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el sistema de frenos en el automóvil es muy importante, porque mediante el mismo se proporciona seguridad al conductor y sus acompañantes, es en este sentido que resulta importante tener conocimiento a profundidad relacionado a este tema.
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SISTEMA DE FRENOS EN VEHÍCULOS LIVIANOS
Apellido y Nombre: Felipe Parapaino Pesoa
Nivel: Técnico Superior
Santa Cruz – BoliviaGestión 2015
DEDICATORIA
Este trabajo va dedicado primeramente a Dios, por
darme la fuerza, voluntad y perseverancia para
seguir adelante con este trabajo final.
A mi familia por el apoyo incondicional brindado en
momentos difíciles.
A mis compañeros y amigos por su amistad,
consejos y apoyo en todo momento.
AGRADECIMIENTO
A Dios: Por darme la vida y ser la guía espiritual en
todo momento, y por permitirme alcanzar una de las
metas de mi vida, para así poder servir a la
sociedad.
A mi familia: Por el gran apoyo, por la comprensión y
paciencia.
A mis docentes: Por sus consejos, enseñanzas y
conocimientos, haciendo de mí una gran persona.
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................1
2. JUSTIFICACIÓN..................................................................................................2
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..................................................................3
4. OBJETIVOS.........................................................................................................3
3.1. Objetivo General............................................................................................3
3.2. Objetivos Específicos.....................................................................................3
4. MARCO TEÓRICO...............................................................................................4
4.1. Sistema de frenos..........................................................................................4
4.2. Historia del sistema de frenos........................................................................5
4.3. Tipos de sistema de frenos............................................................................7
4.3.1. Freno de tambor......................................................................................7
4.3.2. Freno de discos.......................................................................................8
4.3.3. Frenos hidráulicos...................................................................................9
4.4. La distancia de parada.................................................................................10
4.5. Análisis de resultados..................................................................................10
5. CONCLUSIONES...............................................................................................11
6. RECOMENDACIONES......................................................................................11
BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................12
1. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo contiene una explicación relacionada a los sistemas de freno
existentes actualmente en mecánica automotriz, mediante el cual se demuestra la
importancia de contar con un buen sistema de frenos tanto en vehículos livianos
como pesados.
El sistema de frenos está diseñado para que a través del funcionamiento de sus
componentes se pueda detener el vehículo a voluntad del conductor.
La base del funcionamiento del sistema principal de frenos es la transmisión de
fuerza a través de un fluido que amplía la presión ejercida por el conductor, para
conseguir detener el coche con el mínimo esfuerzo posible.
Las características de construcción de los sistemas de frenado se han de diseñar
para conseguir el mínimo de deceleración establecido en las normas.
El sistema de frenos se constituye por dos sistemas:
1.- El sistema que se encarga de frenar el vehículo durante su funcionamiento
normal (funcionamiento hidráulico).
2.- El sistema auxiliar o de emergencia que se utilizará en caso de inmovilización o
de fallo del sistema principal (funcionamiento mecánico).
1
2. JUSTIFICACIÓN
El sistema de frenos es sin duda, el más importante para la seguridad vial del
automóvil. Por tal motivo las autoridades de los diferentes países establecen
reglas y parámetros a cumplir por los automóviles en cuanto a distancia y
estabilidad de la carrera de frenado. Por su parte los fabricantes y desarrolladores
del automóvil, se esfuerzan cada día más en lograr sistemas de frenos seguros y
duraderos.
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 aparte 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 esta especialidad
servirá de punto de partida para emprender el camino al éxito y llegar a ser un
futuro profesional.
2
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Cuál es la importancia del sistema de frenos para el buen funcionamiento
de vehículos de transporte liviano?
4. OBJETIVOS
3.1. Objetivo General
Determinar la importancia del sistema de frenos para el buen funcionamiento de
vehículos de transporte liviano
3.2. Objetivos Específicos
Demostrar al lector la importancia del sistema de frenos en el automóvil.
Conocer las partes y el funcionamiento de los elementos que componen un
sistema de frenos.
Determinar a fondo las causas, averías y soluciones más frecuentes que
presenta el sistema de frenos.
3
4. MARCO TEÓRICO
4.1. Sistema de frenos.
Los frenos son mecanismos importantes de cualquier vehículo por que la
seguridad y las vidas de quienes viajan en el vehículo depende del funcionamiento
correcto del sistema de frenos. Que debe lograr detener por completo el vehículo
en la menor distancia de frenado posible.
Los frenos detienen las ruedas “no el vehículo” este hecho básico significa que los
mejores frenos del mundo solo detiene la rotación del conjunto de ruedas y
neumático en la fricción entre el neumático y pavimento lo que consigue detenerse
o reducir la velocidad del vehículo que debe cumplir varios requisitos.
Cuando se presiona el pedal de freno, se transmite una fuerza desde el pie hasta
los frenos. En la actualidad la fuerza para frenar requerida es mucho mayor de lo
que se puede aplicar con la pierna por lo que el sistema de frenado debe
incrementar la fuerza aplicada por el pie, esto se logra por medio de dos formas:
Ventaja Mecánica (palanca).
Incremento de fuerza, multiplicación de fuerza hidráulica. Para que se pueda
frenar es necesario pisar el pedal de los frenos. Este, mediante el principio de
palanca acciona una bomba de frenos, técnicamente conocida como cilindro
maestro. El cilindro maestro envía el fluido conocido como liga de frenos, desde su
depósito hasta cada una de las ruedas. Por razones de seguridad, existen dos
líneas ó circuitos que distribuyen la liga a las ruedas. Por eso se llaman frenos de
doble circuito.
EFICACIA.
Con un esfuerzo sobre el pedal lo suficientemente débil en un tiempo y sobre una
distancia mínima.
4
ESTABILIDAD.
El vehículo debe conserva su trayectoria sin patinar, desviarse ni provocar
reacciones en el volante.
COMODIDAD.
De manera progresiva con un recorrido de pedal razonable sin ruidos ni
trepidaciones1.
4.2. Historia del sistema de frenos
La más reciente evidencia que tenemos acerca de la existencia de la rueda se
remonta casi seis mil años. Y sin embargo aún no sabemos cuándo ni cómo surgió
la necesidad del impedimento del avance de aquellos vehículos primitivos. El
primer freno que puede haber existido tal vez haya sido alguna especie de ancla o
algún dispositivo sostenido en el chasis que pudiera haber sido enterrado en la
tierra, mientras este se movía. Cuando la bicicleta apareció hace un par de siglos,
la única manera de desacelerar era presionando el zapato sobre la rueda aunque
era muy peligroso y provocaba cierto desbalance en el aparato. Por eso, en 1783
Kirkpatrick Macmillan, un herrero escocés invento el freno de cuchara que
consistía en una palanca que presionaba un bloque de madera contra la llanta
(actualmente la banda de hierro).
Posteriormente, una mejoría enorme en el poder de frenado apareció, los frenos
de tambor de expansión interna, atribuido al francés Louis Renault. Inicialmente
los tambores eran de acero estampado, lo que aumentaba el ruido de la frenada
que generalmente no era muy agradable. Los tambores de hierro fundido
aparecieron poco después y en 1919 un diseño hispano-sueco introdujo un
aluminio refinado con líneas de hierro. Los frenos de tambor hicieron un buen
trabajo, sin embargo la disipación de calor era un gran problema debido a
1 ABBEY, STAYON ( 1984) Temática Automotriz, España.
5
rozamiento entre los materiales y los sistemas de refrigeración no eran lo
suficientemente avanzados como para mantener factible este diseño de frenos, y
conforme las velocidades de los automóviles fueron aumentando se hacía menos
viable la idea.
Alrededor de 1990 entran los frenos de disco, aunque sea poco creíble una de las
primeras versiones de estos frenos fueron usados en las llantas delanteras de un
carro eléctrico diseñado por Elmer Ambrose Sperry en 1998, en donde una
electroimán forza a un dispositivo protector contra el rotor. El primer diseño que se
conoce que disponía de frenos de disco es el Crosley 49', después aparecieron en
los frenos de aviones. En 1950 los franceses e Ingleses introdujeron en grandes
cantidades los frenos de disco en las producciones de sus automóviles
comerciales.
En 1961 apareció el servofreno, como ayuda al esfuerzo que ejerce el conductor
sobre el pedal; y en 1965, Volvo añadió una válvula limitadora de presión. En
1963, Mercedes comenzó a instalar de serie sistemas de frenos con 3 circuitos. En
la carrera por disipar mejor el calor, en 1966 Porsche lanzó el disco autoventilado.
En 1985 comenzó a ofrecerse de serie (Mercedes Clase S y Ford Scorpio, los
primeros) el ABS, en lo que fueron los inicios de la aplicación de la electrónica a
los sistemas de frenado.
Abierto ya el camino, la llegada de más sistemas electrónicos a los frenos fue
cuestión de tiempo: en 1986 llegó el control de tracción (ASD y ASR) que funciona
en conexión con el ABS; en 1994, el ESP; en 1996, y posteriormente la asistencia
a la frenada2.
2 SCHWACH W. ( 1993) Manual Practico del Automóvil , Editorial Reverté, Barcelona, Buenos Aires.
6
4.3. Tipos de sistema de frenos
4.3.1. Freno de tambor
Estos dispositivos están constituidos por una zapata que obliga a entrar en
contacto con un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende controlar, la
zapata se construye de forma tal que su superficie útil, recubierta de un material
de fricción, calza perfectamente sobre el tambor. Una vez más, al forzarse el
contacto entre zapata y tambor, las fuerzas de fricción generadas por el
deslizamiento entre ambas superficies producen el par de frenado.
• ZAPATAS.
Son bloques de madera o metal que presiona contra la llanta de una rueda
mediante un sistema de palancas, existen dos tipos que son:
De fundición
Compuestas
Este tipo de freno consta de un tambor, por lo general realizado en hierro fundido,
solidario al cubo de la rueda, en cuyo interior, al pisar los frenos, se expanden
unas zapatas de fricción en forma de "C" que presionan contra la superficie interna
del tambor. Ya no se utilizan en el tren delantero de los coches modernos, que es
el que soporta el mayor esfuerzo en la frenada, porque presentan desventajas a la
hora de disipar el calor, y porque al ser más pesados que los frenos de disco
pueden producir efectos negativos en la dirección del vehículo. Sí se utilizan con
frecuencia en el eje posterior de muchos vehículos, combinados con discos
delanteros3.
Partes del freno de tambor
Tambor del freno.
Zapata.
3 GUIL , MARTINEZ H. (1995) Manual del Automotriz, Madrid España.
7
Resortes de retorno de las zapatas.
Plato de anclaje.
Cable de ajuste.
Pistón hidráulico.
Cilindro de rueda.
4.3.2. Freno de discos
Se componen de un disco montado sobre el cubo de la rueda, y una mordaza
colocada en la parte externa con pastillas de fricción en su interior, de forma que,
al aplicar los frenos, las pastillas presionan ambas caras del disco a causa de la
presión ejercida por una serie de pistones deslizantes situados en el interior de la
mordaza. La mordaza puede ser fija y con dos pistones, uno por cada cara del
disco. Pero también existen mordazas móviles, que pueden ser oscilantes,
flotantes o deslizantes, aunque en los tres casos funcionan de la misma manera:
la mordaza se mueve o pivota de forma que la acción de los pistones, colocados
sólo a un lado, desplaza tanto la mordaza como la pastilla. Son más ligeros que
los frenos de tambor y disipan mejor el calor, pues los discos pueden ser
ventilados, bien formados por dos discos unidos entre sí dejando en su interior
tabiques de refrigeración, bien con taladros transversales o incluso ambas cosas4.
Características:
No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente.
Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la
presión contra las pastillas.
Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha
agua y el polvo por acción centrífuga.
Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco, comparados con los de
tambor, son que no tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y
4 ARROYO S. J. (1994) Los frenos en el Automóvil, Ediciones Ceac, S.A. España.
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sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se
gastan más pronto.
4.3.3. Frenos hidráulicos
El sistema de frenos hidráulicos usado en el automóvil es un sistema de múltiple
sesión de pistones. Ya que este sistema permite que se transmitan fuerzas hacia
dos o más pistones en la manera indicada en la figura.
El sistema de frenado hidráulico desde el cilindro maestro hasta los cilindros de las
llantas en la mayoría de los automóviles opera de manera similar.
Cuando el pedal del freno es accionado, la presión del pedal de freno mueve el
pistón dentro del cilindro maestro, forzando el fluido del freno desde el cilindro
maestro por medio del tubo y la manguera flexible del cilindro de las llantas. El
cilindro de las llantas contiene dos pistones colocados de forma opuesta y
desconectados, cada uno de ellos sostiene la zapata de frenado ajustada dentro
del tambor. Cada uno de los pistones presiona la zapata contra la pared del
tambor provocando el frenado de la rotación de la llanta. Cuando la presión en el
pedal es liberada, el resorte en la zapata de frenado regresa los pistones en los
cilindros de las llantas a su posición liberada. Esta acción fuerza el
desplazamiento del líquido de frenos de vuelta por medio de la manguera al
cilindro maestro5.
La fuerza aplicada en el pedal de frenado produce una fuerza proporcional en
cada uno de los pistones de salida los cuales aplican la fuerza sobre las zapatas
friccionantes contra el giro de la llanta retardando la rotación6.
5 GUIL , MARTINEZ H. (1995) Manual del Automotriz, Madrid España.6 SCHWACH W. ( 1993) Manual Practico del Automóvil , Editorial Reverté, Barcelona, Buenos Aires.
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4.4. La distancia de parada
Se llama así al espacio recorrido por el vehículo desde que se accionan los frenos
hasta que se detiene completamente.
La distancia de parada depende de la presión que se ejerza sobre el pedal del
freno (fuerza de frenado), de la fuerza de adherencia del neumático con el suelo,
de la velocidad con que marcha el vehículo en el momento de frenar, de la fuerza
y dirección del viento, etc. No dependiendo para nada del peso del vehículo, sino
del cuadrado de la velocidad y de la eficacia de los frenos. Por esto, la distancia
de parada es igual para un vehículo pesado que para un turismo, siempre que la
velocidad y eficacia de los frenos sean las mismas.
4.5. Análisis de resultados
Los resultados que espero con esta investigación es conocer un poco más sobre
el sistema de frenos ya que puede salvar muchas vidas dándole un mantenimiento
periódico preventivo7.
5. CONCLUSIONES
Como ya sabíamos el sistema de frenos es uno de los más importantes del
vehículo, debido a que es muy necesario tener presente que gracias a este
sistema puedes desacelerar el vehículo para lograr detenerlo, y a consecuencia de
7 ABBEY, STAYON ( 1984) Temática Automotriz, España.
10
los adelantos en la ciencia y la ingeniería se han logrado desarrollar sistemas de
frenos que detienen de una forma rápida para así brindar una mayor seguridad.
6. RECOMENDACIONES
Es recomendable revisar el estado de las pastillas y balatas de los frenos por lo
menos cada 15 mil kilómetros, con el objeto de evitar que si éstas se terminan,
rayen los discos o tambores y el proceso de reparación sea más costoso.
Si su auto cuenta con tambores en las ruedas traseras, éstos deberán de ser
ajustados por lo menos dos veces al año, lo anterior es para tener una mejor
frenada en las ruedas traseras.
BIBLIOGRAFÍA
ABBEY, STAYON ( 1984) Temática Automotriz, España.
ARROYO S. J. (1994) Los frenos en el Automóvil, Ediciones Ceac, S.A. España.
11
GUIL , MARTINEZ H. (1995) Manual del Automotriz, Madrid España.
HELLMUT G. (1998) Tecnología del Automóvil, 5 edición.
SCHWACH W. ( 1993) Manual Practico del Automóvil , Editorial Reverté,
Barcelona, Buenos Aires.
VALLEJO, ZAMBRANO (2002) Física Vectorial , Ecuador.
VENK, BILLIET, ALLEY (1989) El Automóvil, México
12
AN
EX
OS
FRENOS DE DISCO
BANDAS DE FRENO REALES
SISTEMA DE FRENOS
