámicos para amplificar el par de entrada a cambio de reducir la velocidad.

 El convertidor de par no es más que un embrague hidráulico con algunas modificaciones.  El embrague hidráulico basa su funcionamiento en la transformación de energía mecánica en  hidráulica y viceversa.

 Estos embragues están formados por una bomba centrífuga y una turbina. El motor hace girar a la bomba con lo que la energía mecánica de giro del eje del motor se transforma en la bomba en energía hidráulica. El fluido que ha sido impulsado por la bomba incide sobre los álabes de la turbina que va fijada al eje de la caja de cambios.

 Una vez que se ha explicado el funcionamiento del embrague hidráulico, podíamos decir que un convertidor de par es un embrague en el que colocamos un estator entre la bomba y la turbina. Este estator tiene como misión recoger el aceite que llega de la turbina y darle una orientación para que la incidencia sobre los álabes de la bomba sea óptima, requiriendo así un par motor menor para mover el automóvil.


CAJA DE CAMBIOS SEMIAUTOMÁTICA

Se trata de un sistema en el que la función del embrague es encomendado a un sistema electrónico de gestión, que a su vez comanda un sistema hidráulico de mando de la palanca de desembrague. En el dibujo se aprecia la disposición en la que el mecanismo de embrague convencional, la palanca de desembrague (conventional clutch and manual gearbox), es accionada por un cilindro hidráulico (clutch release cylinder and travel sensor), que recibe la presión del grupo hidráulico gobernado por una electroválvula de control (hyrdaulic power unit and control valve), que recibe los impulsos de mando del calculador electrónico (electronic control module), el cual, a su vez, toma señales de referencia de la posición de la palanca de cambios y del pedal del acelerador, así como del régimen motor y velocidad del vehículo.




Cuando el vehículo está parado y el interruptor de encendido desconectado, el embrague se encuentra siempre en la posición de embragado, independientemente de si el cambio se encuentra con una velocidad metida o en punto muerto. Con una velocidad metida no es posible el arranque del motor. Si se acciona la palanca de cambio para llevarla a la posición de punto muerto, un captador de esfuerzo situado sobre la palanca envía una señal al calculador que acciona el embrague permitiendo sacar la velocidad para poder arrancar el motor. Cuando se activa el interruptor de encendido, el sistema se inicializa y advierte al conductor mediante una señal sonora si está metida alguna velocidad. Al mismo tiempo, pone en funcionamiento el grupo generador de presión hidráulica para alcanzar el valor conveniente de la presión de mando. Con el vehículo en marcha, cuando el conductor acciona la palanca del cambio para seleccionar la primera velocidad, el captador de esfuerzo de la palanca envía al módulo electrónico la correspondiente señal y es activado el embrague permitiendo la selección de esta marcha. En esta situación, el arranque del vehículo se produce automáticamente al acelerar, realizándose la operación de embragado progresivamente en función de la posición del acelerador y de la respuesta del motor (subida de régimen). Si el conductor selecciona una marcha inadecuada para el arranque, se produce un pitido de advertencia.

Con el vehículo en marcha, cuando el conductor inicia la maniobra de cambio de relación, ejerciendo un leve esfuerzo sobre la palanca del cambio y levantando el pie del acelerador, el calculador recibe ambas señales que producen el desembrague. Una vez introducida la nueva relación, el captador de posición del selector de marcha envía una señal al calculador que autoriza el embragado al acelerar. Esta acción de embragado se produce a una velocidad que depende de las velocidades del motor y del vehículo, de manera que en los cambios ascendentes se realiza rápidamente, mientras que en los descendentes la maniobra es más lenta. En el momento de detener el vehículo, el sistema desembraga al descender la velocidad por debajo del régimen correspondiente al ralentí, permaneciendo el motor desembragado, con independencia de la posición de la palanca de cambio, hasta que sea accionado el acelerador. La gestión electrónica de este tipo de embrague mejora considerablemente las prestaciones y manejo del cambio con respecto al sistema convencional, disminuyendo el desgaste normal del disco de embrague que se produce en las maniobras de embragado, y evitando el uso abusivo de algunos conductores sobre el sistema de embrague.

CAMBIO AUTOMÁTICO POR VARIADOR CONTINUO (CVT)

 Las cajas de cambios explicadas anteriormente tienen un número finito de relaciones de cambio. Mientras más relaciones de cambio se tenga, mejor se aprovechan las prestaciones del motor térmico. El cambio automático por variador continuo tiene una variación continua de la relación de cambio, es decir, infinitas relaciones de cambio. Sean dos discos cuyos ejes son perpendiculares y que ruedan uno sobre otro (ver figura). Si se varía el radio del disco grande sobre el que el disco pequeño gira, se consigue variar la relación entre sus velocidades angulares. Si se conecta el disco pequeño al motor y el grande a las ruedas ya se tiene una caja de cambios cuya relación de cambio puede variar de manera continua. Al llevar a la práctica esta idea surgen dos problemas: las grandes cargas que deben soportar ambos discos que les da una eficacia menor del 50% y el desgaste no uniforme que sufre el disco grande. Sin embargo, la técnica actual permite solucionar dichos problemas y fruto de ello es la tranmisión Taurotrak. Aunque la idea anterior consigue una transmisión que varía continuamente la relación de marcha, cuando se habla de CVT suele ser más habitual referirse a un sistema formado por dos poleas de diámetro variable unidas mediante una correa metálica. En función de las condiciones de marcha del vehículo y de los requerimientos de la conducción, el diámetro de las poleas varía y con ello se logra un número de marchas infinito, es decir, una variación continua en la relación de marcha.




El giro del motor es transmitido a las ruedas a través de dos poleas llamadas primaria, la del motor, y secundaria, la del eje de las ruedas. Cada polea está formada por dos troncos de cono cuya separación puede variarse. En la primaria unas masas de inercia controlan la separación de los discos por la fuerza centrífuga y en la secundaria un muelle los mantiene unidos una distancia que depende del diámetro que tengamos en la polea primaria. Cuando el eje primario gira las masas tienden a separarse del eje debido a la fuerza centrífuga, esto hace que se junten los discos de la polea primaria y el diámetro que describe la correa aumenta (ver figura superior). Como la longitud de la correa es constante, al aumentar el recorrido por la polea primaria, la polea secundaria disminuye su diámetro separándose los discos y comprimiendo el muelle. A medida que el eje gira más rápido, las masas tienden a separarse más del eje y comprimir más los discos del primario, aumentando su diámetro y disminuyendo el del secundario. Así se consiguen infinitas relaciones de marcha, minimizando las variaciones de régimen del motor. Cuando el vehículo está parado el resorte mantiene juntos los discos de la polea secundaria con lo que se consigue que el diámetro de la polea sea el máximo y, por consiguiente, que el diámetro de la primaria sea mínimo, con esta relación de diámetros se consigue mucho par en el eje secundario. Una vez que está en marcha el vehículo, las masas de inercia de la polea primaria empujan a los discos obligando a estos a cerrarse con lo que el diámetro de la polea aumenta y el del secundario disminuye. Con esta nueva relación de diámetros se consigue una mayor velocidad de giro en el secundario. Con esto se consigue una relación adecuada de parvelocidad en el eje secundario, el de las ruedas, esto es, a velocidades pequeñas se le suministra el máximo par para esa velocidad, y en los demás casos se trata de ofrecer capacidad de alcanzar la máxima velocidad posible. Si la fuerza centrífuga tuviera que superar continuamente la fuerza del resorte por sí misma, se requeriría un régimen demasiado elevado del motor y potencia, o más combustible. Para economizar combustible la fuerza centrífuga es asistida por el vacío del motor. Así, la influencia de los contrapesos centrífugos puede ser asistida o contrarrestada. Cuando el vacío de motor favorece la fuerza centrífuga de las masas se consigue que los discos de la polea primaria se junten más de lo que se juntarían sin este efecto o lo que es lo mismo, un mayor diámetro; se obtiene una relación de supermarcha que permite mantener la misma velocidad con un menor par motor. Cuando se pisa el freno, el vacío del motor se opone a la fuerza centrífuga de las masas y se consigue que los discos de la polea primaria se junten menos de lo que lo harían sin este efecto (menor diámetro). Se consigue una relación más baja de diámetros y así el motor contribuye a la acción de frenado (freno motor). Otra opción para desplazar la polea primaria es mediante actuadores oleohidráulicos en vez de mediante la fuerza centrífuga. Aunque las poleas sean la clave de estas cajas de cambio, no hay que olvidar que también tienen otros elementos. Antes de la caja se necesita un embrague hidráulico o magnético. Además, la caja puede disponer de un tren de engranajes paralelos con sincronizador para conseguir dos desmultiplicaciones en el eje de salida (el desarrollo más corto se utilizará para recorridos de montaña y retenciones del motor). Para conseguir la marcha atrás hay que acoplar un tren adicional que invierta el sentido de giro.
Este tipo de cambios no ha avanzado mucho en los últimos años por su limitación para transmitir grandes pares. Esto los ha relegado a coches de poca potencia y destinados principalmente al uso urbano, como el Nissan Micra y el Lancia Y.

ANÁLISIS DE CAJAS DE CAMBIO COMERCIALES

Tendencias actuales en cajas de cambio automáticas Actualmente el 80% de las transmisiones europeas son manuales, mientras que en América y Japón prácticamente el 100% son automáticas. ¿A qué razones responde esta discrepancia? Fundamentalmente son tres las desventajas de las transmisiones automáticas: 1. Son un 80% más caras. 2. Su funcionamiento es menos eficiente desde el punto de vista del rendimiento y del consumo. 3. El conductor no tiene pleno control sobre el vehículo. Así y todo, en unos diez años se prevé que el 36% de los coches funcionen con transmisiones automáticas, ya que facilitan la conducción (aunque también le restan encanto) y además se está mejorando el aspecto del consumo. En la línea del consumo o la eficiencia, puede decirse que las CVT consiguen rendimientos mecánicos cercanos al 90%. Es un valor menor que el de las manuales, pero la conducción es más sencilla. Quizá la solución más conveniente desde el doble punto de vista de la facilidad de manejo y el rendimiento es el de las transmisiones semiautomáticas. Además, las diferencias de construcción entre las cajas semiautomáticas y las manuales son mínimas y por tanto las fábricas de coches pueden conseguir esta evolución con una baja inversión inicial. De hecho, un ejemplo de ello lo tenemos con uno de los Twingos de la Renault. En otro orden de cosas, debe señalarse que la vida para la que se diseñan las transmisiones de los automóviles ha crecido de 200.000 a 300.000 km en los últimos 25 años. Esto ha sido posible gracias al desarrollo de materiales y lubricantes que mejoran significativamente los desgastes y los calentamientos. También han contribuido a ello las potentes técnicas de diseño y cálculo actuales, que permiten cuidar ya desde las etapas de diseño aspectos como el ángulo de presión y la geometría del diente para mejorar la relación de contacto entre dientes. Una alta relación de contacto reduce las vibraciones y el ruido y proporciona un mejor reparto de carga entre los diferentes dientes.

Clasificación de las cajas de cambio comerciales

La variedad de la oferta de cambios no manuales es tal, que conviene hacer una pequeña clasificación: • Cambio semiautomático: no hay convertidor de par, sino un embrague y una palanca convencionales, aunque no hay pedal de embrague. Un sensor en la propia palanca de cambios y otro en el acelerador detectan la intención del conductor de cambiar de marcha, y mandan una señal que controla el embrague (ver apartado 7). Ejemplos: en la Clase A de Mercedes, Twingo Easy y Sensonic de Saab. • Cambio automático por variador continuo (CVT): ver apartado 8. • Cambios automáticos: con convertidor de par y trenes epicicloidales. Hay de tres tipos: • Sencillos: sólo hay que seleccionar la posición D en la palanca y conforme a una ley preestablecida el cambio selecciona una marcha superior al subir de un régimen determinado, y una inferior al bajar de otro régimen.

 Con control electrónico y varios programas de funcionamiento:

 uno deportivo en el que se estiran las marchas, uno económico en el que se busca siempre la relación más larga y otro llamado "invierno" que selecciona la segunda para arrancar evitando las pérdidas de tracción. Ejemplo: en la clase A de Mercedes. • Inteligentes o adaptativos. En vez de programas fijos, un ordenador analiza las condiciones de la carretera y el estilo del conductor en base a los datos recogidos por distintos sensores. Una vez procesados, el ordenador memoriza estos datos y selecciona la secuencia de cambios más lógica en función de lo que va almacenando. Ejemplos: INVECS-II de los Mitsubishi Carisma y Galant, cambio DSP del Volkswagen Passat.

Además hay cambios que combinan varios de los antes mencionados dependiendo si se usan en su modo manual o automático: • Automático secuenciales: pueden ser como el Tiptronic de Audi o el Steptronic de BMW que pueden funcionar como automáticos adaptativos o secuenciales5 o como el Autostick de Chrysler que combina un cambio automático electrónico con uno secuencial. El Tiptronic también lo usan: Porsche en sus modelos 911 y Boxster, y el Honda Prelude. • Softip del Smart: tiene un embrague automático. Puede funcionar metiendo manualmente las marchas como en uno secuencial o en modo automático con tres programas.

SISTEMA DE FRENOS

Análisis y descripción serán efectuadas bajo la perspectiva del sistema: “Frenos Hidráulicos” correspondiente a un sistema convencional, sin perjuicio de la referencia pertinente a los otros sistemas de freno. Es el sistema del vehículo encargado de transformar la energía del móvil en movimiento en calor, por medio de la fricción entre los elementos de frenado y disipar este calor a la atmósfera.


Tiene por función conseguir por medio de sus componentes, desacelerar gradual o rápidamente el desplazamiento del móvil para conseguir su detención parcial o total, según sean las necesidades en la conducción.


FRENO DE COCHE

CLASES  DE  FRENOS USADOS EN UN VEHÍCULO 

Tres son las clases de frenos más comúnmente usados en vehículos:    Freno de servicio 

Es el freno comúnmente usado para contener o detener la marcha del vehículo. Normalmente la fuerza de frenado será aplicada por el conductor sobre un pedal de freno. 

Freno de estacionamiento

Es el sistema de frenado independiente del freno de servicio, que es usado para dejar inmovilizado un vehículo al estar estacionado. Normalmente la fuerza de frenado es aplicada por el conductor sobre una palanca o bien sobre un pequeño pedal predispuesto para este fin.

Freno de emergencia

Es un sistema de freno separado del  freno de servicio, este sistema de emergencia es de actuación automática al existir un fallo en el sistema de servicio, o bien puede ser aplicado por un mando que equipa al vehículo con este fin específico.

TIPOS DE SISTEMAS DE FRENO

Freno por el Motor

Consiste en aprovechar la resistencia al giro que opone el motor, por su compresión, al ser arrastrado desde las ruedas motrices  impulsado por la inercia del vehículo en movimiento. En vehículos pesados se consigue mejorar este sistema obstruyendo momentáneamente el sistema de escape.

 Freno Mecánico

Consiste en el comando mecánico de los elementos de roce para conseguir el frenaje. Este comando puede ser de dos tipos:

1. Comando mecánico por medio de piolas

Se consigue hacer actuar los elementos de roce, trasmitiendo la fuerza de aplicación a través de piolas de acero. Ej. Frenos para estacionamiento.

2. Comando mecánico por medio de varillas metálicas

Se consigue hacer actuar los elementos de roce, trasmitiendo la fuerza de aplicación a través de varillas de acero. Ej. Frenos para estacionamiento, aplicación de elementos en sistemas neumáticos.

  Frenos Hidráulicos

Consiste en la transmisión por medios hidráulicos del esfuerzo de frenaje aplicado al pedal de frenos, para hacer actuar a los elementos de frenado.

  Frenos Asistidos o Servofreno

Es un sistema de frenos hidráulicos al que se le ha proporcionado una ayuda para aliviar el esfuerzo del conductor, consiguiendo una mayor fuerza de aplicación. Puede ser Servofreno por vacío  que es el tipo más usado, o bien del tipo Servofreno por presión de aire, para vehículos pesados.(bomba x motor y líquido a cilindro con aire sale a presión) 

  Frenos Neumáticos

Sistema de frenos que para trasmitir la fuerza de frenado aplicada al pedal de freno, ocupa aire comprimido a una presión determinada, la que actúa sobre los elementos de frenaje

  Frenos  Eléctricos

Según la forma de aplicar a electricidad se pueden distinguir dos tipos de sistema de frenos eléctricos: 

1. Freno eléctrico


Consiste en hacer actuar los elementos de frenaje por medio de la aplicación proporcional de  un actuador (selenoide ). Esta proporcionalidad se logra  dosificando la corriente (magnitud de la electricidad que determina la intensidad, medida, Ampare.) por medio de una resistencia eléctrica.

2. Ralentizador eléctrico

Este sistema es como un generador eléctrico que para hacer actuar los campos magnéticos ocupa     grandes cantidades de energía proporcionada por el impulso del vehículo, haciéndolo frenar.

Este  dispositivo puede estar aplicado a las ruedas, al cardán u otro eje conectado a las ruedas del vehículo( Dínamo bicicleta, motores de tracción en trenes, camiones de minería).

COMPONENTES GENÉRICOS DEL SISTEMA DE FRENOS

Todos los sistemas de freno consideran en su construcción los mismos componentes genéricos diferenciándose solo en elementos de forma y características especiales de acuerdo a su sistema y tipo  a saber:

 Elemento de aplicación de la fuerza de frenado.  Elemento de amplificación de la fuerza de frenado.  Elementos de trasmisión de la fuerza de frenado.  Elementos de dosificación o repartición de la fuerza de frenado.  Elementos actuadores del frenado y disipadores de calor.

COMPONENTES DE LOS FRENOS DE SERVICIO DE TIPO HIDRÁULICO 

·         Pedal de freno de servicio.
·         Cilindro maestro  o Bomba de Freno.
·         Elemento de Asistencia  o de ayuda. 
·         Conductos de líquido.  Repartidores. 
·         Dosificador ( Mecánico  o A.B.S.). 
·         Receptores de  presión ( transforma la presión del líquido en  movimientos mecánico) Cáliper y/o cilindros de freno. 
·         Elementos de frenado por roce ( Balatas o segmentos de frenado). 
·         Elementos de aplicación de efecto de frenado  Discos o   tambores de freno. 



piezas DE LOS FRENOS DE SERVICIO DE TIPO NEUMÁTICO

·         Pedal de freno de servicio.  Compresor y acumulador de aire. 
·         Válvula de aplicación de presión de frenos y descarga. 
·         Conductos de Aire a presión.  Repartidores. 
·         Receptores de  presión ( transforma la presión del aire en movimientos mecánico) Pulmones de freno.  Palancas de aplicación del movimiento.
·         Elementos de frenado por roce ( Balatas o segmentos de frenado).

·         Elementos de aplicación de efecto de frenado Discos o tambores de freno. 



PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE FRENOS HIDRAÚLICOS 
  El principio de funcionamiento de los frenos en general es el mismo; por medio de los mecanismos adecuados el conductor tiene la facultad de aplicar por medio del pedal de frenos, una acción desaceleradora al vehículo.  Para esto al aplicar el pedal de frenos se hace ejercer sobre los conductos una presión, la que se trasmite a los receptores para transformar dicha presión en un movimiento mecánico.  Es este movimiento mecánico el que hace rozar sobre tambores y/o discos a los segmentos de freno, produciéndose el roce necesario para desacelerar al vehículo.  El roce ejercido produce calor, que el sistema se encarga de disipar a la atmósfera.

Existen dos principios físicos fundamentales que rigen el comportamiento de un circuito hidráulico:

IMCOMPRESIBILIDAD DE LOS FLUIDOS 

Significa que los fluidos a diferencia de los gases, aunque sean sometidos a presión no es posible reducir su tamaño.

LEY DE PASCAL: 

PASCAL, físico francés enunció su teoría de los líquidos alrededor de 1665. Esta ley indica que al ejercer presión sobre un fluido en un sistema cerrado, la presión es ejercida igualmente en todas las direcciones.

Es la aplicación práctica de esta ley la que en conjunto con la propiedad de incompresibilidad de los fluidos es la base para el estudio y funcionamiento del sistema de frenos hidráulicos. 





15. Distanciador central. 16. Distanciador. 17. Casquillo. 18. Casquillo. 19. Muelle de retorno. 20. Almohadilla de goma o cubrepedal.

PALANCA

Como es conocido en el sistema de frenos hidráulicos se hace necesario amplificar y trasmitir la fuerza de aplicación de freno efectuada por el conductor. Para que esta fuerza se multiplique en forma mecánica, el método para lograrlo es  por medio de una palanca. 

Esta palanca se encuentra incorporada en el pedal de freno, este  pedal  por su configuración lo podemos dividir en tres partes:

Brazo Mayor 

Brazo Menor 

Punto de apoyo (Eje del pedal)


Cálculo de fuerzas en una palanca:






PRESIÓN Y FUERZA:                                                                

Una ventaja importante de un sistema hidráulico cerrado, es el mantenimiento de la presión igual en todo el sistema. Esto permite la aplicación de fuerzas desiguales en puntos determinados y bajo ciertas circunstancias

La cantidad de fuerza aplicada a un área específica, medida en centímetros cuadrados, es “Presión”.

Pasando esta información en una fórmula “Presión por Área igual a fuerza aplicada ”. o sea   P x A =F 




La aplicación de este principio es la base para un importante aspecto  del sistema de frenos  “ la fuerza de frenado aplicada a las ruedas puede ser variada cambiando el área del pistón del cilindro de rueda”.                  


Las velocidades de transmisión, en todo caso no deben ser demasiado altas para no crear turbulencias que generan pérdidas de carga,. Existen tablas de velocidades de transmisión de fluidos, las que indican los ductos recomendados para fluidos y aceites  de la cual sus fórmulas entregaran el cálculo adecuado de conductos.






TIPOS DE MECANISMOS DE FRENOS MÁS USADOS EN LA ACTUALIDAD:

Según el elemento sobre el cual se aplica la fuerza de frenado, se usan actualmente: frenos de tambor y de disco. Pueden usarse para todas las ruedas de un vehículo un mismo tipo o combinados. Si se usan combinados, generalmente los de disco, que tienen mayor poder de frenado, van colocados sobre las ruedas delanteras ya que por la inercia del vehículo, al momento de frenar existe una transferencia de carga mayor sobre el puente delantero. 

Disposiciones de instalación principales de circuitos de freno

 Un circuito común para ambos puentes.  Un circuito delantero y un circuito trasero independientes, con bomba doble.  Circuitos cruzados independientes, bomba doble. 1 rueda delantera y 1 rueda trasera.

Fluido de frenos

El fluido usado en los sistemas hidráulicos de freno es un líquido de características especiales, fabricado en bases especiales y aditivos.

Condiciones del fluido de frenos:

 No debe ser viscoso, o sea que fluya fácilmente en todas las temperaturas.  Debe tener un alto punto de ebullición para que permanezca líquido aun en altas temperaturas.  Debe ser anticorrosivo para no dañar el metal.  Tener algunas cualidades de lubricación, con el objeto de lubricar los pistones y sellos, reducir el desgaste y fricción interna.

Cuando el líquido de frenos se contamina, puede perder algunas de sus cualidades originales. 

Por lo tanto, todo el líquido usado deberá drenarse del sistema de frenos cuando se efectúen operaciones mayores o bien cada dos cambios de pastillas de freno o cada cambio de balatas.

PRECAUCIONES

Debido a que el líquido de frenos tiene una fuerte tendencia a absorber la humedad, la tapa del envase debe estar firmemente apretada cuando este es almacenado como así mismo la tapa del depósito contenedor de líquido en el vehículo.

Los líquidos de freno de diferentes marcas no deberán mezclarse. El aditivo de cualquiera de ellos podría causar alguna reacción química con otro y por lo tanto disminuirá su calidad. Además su índice DOT del punto de ebullición quedará indefinido.

Eficacia de los frenos : La eficacia de los frenos  dice relación con la distancia de frenado de un móvil a determinadas velocidades considerando neumáticos en buen estado y piso de hormigón seco. Se calcula por medio de la formula suponiendo un 80 % de eficacia en los frenos.  100% corresponde a una fuerza de frenado igual al peso del móvil: 

FALLAS COMUNES DEL SISTEMA DE FRENOS

El vehículo frena poco o apenas frena 

 Poca cantidad de líquido de frenos.  Pastillas o balatas desgastadas.  Mal estado de superficies de balatas.  Tambores o discos deteriorados.   Agarrotamiento de pistones.   Mal funcionamiento del servofreno ( pedal duro).   Mal estado de la bomba de frenos.

El vehículo se va de lado al frenar



·         Neumáticos con baja presión.
·         Mal asentamiento de pastillas o balatas.
·         Ajuste desigual de los frenos.
·         Elementos de frenos engrasados. 
·         Fugas de líquido de freno a los elementos de frenado. 
·         Cáliper o cilindro de freno agarrotado. 
·         Vehículo mal alineado. 
·         Amortiguadores en mal estado.

Los frenos se bloquean
·          
·         Cáliper,
·         cilindros o bomba agarrotados. 
·         Retenes de líquido dilatados.
·         Bomba o servofreno de tope  (sin tolerancia).
·         Tuberías flexibles tapadas.

El pedal de freno con poca resistencia (Pedal blando)

 Falta de líquido de frenos en circuito.  Presencia de aire en el circuito hidráulico.  Líquido inadecuado.  Pistón de cáliper sucio, engomado.

Vibraciones al frenar

·         Discos y/o tambores deformados, rotos u oxidados.
·         Rodamientos sueltos.
·         Elementos de suspensión en mal estado. 
·         Pastillas o balatas engrasados.

Ruido de frenos al frenar 

·         Suciedad u óxido en anclajes de elementos de frenado.
·         Pastillas o balatas completamente desgastadas.
·         Pastillas o balatas  inadecuadas.
·         Estado de discos o tambores
·         Frecuencia de vibraciones de elementos de Suspensión.

MANTENCIONES BÁSICAS A SISTEMAS DE FRENOS HIDRÁULICOS

Las mantenciones más comunes al sistema de frenos hidráulicos son :





·         Verificación del nivel de líquido  (considerar el desgaste de pastillas). 
·         Verificación de fugas de líquido.  Inspección de componentes y aseo general de elementos de frenado
·         Regulación de frenos.
·         Cambio de líquido de frenos.
·         Lavado del sistema hidráulico de frenos, con agua y detergente y secado con alcohol (sí se ha contaminado o mezclado líquidos de distintas marcas o tipos).
·          Purgado del sistema de frenos  si se ha sometido a reparaciones mayores, lavado, cambio de líquido o reemplazo de tuberías, reparación de cilindros o    reemplazo de pastillas.

Purgando del sistema de frenos

El sistema de frenos debe ser purgado en orden a saber:

1. Iniciar la operación de Purgado por  la rueda más lejana ala bomba de frenos.
2. Luego purgar la rueda que es compañera a la ya purgada en el circuito.
3. Purgar la rueda que ahora es la más lejana a la bomba.
4. Purgar la rueda que es su compañera en el circuito.

Operación de purgado

Para efectuar un purgado de frenos debemos:

·         Revisar que el sangrador se encuentre en buenas condiciones y destapado.  Conectar al sangrador un tubo plástico transparente.
·         Abrir el sangrador.
·         Empujar el pedal de freno suavemente, sin accionarlo hasta el fondo.  Cerrar el sangrador. 
·         Soltar el pedal de freno y esperar 10 segundos.
·         Abrir el sangrador y empujar de nuevo el pedal suavemente.   Cerrar el sangrador.
·         Soltar el pedal.
·         Repetir los pasos anteriores hasta que se pueda ver en el tubo transparente que ya no sale aire.
·         Repetir los pasos anteriores con cada rueda de acuerdo al orden indicado.  Cada vez que se abre el sangrador y se acciona el pedal de freno, una cantidad de líquido sale del sistema, por lo tanto durante toda la operación de sangrado se debe vigilar el nivel de líquido en el depósito a fin de prevenir que la bomba admita aire.
·         Para reponer el nivel del líquido en el depósito use solamente líquido nuevo. No use el líquido que ha sacado del sistema ya que está contaminado. 




OPERACIÓN CRÍTICA  

Cada vez que reemplacen pastillas de freno o se han removido o se ha desmontado el cáliper  no olvide accionar repetidas veces el pedal de freno antes de mover el vehículo para cargar los cáliper de freno de lo contrario el vehículo estará sin frenos y ocurrirá un accidente. 

LIMITADORES DE PRESIÓN DE FRENOS:

La mayoría de los vehículos actuales poseen sistemas de limitación de la presión de frenos al eje posterior en función de la carga, para evitar que las ruedas traseras se bloqueen y el vehículo derrape.

Estos limitadores pueden ser del tipo mecánico, el cual detecta por medio de la altura, la carga del vehículo y dosifica la presión ha entregar a las ruedas posteriores. Otro tipo de limitado funciona detectando la presión ejercida al sistema y modula la presión de frenado al eje posterior.

Se debe tener en cuenta estos limitadores al diagnosticar fallas.

SISTEMAS DE FRENO CON A.B.S


Antilok Brake System Sistema de Frenos Antibloqueo




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