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Sistema de freno neumatico

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Page 1: Sistema de freno neumatico

1

CAPITULO 1 ESTUDIO DEL SISTEMA DE FRENO DE AIRE COMPRIMIDO

1. INTRODUCCIÓN. La razón de utilizar el aire comprimido es por su versatilidad y su rapidez de

respuesta en el trabajo. Su acción no es tan inmediata como la eléctrica, pero sí es

notablemente más rápida que la hidráulica. Hemos de pensar que la neumática se

sirve, como materia prima, del aire atmosférico que nos circunda, el cual podemos

tomarlo en la cantidad que sea necesario para comprimirlo y transformar su energía

en trabajo.

La compresión se hace en un central de compresor, el aire comprimido es

fácilmente transportable, aún en largas distancias, por medio de tuberías, las cuales

distribuyen la presión de trabajo uniforme hacia los puestos o lugares de consumo.

Por ser el aire un fluido compresible, podemos almacenarlo fácilmente en depósitos,

los cuales sirven, además, para regular la entrada en funcionamiento del compresor.

1.1. LAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL AIRE COMPRIMIDO. A continuación tenemos las características primordiales dentro del flujo de

aire comprimido y son las siguientes:

• No implica riesgos graves, ni peligro de accidentes,

• El escape de aire no es tóxico ni es explosivo,

• Tiene gran cantidad de regulación y control,

• El aire no presenta riesgos de chispas ni de cargas electrostáticas,

• Los circuitos de aire no están expuestos a los golpes de ariete como los

hidráulicos.

• Admite su combinación con otras formas de energía por ejemplo los mismos

frenos hidroneumáticos.

• El costo de adquisición de energía del aire es mas bajo comparado a otros

métodos de trabajo en caso del vehículo: combustible VS. Kw / hora.

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2

2. TRANSMISIÓN DE LAS FUERZAS NEUMÁTICAS. Comprende todo el proceso de circulación del aire comprimido que se origina

al aplicarse una fuerza al émbolo principal obligándolo a circular al aire y ponerle en

contacto con todas las paredes del elemento que le sirve de transportación que en

este caso son las cañerías. Lógicamente estudiaremos el principio de flujo de aire y

las fuerzas a producirse, aprovechándose para originar fuerza mecánica.

2.1. PRINCIPIO: Las moléculas de un gas cerrado en un recinto permiten su compresión,

ejercen entonces sobre las paredes del mismo una presión uniforme. Esta presión

gaseosa es susceptible también de ser transmitida por mediación de tuberías a otros

recintos. Un émbolo móvil es desplazado por el efecto de esta presión (Fig. 1). El

movimiento del émbolo depende de la diferencia de presiones y puede ser regulado

por una válvula.

Fuerza F1 presión de gas

Fuerzas de la F2 al F5 presión de pistón

Fig. 1. Representación de la transmisión neumática de fuerzas

Las instalaciones de frenos neumáticos son principalmente adecuadas para

camiones pesados. El aire comprimido requerible se encuentra en un depósito y se

libera en el proceso de frenado. El conductor regula únicamente el flujo del aire

comprimido según el efecto de frenado necesario. Es posible de igual modo instalar

un circuito de un remolque, conectando ambas instalaciones de frenos a fin de poder

hacer uso de cada circuito y por ende de cada efecto de trenado.

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3

3. CONSTITUCIÓN, ESQUEMA Y DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE FRENOS DE AIRE COMPRIMIDO.

A continuación procederemos a enumerar los componentes del sistema,

destacando dos circuitos de frenado del vehículo: circuito simple de frenado y el

circuito de parqueo vehicular. El esquema 1 viene determinado para una rueda

delantera y una posterior, en otras palabras para un solo lado del vehículo, se darán

pues misión, constitución, funcionamiento, disposición de todos los componentes de

este sistema de aire comprimido.

3. 1. CONSTITUCIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA:

1.- Compresor de aire mecánico, 9.- Pulmón posterior de doble acción (tipo 30-30)

2.- Regulador y filtro de aire, 10.- Válvula de parqueo,

3.- Deposito de aire principal, 11.- Manómetro,

4.- Válvula check, 12.- Válvula principal de pedal (tipo E6),

5.- Deposito de aire de reserva, 13.- Pulmón delantero (tipo T-20),

6.- Válvula de purga, 14.- Cañerías de alta presión,

7.- Válvula Relé tipo R6 15.- Cañerías de baja presión.

8.- Válvula repartidor QR1,

Esquema 1. Sistema de frenos de aire comprimido.

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SIMBOLOGÍA DESIGNACIÓN

Compresor de aire

Regulador de aire

Filtro de aire

Válvula de rebose o check

Depósito de aire

Válvula de purga

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Válvula Relé

Válvula repartidora

Cilindro de doble acción (pulmón posterior)

Válvula de estacionamiento

Manómetro

Válvula principal de pedal

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Cilindro de una acción (pulmón delantero)

Cañerías de alta presión

Cañerías de baja presión

Simbología de los componentes del sistema de frenos de aire

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4. CONSTITUCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA.

A una instalación de frenado por aire comprimido corresponden varios

elementos alojados en diversos sitios del vehículo, y que están unidos entre sí por

una red de conducciones, (Fig. 2)

1.- Compresor de aire mecánico, 9.- Pulmón posterior de doble acción (tipo 30-30)

2.- Regulador y filtro de aire, 10.- Válvula de parqueo,

3.- Deposito de aire principal, 11.- Manómetro,

4.- Válvula check, 12.- Válvula principal de pedal (tipo E6),

5.- Deposito de aire de reserva, 13.- Pulmón delantero (tipo T-20),

6.- Válvula de purga, 14.- Cañerías de alta presión,

7.- Válvula Relé tipo R6 15.- Cañerías de baja presión.

Fig. 2 Elementos del sistema del freno de aire.

4.1. COMPRESOR DE AIRE.

Una bomba de émbolo, denominada también compresor de aire, origina la

presión necesaria para el sistema de frenos de aire comprimido. El compresor tiene

uno o dos émbolos, y es accionado el mismo motor del vehículo, por medio de una

banda de transmisión. Se lo denomina también de simple efecto ya que aspira

directamente el aire de la atmósfera.

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La lubricación se realiza por medio del aceite del motor a través de un tubo de

entrada al carter del mismo que engrasa el cigüeñal y cabeza de biela a presión,

siendo el resto de los elementos lubricados por barboteo, retornando el aceite al

carter del compresor que sale al motor a través de la tapa de distribución.

4.1.1. Constitución: El sistema esta constituido por bloque monocilíndrico de fundición de aluminio

con amplias aletas de refrigeración, por el que se desplaza el pistón capaz de

proporcionar (según el modelo), hasta 360 metros de aire por minuto, funcionando a

1000 r.p.m. La culata es desmontable y lleva dos válvulas, una de aspiración y otra

de presión, controladas automáticamente por el movimiento alternativo del pistón,

(Fig. 3).

1. Válvula de presión

2. Válvula de aspiración

3. Culata

4. Embolo o pistón

5. Biela

6. Cilindro

7. Rueda mando compresor

8. Cigüeñal

9. Retén de aceite

10. Rodamiento de bolas

11. Plano de acople.

Fig. 3. Constitución del compresor de aire.

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4.1.2. Funcionamiento: El compresor recibe movimiento por medio de correas trapezoidales o bien

directamente de la distribución del motor, que lo hace girar continuamente mientras

el motor está en funcionamiento, mandando así el aire comprimido al depósito hasta

alcanzar la presión de regulación tarada en la válvula de descarga.

Cuando se alcanza esta presión, la válvula actúa, dejando salir a la atmósfera

el aire procedente del compresor, permitiendo, de esta forma, que el compresor

funcione en vacío, es decir, sin carga.

• El descenso del pistón crea una depresión en el interior del cilindro.

La válvula de aspiración se abre comprimiendo su resorte y el aire

fresco es aspirado después del paso por un filtro, la válvula de

compresión permanece aplicada sobre el asiento, (Fig. 4).

Fig. 4. Aspiración.

• La ascensión del pistón crea una sobrepresión, la válvula de

aspiración cierra en tanto que la válvula de compresión se abre. El

aire es lanzado a presión hacia el depósito. Un sistema de

regulación automática limita la presión máxima que no debe ser

sobrepasada, (Fig. 5).

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Fig. 5. Compresión.

4.1.3. Diagrama de trabajo de un compresor de pistón. Se generaliza sobre el ciclo de trabajo típico de un compresor y su

rendimiento, al objeto de obtener del estudio del diagrama correspondiente.

La potencia requerida para la compresión, pues no debemos olvidar que un

compresor aspira aire a presión atmosférica y lo comprime a una presión más

elevada, necesitando para ello la adición de un motor que venza la resistencia que

opone el aire a ser comprimido. En la Fig. 6, se representa el ciclo de trabajo real de

un compresor. A la derecha de la misma se ve la forma de actuar de las válvulas en

las carreras de aspiración e impulsión en un cilindro de simple efecto.

El desplazamiento de un compresor es el volumen barrido en la unidad de

tiempo se expresa Pa. El espacio muerto o volumen perjudicial del pistón y el fondo

del cilindro y las lumbreras de las válvulas, cuando el pistón esta en su punto muerto.

Se expresa en tanto por cien del desplazamiento.

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Fig. 6. A la izquierda ciclo real de trabajo, a la derecha carreras de aspiración e impulsión en un

cilindro.

En la Fig. 7, representa un estudio comparativo entre los diagramas de trabajo

real y el diagrama teórico, el diagrama teórico está configurado por los puntos 1-2-3-

4, y los puntos 1-5-6-7 delimitan el diagrama real.

El volumen perjudicial (espacio muerto) queda representado en el diagrama

por el punto 6 que no coincide con el volumen cero. El 6 y 7 son indicativos de la

expansión del aire contenido en el volumen perjudicial, desde que se cierra la

lumbrera de la válvula de descarga hasta que se abre la lumbrera de la válvula de

aspiración.

Fig. 7. Diagramas teórico y real de trabajo en un compresor.

Page 12: Sistema de freno neumatico

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El contenido de las áreas A, B, C, D, es motivado por:

a. La refrigeración que permite una aproximación del ciclo a una

transformación isotérmica. Por falta de refrigeración, o por un

calentamiento excesivo a causa de rozamientos, dicha área puede

desaparecer.

b. Trabajo necesario para efectuar la descarga del aire absorbido que esta

dentro del cilindro.

c. Trabajo que el volumen perjudicial no devuelve al expansionarse, y que

es absorbido en la compresión.

d. Trabajo perdido en el ciclo de aspiración.

Las áreas rayadas B, C, D expresan las diferencias de trabajo efectuado en

cada etapa del ciclo, entre el diagrama teórico y el diagrama real.

4.1.4. Tipos de compresores (tipo TUFLO).

Una placa de nombre está en el cárter del cigüeñal de todos los compresores.

Despliega el modelo, número de bendix y número de serie. Una placa de nombre es

de fondo negro denota un nuevo compresor de equipo original, considerando que un

placa de nombre con un fondo rojo designa que los compresores son de la marca, al

hacer referencia a un uso del compresor particular, (Fig.8).

TUFLO 400 1250 RPM 7¼

TUFLO 600 1250RPM 14½

TUFLO 500 1250 RPM

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TUFLO 750 1250 RPM

TUFLO 1450L 1250 RPM

BX2150 1250RPM

Fig. 8. Tipos de compresores

4.2. REGULADOR Y FILTRO DE AIRE. En el aire aspirado se encuentran materias extrañas, que pueden perturbar el

correcto funcionamiento de los demás equipos y por ello requieren ser eliminadas por

medio de un filtro de aire.

Luego el regulador de presión debe mantener la presión en el depósito de aire

comprimido. Formado por un cuerpo separador donde se condensa el agua y el

aceite que pueda arrastrar el aire del compresor por medio de un filtro por donde

pasa el aire debidamente purificado antes de salir hacia el depósito.

En la parte inferior del cuerpo separador va montada la válvula reguladora de

presión y en la parte superior, la tapa con un cuerpo de válvulas por donde sale el

aire al calderón a través de la válvula de retención, este cuerpo superior de

depurador va montada además una válvula de seguridad y el racor auxiliar de salida

para aprovechar el aire en el inflado de los neumáticos, (Fig. 9), (Fig. 15).

Page 14: Sistema de freno neumatico

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1. Base

2. Filtro cambiable Wabco

3. Orin

4. Deflector

5. Levantador de válvula

6. Vástago regulable

7. Muelle recuperador

8. Tapón regulador de rosca

9. Guardapolvo

10. Seguro

11. Válvula de inflado

12. Racor

13. Anillo

14. Seguro

15. Arandela de presión

16. Muelle cónico

17. Tornillo de ajuste

18. Orin

19. Válvula de punta

20. Arandela

21. Muelle recuperador

22. Arandela cónica

23. Disco deslizante

24. Cono

25. Anillo de cono

26. Guía de muelle

27. Muelle recuperador

28. Guía de muelle

29. Taque de accionamiento

30. Anillo

31. Cuerpo frontal

32. Tornillo de sujeción

33. Tornillo calibrador

34. Orin

35. Disco deslizante

36. Orin

37. Asiento de válvula 42. Seguro

38. Válvula cónica 43. Regulador manual.

39. Muelle recuperador

40. Arandela

41. Cuerpo de alojamiento de la válvula Fig. 9. Filtro y regulador de aire.

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4.2.1. Funcionamiento: El aire comprimido procedente del compresor llega al cuerpo separador,

donde es laminado por efecto del deflector 4 para activar su enfriamiento y

condensar de agua y el aceite que pudiera arrastrar en la parte inferior del mismo. El

aire purificado por el filtro 2 pasa por la válvula de retención 19 a la cámara del

cuerpo saliendo al depósito desde esta cámara, por la válvula 38, el aire pasa

también a la cámara del filtro del regulador.

Cuando la presión en el depósito principal alcanza la presión de regulación

tarada con el muelle 39 y el tornillo 43, y pasa el aire a través del orificio el cuerpo, al

empujar el pistón 38 hacia abajo queda libre la salida por donde sale toda la

condensación acumulada en la parte inferior del cuerpo separador 1. A partir de este

momento el compresor trabaja en vacío, puesto que todo el aire que entra al

separador es expulsado a la atmósfera por el orifico de fuga, estableciéndose

además una corriente de aire a presión que enfría la culata del compresor.

La válvula de retención 6, sometida a la presión del deposito, hace que esta se

cierre impidiendo el vaciado del mismo por retorno del aire al separador y si por

cualquier causa la presión en el deposito sobrepasa a la regulación, se levanta la

válvula de seguridad 17 tarada un poco por encima de ella, escapando el aire a la

atmósfera hasta que la sobrepresión desaparezca. Cuando la presión dé el depósito

baja por debajo de 4 Kgf/cm², se cierra la válvula de descarga, pasando el aire

procedente del compresor a llenar nuevamente el depósito, a continuación

mostramos un dibujo sencillo de funcionamiento Fig. 10.

1. Pistón

2. Tornillo de seguridad

3. Fuelle metálico

4. Válvula de mando

5. Regulador de presión

6. Válvula de marcha de vacío.

Fig.10. Regulador de presión.

Page 16: Sistema de freno neumatico

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4.2.2. Tipos de Filtros.

• FILTRO ESTÁNDAR, (Fig. 11) a) Filtro desecante Premium (un elemento filtrante semejante a

la esponja, con su marca)

b) Capacidad de absorción de agua 100 por ciento superiores

c) Cartucho de desecante de vida útil prolongada

d) Desecante con resistencia a la compresión mejorada

e) Tolerancia a la contaminación de aceite notablemente

mejorada.

• FILTRO EXTENDIDO, (Fig. 11) a) 50 por ciento más eficiente de desecante

b) Viene con desecante Premium de las mismas características

que el cartucho estándar

c) Ideal para aplicaciones con arranques y paradas frecuentes y

con largos ciclos de compresor.

Filtro estándar Filtro extendido

Fig. 11. Tipos de Filtros de aire comprimido.

Page 17: Sistema de freno neumatico

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Este contenedor metálico interno aloja al desecante, brindando protección

contra las altas temperaturas que genera el compresor de aire. El contenedor

también está diseñado para permitir el flujo de aire a través del cartucho sin pérdida

de desecante.

4.2.3. Tipos y aplicaciones de filtros de aire.

a) FILTROS DE AIRE SISTEMA SAVER 1200 Y 1800, (Fig. 12) • Funcionan con sistemas de frenos normales.

• No requieren de depósitos adicionales.

• Disponible con opciones de válvula de cierre turbo y desfogue por línea de

descarga.

• El Sistema Saver 1800 ofrece mayor capacidad de secado para aplicaciones de

servicio más pesado.

b) FILTROS DE AIRE SISTEMA SAVER 1200P Y 1800P, (Fig. 12) • Para usarse con tanque de purgado dedicado.

• Disponible con opciones de válvula de cierre turbo y desfogue por línea de

descarga.

• Ideal para aplicaciones con arranques y paradas frecuentes y con largos ciclos de

compresor.

• El Sistema Saver 1800P ofrece mayor capacidad de secado para aplicaciones de

servicio más pesado.

Fig. 12. Tipos de filtros de aire comprimido

Page 18: Sistema de freno neumatico

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c) FILTRO DE AIRE DOBLE SISTEMA SAVER TWIN™, (Fig. 13) • Sistema de dos cartuchos secuénciales que permite que uno de éstos se regenere

mientras que el otro se encarga de secar el aire, con 22.0 lbs. Diseñado para

compresores que funcionan casi continuamente y camiones con varios neumáticos

o sistemas de inflado de llantas centrales.

Fig. 13. Filtro doble de aire

4.2.4. Lubricador de aire.

El aire antes de pasar por todo el sistema necesita ser lubricado ya que las

válvulas son muy delicadas entonces el lubricante es constante del tipo de la

densidad que entrega una razón constante de aceite al flujo aéreo, en la siguiente

figura vemos que los puertos del calibrador se encuentran en ambos lados del

cuerpo regulador para su conveniencia, ambas humedades y el sólido libre se quitan

automáticamente, la presión máxima que espera es de 150 P.S.I. a una temperatura

entre 10° F a 125° F, (Fig. 14).

Fig. 14. Lubricador de aire.

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1. Válvula

2. Tapa de seguridad

3. Carga del filtro

4. Pistón de presión

5. Tubo guía

6. Tuerca y racor auxiliar.

Fig. 15. Sección del filtro de aire

4.3. DEPÓSITO DE AIRE.

La mayoría de los coches disponen para una rápida puesta a punto de la

presión de aire requerida, de dos depósitos de aire comprimido, cada uno debe

funcionar con una presión de aire mínima de 6 bares y una máxima de 12 bares

dependiendo del sistema que abarcaría: válvulas, filtros, retenes, etc. La función de

los depósitos de aire es:

• Equilibrar las pulsaciones de aire procedentes del compresor,

• Acumular aire comprimido,

• Actuar de distanciador entre los períodos de regulación: carga – vacío

o carga – parada,

• Refrigerar el aire, recoger el aceite y el agua condensada.

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20

Ahora, los depósitos deben tener o cumplir con ciertas condiciones según las

normas de seguridad española y son:

• Válvula de seguridad que permita la evacuación total del caudal del

compresor con sobrecarga que no exceda del 10 %,

• Manómetro,

• Grifo de purga o válvula automática en su fondo que permita la

evacuación del agua condensada y el aceite, (Fig. 19).

• Racores de toma del sistema de regulación del compresor,

• Agujero de limpieza.

La forma generalmente es esférica o cilíndrica y su capacidad está calculada

para que almacenen la suficiente cantidad de aire comprimido para accionar los

frenos aún en caso de fallo fortuito del compresor. El purgado se realiza con facilidad

por la posición apropiada del grifo, el agua es expulsada automáticamente por la

presión interna del aire, (Fig.17).

1. Reserva

2. Válvula de purga

3. Entrada

4. Salida

5. Soporte

6. Racores

7. Tuerca de sujeción

Fig. 17. Deposito de aire.

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4.4. VÁLVULA DE REBOSE (check). En los circuitos con más de un depósito, estos se comunican a través de una

válvula de seguridad o de rebose, permitiendo el paso de aire de un depósito al otro

a partir de una presión determinada (según el tarado de la válvula). Cuando la

presión en el depósito principal rebasa esa presión de regulación (5,6 a 6 Kgf/cm²).

La válvula se abre y permite el paso del aire al depósito auxiliar, llenándose

conjuntamente como si fueran un solo depósito. Si la presión en el depósito principal

por debajo de la presión indicada de regulación en la válvula, la presión en el

depósito auxiliar abre la válvula de retención, pasando el aire al depósito de reserva

al principal, (Fig. 18).

1. Cuerpo de válvula

2. Soporte

3. Tornillo de regulación

4. Cazoleta

5. Muelle

6. Prensa membrana

7. Membrana

8. Émbolo de válvula

9. Muelle.

Fig. 18. Válvula de rebose.

4.6. VÁLVULA DE PURGA.

Esta válvula tiene como finalidad evacuar hacia el exterior toda la humedad

acumulada en el fondo del depósito, humedad que lleva consigo el aire absorbido por

el sistema. El accionamiento de está válvula es manual y va ubicada en la parte más

baja de los depósitos, (Fig. 19).

Page 22: Sistema de freno neumatico

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1. Anillo de retención

2. Muelle cónico

3. Válvula

4. Vástago de la válvula

5. Cuerpo de la válvula

6. Argolla de accionamiento

7. Anillo de retención

Fig.19. Válvula de purga.

4.6.1. Funcionamiento. La válvula (2) se mantiene cerrada por la fuerza del muelle (1) y también la

presión neumática. Al tirar o empujar lateralmente el vástago (3), la válvula (2) se

abre y permite que el agua condensada en el interior del depósito salga al exterior.

Soltando el vástago (3), la válvula (2) se cierra automáticamente, (Fig. 20).

Fig. 20. Esquematización.

Page 23: Sistema de freno neumatico

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ADVERTENCIA:

No se acerque a la parte delantera de la salida de descarga de la válvula de

eyección de humedad porque saldrán lanzados con fuerza humedad, sedimentos, y

otras basuras cuando se completa el ciclo del compresor. Utilice protección para los

ojos tal como gafas de seguridad al revisar la válvula de eyección de humedad para

evitar que las basuras que puedan salir lanzadas causen daños a los ojos, (Fig. 21)

Fig. 21. Drenado del agua del depósito.

4.7. VÁLVULA RELÉ, (Fig. 22) Sirve para más de 1 accionamiento de frenado esta válvula va intercala entre

los depósitos y los pulmones juntamente con la válvula repartidora.

4.7.1. Posición de marcha. Cuando se desaplica el freno de estacionamiento, la cámara (a) es

presurizada, el émbolo (7) se desplaza hacia abajo, cierra la salida de aire (6), y abre

el paso de aire (5). De esta manera, fluye del empalme (1) hacia el empalme (2), y a

su vez hacia los muelles acumuladores, que desaplican el freno de estacionamiento.

Page 24: Sistema de freno neumatico

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1. Tapa 11. Muelle de compresión

2. Anillo obturador 12. Anillo obturador

3. Émbolo 13. Embolo

4. Anillo obturador 14. Anillo de retención

5. Anillo obturador 15. Membrana

6. Cuerpo de válvula 16. Disco

7. Tornillos 17. Silenciador

8. Plato de la válvula 18. Soporte

9. Anillo obturador 19. Tornillos.

10. Filtro Fig. 22. Constitución

4.7.2. Posición de frenado (progresiva). A medida que se aplica el freno de estacionamiento de accionamiento manual,

se disminuye parcialmente la presión que actúa en la cámara (a), y la presión inferior

que actúa en el émbolo (7) predomina y lo desplaza hacia arriba hasta que cierre el

pasaje de aire (5) y posteriormente abra la salida de aire (6) permitiendo el flujo de

aire de los muelles acumuladores hacia la atmósfera por la desaireación (3).

Esta disminución de presión ocurre hasta el punto de equilibrio de las

presiones en los dos lados del émbolo (7) y mantengan el pasaje de aire en B, y la

salida de aire (6) cerradas. Así se pueden hacer frenados progresivos, pues la

presión de salida que se obtiene en el empalme de salida (2) es progresiva, de

acuerdo a la presión que actúan en el empalme (4).

Para un frenado, total se debe accionar totalmente la palanca del freno de

estacionamiento, la cámara (A) se despresuriza y el émbolo (7) se desplaza hacia

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25

arriba, adonde abre la salida de aire (6) y cierra el pasaje de aire (5). Así los muelles

se despresurizan y el aire fluye hacia la atmósfera por la desaireación (3), (Fig. 23).

Fig. 23. Esquematización.

4.8. VÁLVULA REPARTIDORA (TIPO QR1) Está válvula va situada en la bifurcación de los frenos posteriores, permite, a

través de ella, el paso de aire a los cilindros de las ruedas, descargando la presión

en los mismos cuando cesa la acción de frenado, (Fig. 24).

1. Conjunto membrana válvula

2. Cazoleta apoyo muelle

3. Cuerpo de la válvula

4. Muelle de la válvula

5. Junta para tapón

6. Arandela de protección de la junta

7. Tapón para cuerpo.

Page 26: Sistema de freno neumatico

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Fig. 24. Válvula QR1.

4.8.1. Constitución de la válvula. Está formada por un cuerpo de válvula en cuyo interior se abre una membrana

elástica que hace de válvula de paso que se mantiene en su posición de reposo por

el muelle, (Fig. 25).

Fig. 25. Válvula QR1.

4.8.2. Funcionamiento de la válvula repartidora.

Cuando se accionan los frenos, la presión de aire procedente de la válvula de

accionamiento que entra por A comprime el muelle dejando pasar el aire que sale por

B a los cilindros de las ruedas. Cuando cesa el efecto de frenado, la válvula se cierra

Page 27: Sistema de freno neumatico

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por la acción antagonista del muelle, al cesar la presión en la entrada A, y la presión

de retorno procedente de los cilindros se desplaza la membrana dejando pasar toda

la presión de aire mientras dure el proceso de accionamiento, (Fig. 26).

Fig. 26. Posición de frenado, entrada de aire hacia los cilindros.

4.9. PULMÓN DE AIRE DE DOBLE ACCIÓN.

La finalidad del pulmón posterior de doble acción es la de producir la fuerza de

frenado en las ruedas del eje trasero en los vehículos con frenos de tambor y de

disco. La parte de la membrana se destina al freno de servicio y la parte del

acumulador de fuerza producida por el muelle del freno de estacionamiento. Cilindro

de membrana del freno de rueda, estructura y funcionamiento, (Fig. 27)

Page 28: Sistema de freno neumatico

28

1. Émbolo A y C cámara de presión.

2. Anillo obturador B y D orificio de paso.

3. Muelle E y G cámara de muelle (servicio)

4. Cilindro F asiento de la válvula.

5 . Tuerca de desaireación H respiradero.

6. Tapa b presión de frenado.

7. Tornillo de desaireación c presión de mando.

8. Muelle de la válvula

9. Émbolo

10. Anillo obturador

11. Empalme de la presión de frenado (13.02)

12. Empalme de mando procedente de la válvula relé (16.01)

13. Émbolo

14. Membrana

15. Muelle de retroceso

16. Vástago con horquilla

Fig. 27. Pulmón de doble acción posterior.

Page 29: Sistema de freno neumatico

29

4.9.1. Posición de marcha. La cámara (A) está despresurizada, y en contacto con la atmósfera por medio

del empalme (11) y de la desaireación de la válvula de freno de servicio. La cámara

(C) está presurizada por la válvula del freno de estacionamiento y del empalme (12),

que mantiene el émbolo (1) en su posición oprimido contra la fuerza del muelle (3).

4.9.2. Frenado de servicio. El aire comprimido procedente de la válvula de freno de servicio (13.02)

alcanza la cámara (A) por el empalme (11) y actúa en la membrana (14), que

produce una fuerza que se transmite al émbolo (13) y al vástago con horquilla (16),

que se desplazan. Por medio de la palanca de freno (ajustador de holgura) articulada

en la horquilla del cilindro, se produce y transmite la fuerza proporcionalmente a la

presión de aplicación en el freno de la rueda. La fuerza de actuación disponible en la

horquilla resulta de la presión de la cámara (A) y de la superficie útil de la membrana

(14), que tiene una variación de acuerdo con el recorrido del cilindro.

Cuando se interrumpe la aplicación de presión en la cámara (A), el muelle

(15) actúa en el émbolo (13) y la membrana (14), y regresa a su posición inicial. Por

el orificio (H), el aire entra o sale de la cámara (G) durante el funcionamiento del

cilindro, y no permite que se haga vacío ni contra presión.

4.9.3. Frenado auxiliar y de estacionamiento. Desaireando la presión de la cámara (C), por la válvula de freno de

estacionamiento (14.12) y del empalme (12), el émbolo (1) se desplaza por la acción

del muelle (3) que actúa en la membrana (14), el émbolo (13) y en el vástago con

horquilla (16), que a su vez se desplazan y producen una fuerza de frenado

proporcional a la desaireación aplicada en la cámara (C). En caso de una

desaireación completa, la acción del muelle (3) es máxima, y caracteriza el frenado

de estacionamiento.

Para desaplicar el freno, se presuriza la cámara (C) por la válvula de freno de

mano (14.12) y del empalme (12), hasta que se alcance la presión de desaireación

especificada.

Page 30: Sistema de freno neumatico

30

Compensación de presión en la cámara acumuladora de fuerza elástica (E).

Es necesario garantizar una comunicación entre la cámara (E) y la atmósfera

mientras el émbolo (1) se mueve hacia dentro y afuera de manera que no se permita

el vacío o contra presión. En los cilindros de esta serie, el problema se resuelve, por

intermedio de una válvula integrada al émbolo (1), y que funciona de la siguiente

manera:

a) Aplicación del freno de estacionamiento:

Desaireando la presión de la cámara (C), el émbolo (1) se desplaza por la

acción del muelle (3), entonces hay necesidad de admitir aire en la cámara (E) para

que no haga vacío. La procedencia de este aire es de la cámara (A), que pasa por el

,orificio (B), actúa en el émbolo (9) y como no tiene presión suficiente para empujar el

muelle (8), penetra por el asiento de válvula (F) que está abierto y por el orificio (D)

de la cámara (E).

Este aire es limpio, pues su procedencia es de la tubería que une el cilindro de

freno combinado con la válvula de freno de servicio.

b) Desaplicación del freno de estacionamiento:

Análogamente, cuando se presuriza la cámara (C) el émbolo (1) se desplaza

contra la acción del muelle (3) y el aire de la cámara (E) fluye hacia la atmósfera de

manera inversa a la que fue descripta en el tópico anterior.

c) Aplicación del freno de servicio:

En la posición de funcionamiento más común, la cámara (C) está

despresurizada, empujando el émbolo (9) contra el tope y oprimiendo la obturación

(10). Así el aire que penetra en la cámara (A) en un frenado de servicio no tiene

acceso al orificio (B), que ocurre solamente cuando la presión de la cámara (C) se

desairea, y que abre la obturación (10).

En este caso el aire fluye por el orificio (B), actúa en el émbolo (9), supera la

resistencia del muelle (8), cierra el asiento de válvula (F), no tiene más acceso al

orificio (D) y consecuentemente, a la cámara (E).

Page 31: Sistema de freno neumatico

31

4.9.4. Dispositivo de liberación mecánico. En caso de falta de presión en el circuito del freno de estacionamiento, se

puede interrumpir el estacionamiento del cilindro de manera mecánica. Para hacerlo,

se suelta la tuerca (5), y consecuentemente el tornillo (7). Por la rosca del orificio

central de la tapa (6), el tornillo (7) se apoya en el émbolo (1) lo trae contra la acción

del muelle (3) y desairea los frenos.

4.9.5. Disposición.

Fig. 28. Pulmón de doble acción.

Page 32: Sistema de freno neumatico

32

4.9.6. Recorrido máximo de la cámara del pulmón.

Recorrido máximo permitido en la cámara del freno, con frenos de leva

Tamaño de la cámara, área efectiva

(pulgadas cuadradas)

Recorrido máximo permitido

pulgadas (mm)

12 1-1/2 (38)

16 1-3/4 (44)

20 1-3/4 (44)

24 1-3/4 (44)

24 (recorrido largo) 2 (51)

30 2 (51)

1. Ajuste los frenos siempre que el recorrido aplicado de la varilla de empuje de la

cámara del freno iguale o exceda el recorrido máximo permitido que se muestra en la

tabla anterior.

1.1 Con los frenos liberados, mida la distancia desde la cara de la cámara de aire

hasta la línea central del pasador de horquilla (Ref. A). Tome nota de la distancia

exacta llamándola medida A, (Fig. 29).

A. Con los frenos liberados, mida esta distancia.

B. Con los frenos aplicados, mida esta distancia.

C. Cámara del freno

D. Ajustador de tensión manual (típico)

E. Tornillo de ajuste. Fig. 29. Recorrido Máximo del pulmón.

Page 33: Sistema de freno neumatico

33

NOTA: tabla del recorrido de la leva bajada del Internet (//hpt.Wabco.com//)

1.2 Aplique los frenos de servicio y manténgalos aplicados con una presión de línea

plena de por lo menos 6 bares (80 lbs.). Mida la distancia desde la cara de la cámara

del freno hasta la línea central del pasador de la horquilla (Ref. B). Tome nota de la

distancia exacta llamándola medida B, (Fig. 30).

Fig. 30. Reglaje de la medida B de la horquilla del pulmón.

1.3 Reste la medida A de la medida B para determinar el recorrido aplicado.

2. Compare este valor con el valor máximo permitido del recorrido que se da en la

Tabla. Si el recorrido aplicado es igual al recorrido máximo permitido o lo sobrepasa,

ajuste los frenos.

2.1 Limpie la cabeza hexagonal del tornillo de ajuste. Coloque una llave o una llave

de dado encima de la cabeza hexagonal del tornillo de ajuste.

2.2 Gire el tornillo de ajuste hasta que esté apretado, y luego retrocédalo hasta que

el tambor quede libre. Normalmente, habrá que retroceder el tornillo de ajuste 2 ó 3

hilos de rosca.

Page 34: Sistema de freno neumatico

34

NOTA: Revise el ajuste del freno con la rueda en el suelo. El revisar el ajuste del

freno cuando la rueda está levantada del suelo puede dar un resultado que no sea

fiable. Cualquier juego o desgaste en los rodamientos de la rueda hará que el tambor

esté mal alineado cuando la rueda está levantada del suelo.

2.3 Para determinar si el tambor del freno está libre, utilice una herramienta de acero

para darle un golpe ligero al tambor. Se debería escuchar un sonido metálico claro.

Si se oye un ruido sordo, el freno está rozando y es necesario ajustarlo más.

4.10. VÁLVULA DE ESTACIONAMIENTO.

Está válvula tiene por misión disponer de un freno independiente en el

remolque para ser accionado en los momentos en que se precise, como son: en el

caso de estacionamiento, cuando el remolque produce bandazos o en los descensos

de los puertos. Con el mando manual, y según el giro que se dé a la manivela, se

obtiene en los frenos del remolque una escala progresiva de presión a voluntad del

conductor. La presión máxima se obtiene con un giro de 90° en la palanca que a su

vez corresponde a la posición de la (Fig. 31).

Fig. 31. Válvula de estacionamiento.

Page 35: Sistema de freno neumatico

35

4.10.1. Funcionamiento. Al accionar la palanca 3 se ejerce una fuerza sobre la parte superior de los

muelles 4 y 5 a través de la leva 2. La fuerza de empuje en los muelles desplaza al

émbolo 6 que cierra la comunicación del conducto de salida de aire con la atmósfera

a través del interior del émbolo 6. Simultáneamente, se abre la válvula de admisión 8

dejando pasar el aire procedente del calderón hacia la válvula amplificadora de

presión y, de está, a los frenos del remolque.

Al levantar la palanca 3 a su posición vertical, el émbolo 8 asciende por la

acción de los resortes 4 y 5, poniendo en comunicación el conducto de salida del aire

con la atmósfera (zona A) por donde se descarga el aire de los frenos. A su vez, y

por efecto del muelle 7 se cierra la válvula de paso 8, cortando así el aire procedente

del calderón.

Fig. 32. Constitución de la válvula de mano.

Page 36: Sistema de freno neumatico

36

A continuación presentamos una serie de válvulas de mano actuales que se

utilizan dentro de nuestro medio cada una tiene sus ventajas, su posición, y su

accionamiento, va adjuntado las medidas que le corresponde a cada válvula o a cada

tipo, es una serie de válvulas de control conectado, es un par de accionamientos de

2 válvulas de control, (Fig. 33).

Válvula de mano PP - 2 Válvula de mano PP – 3

Válvula de mano PP – 5 Válvula de mano PP - 7

Page 37: Sistema de freno neumatico

37

Válvula de mano MV – 3 Válvula de mano TW - 1

Válvula de mano TW – 2 y TH – 3 Válvula de mano TW – 4

Fig. 33. Tipos de válvulas de mano.

Page 38: Sistema de freno neumatico

38

4.11. MANÓMETRO.

Fig. 34.

Este elemento esta destinado para medir la presión de aire comprimido que en

el sistema existe en ese momento, en el sistema de frenos dentro del funcionamiento

del vehículo abarca presiones de 8 bares (120 lbs. F), en que los frenos tienen una

eficacia máxima. Presiones inferiores a esta funcionan si, pero con demora o con

deficiencias en el proceso de frenado.

Tenemos que algunos manómetros están elaborados con un aceite llamado

Glicerina que va en la cámara del reloj, esta sustancia sirve para la una clara lectura

de la presión y para la refrigeración del mismo manómetro.

4.12. VÁLVULA PRINCIPAL O DE PEDAL.

La presión de frenado en el vehículo se gobierna por medio de una válvula

que acciona el conductor con su pie. Esta válvula está conectada al primer depósito

de aire comprimido y a todos los cilindros de las ruedas. Un perno transmite el

movimiento del pedal, por mediación de un fuerte muelle, al émbolo. Está construida

para admitir una fuerza con el pie inferior a 30 Kgf.

Page 39: Sistema de freno neumatico

39

4.12.1. Constitución y funcionamiento. Está formada por un cuerpo de válvulas 1 con un vástago de accionamiento y

un muelle compensador 13, que regula la presión de salida a las canalizaciones. La

presión de este muelle gradúa, por medio del émbolo la abertura de la válvula.

Estrangulando más o menos la salida de aire de forma que la presión de salida es

casi proporcional al esfuerzo aplicado en el pedal, (Fig. 35).

1. Cuerpo de la válvula

2. Tapa de cuerpo

3. Palanca de accionamiento

4. Guardapolvo

5. Bulón de presión

6. Tela filtrante

7. Junta de émbolo

8. Émbolo

9. Asiento de la válvula

10. Muelle de presión válvula

11. Válvula

12. Muelle de ajuste y retorno del émbolo

13. Muelle de presión del émbolo

14. Codo para entrada de aire

15. Codo para salida de aire

16. Tubo de válvula.

Fig. 35. Despiece de la válvula principal

Page 40: Sistema de freno neumatico

40

4.12.2. Posición de marcha. En esta posición el platillo de la válvula 11 apoya sobre el asiento y cierra el

acceso de aire a presión del depósito a los cilindros de frenos de aire de los cilindros

de freno pasa a través del tubo de la válvula 16, al interior del émbolo 8 y de aquí al

filtro de aire 6 incorporado en la parte superior de la carcasa de la válvula en

comunicación con el aire exterior, (Fig. 36, Fig. 37).

Fig. 36. Posición de marcha. Fig. 37. Posición de viaje.

4.12.3. Posición de frenado parcial.

El movimiento de giro de la palanca de accionamiento del freno 3, es

transmitido al émbolo 8 por medio del bulón de presión 5 y el muelle 13 venciendo la

fuerza del muelle 10. Tan pronto como el tubo de la válvula 16 se apoya en la válvula

11 queda interrumpida la comunicación entre los cilindros de los frenos y el aire

exterior. Si se continúa presionando sobre la palanca del pedal del freno se separa

más el plato de la válvula de su asiento correspondiente y entonces el aire a presión

podrá pasar directamente del depósito de aire a los cilindros de los frenos.

Page 41: Sistema de freno neumatico

41

Pero al mismo tiempo llega el aire a presión por la rendija ente el tubo de la

válvula y la carcasa de la misma debajo del émbolo y empuja a este nuevamente

hacia arriba. Con esto se tensa el resorte 13 que actuó sobre el émbolo y su fuerza

es transmitida a la palanca del pedal.

Esta fuerza antagonista aumenta con la presión en los cilindros de los frenos,

de tal forma que el conductor quede en todo momento notar la fuerza del frenado. El

movimiento de retroceso del émbolo permanece hasta que el plato de la válvula

vuelve a apoyarse sobre su asiento (posición de terminación del frenado), (Fig. 38).

Fig. 38. Posición de frenado parcial.

4.1.12.4. Posición del Frenado total.

La palanca de freno se pisa al fondo de modo que toda la presión del depósito

pueda actuar sobre los cilindros de los frenos. Al levantar el pie de la palanca de

freno se vuelve a cerrar la válvula 11 y se interrumpe el enlace con el depósito de

aire. El tubo 16 se separa del plato de la válvula 11, el muelle 13 se destiende y el

resorte 12 de recuperación del émbolo traslada a éste a su posición de partida, (Fig. 39).

Page 42: Sistema de freno neumatico

42

Fig. 39. Posición de frenado total.

4.13. PULMÓN DELANTERO DE UNA ACCIÓN. Producir la fuerza de frenado para las ruedas delanteras de los vehículos con

frenos de tambor y de discos. Cilindro de membrana del freno de rueda, estructura y

funcionamiento, (Fig. 40).

Fig. 40. Esquematización del pulmón delantero de una acción.

Page 43: Sistema de freno neumatico

43

4.13.1. Posición de frenado. El aire que viene de la válvula del freno de servicio alcanza la cámara (A) por

el empalme (1) y actúa en la superficie de la membrana (8), esta produce una fuerza,

transferida al émbolo (7) y al vástago con horquilla (3), desplazándolos. Por la

palanca del freno (ajuste de holgura) que se articula en la horquilla, se produce la

transmisión de la fuerza que es proporcional a la presión que se aplica al freno de la

rueda, (Fig.41).

4.13.2. Posición de marcha Cuando se interrumpe la aplicación de la presión en la cámara (A), el muelle

(6) actúa en el émbolo (7) y la membrana (8) regresa a su posición inicial. Por el

orificio (C), el aire atmosférico entra o sale de la cámara (B) mientras funciona el

cilindro y evita que se forme vacío o contrapresión, (Fig. 41).

Fig. 41. Constitución del pulmón delantero.

Page 44: Sistema de freno neumatico

44

4.14. CAÑERÍAS. Son las encargadas de transportar el aire comprimido a cada uno de los

eleven tos del sistema de frenos, hasta lograr el accionamiento mecánico en las

zapatas contra el tambor, mediante los elementos que ya estudiamos con

anterioridad. Las cañerías en sí manejan diferentes tipos o niveles de presión de aire

comprimido, por ejemplo podemos hablar en forma general que las cañerías que

transportan aire de baja presión oscilan de 7 a 10 bares, mientras que las cañerías

que transportan aire de alta presión oscilan de 14 a 20 bares, (Fig. 42).

Fig. 42. Cañería flexible.

A continuación presentamos varios tipos de cañerías utilizadas en los sistemas de

aire a presión:

• BW-101-M TIPO que UNA MANGA es normal para todas las

conexiones flexibles en el sistema del freno neumático donde las

condiciones no requieren manga más grande. ellos normalmente son

más de usó para los Frenos de Cámara Manga, o conexiones de

Manga de Remolque. Identifique por dentro y fuera del diámetro y el

marcar continuo por fuera la superficie.

• BW-127-M TIPO UNA MANGA es de construcción similar a BW-101-

M TIPO UNA MANGA pero tiene más grande dentro y fuera de los

diámetros. se usa en casos especiales que requieren manga más

grande que el Tipo BW-101-M normal. Identifique por dentro y fuera

de los diámetros continuos por fuera la superficie.

Page 45: Sistema de freno neumatico

45

• BW-127-M MANGA está disponible en una longitud del máxima de 50

pies, Se proporciona como sigue:

• BW-348-M TIPO la MANGA de B es de construcción similar a BW-

304-M TIPO la MANGA de B pero tiene más grande dentro y fuera de

los diámetros. se usa en casos especiales que requieren manga más

grande que el tipo normal BW-101-M y BW-304-M manga.

Identifique por dentro y fuera de los diámetros.

4.14.1. Sistemas de Códigos de las Cañerías.

H 425 08 1 2 3 Ejemplo.

1. Toda la manga del tipo se designa con la carta H,

2. La manga se asigna un número bajo a unos tres dígitos de 001 - 999, como

por ejemplo: H069, H425.

3. Los últimos dos dígitos indican dentro del diámetro de la manga en

decimosexto de una pulgada. en el ejemplo usado sobre 08 es igual a 8/16" o

1/2".

4.14.2. Extremos de la manga. Cada tipo de extremo de la manga se diseña para encajar un cierto grupo

de manga con limitar dimensiones y tolerancias.

• Rizo:

08 U – 2 58 1 2 3 4 Ejemplo.

Page 46: Sistema de freno neumatico

46

1. Los primeros dos dedos indican tamaño de la manga,

2. Tipo de extremo de manga y material.

3. El primer número indica el estilo de la conexión del extremo.

4. Los últimos dos dedos indican el tamaño del conexión del extremo en

decimosexto de una pulgada.

• Campo embargable:

425 08 N – 2 58 1 2 3 4 5 Ejemplo.

1. Descripción de manga básica, las excepciones son la 247 serie y alerta -

los extremos de este tipo. Los extremos se diseñan para el uso con una

variedad de tipos de la manga.

2. Tamaño de la manga en decimosexto de una pulgada

3. Tipo de extremo de manga y material,

4. El primer número o la carta indica el estilo de la conexión del extremo.

5. Los últimos dos dedos indican el tamaño de la conexión del extremo en

decimosexto de una pulgada.

Page 47: Sistema de freno neumatico

47

4.14.2.1. Tipos de cañerías y código del material.

CODIDO DE LETRA TIPO DE UNION MATERIAL

A

B

C

D

E

H

K

M

N

P

S

T

U

Ondulado atacable

Campo atacable

Ondulado Campo attachable

Ondulado Ondulado

Con abrazadera

Ondulado

Campo attachable

Ondulado Ondulado

Campo attachable

Ondulado

Aluminio

Latón

Latón

Acero

Acero

Latón

Acero

Acero

Acero

Latón

Acero inoxidable

Latón

acero

4.14.3. Preparación de los ensambles de cañería.

Corte el tubo en ángulo recto con un cortador del tubo cerca de la conexión de la

manga. Permita una área recta adecuada el funcionamiento después sujete la

tubería con un escariador exterior interno, (Fig. 43).

Fig. 43. Corte de la cañería.

Page 48: Sistema de freno neumatico

48

• Apriete nuez despacio con tirón manteniendo el tubo con otra

mano, cuando la manga agarra, cuando el tubo ya no puede

voltearse detenga, éste es el punto de asimiento de anillo. apriete

nuez un 1 a 1 1/16 giros adicionales más allá del punto de asiento

de anillo, (Fig. 44).

Fig. 44. Acoplamiento de la nuez o tuerca de sujeción.

• Después de que la manga y el nuez se ha prefijado en la tubería, el

ensamble está lista para la instalación, (Fig. 45).

Fig. 45. Extremo de cañería lista.

Page 49: Sistema de freno neumatico

49

4.14.4. Tipos de acoples más usados.

• Conector del hilo recto masculino

• Cañería masculina el 90° codo rígido

• Pieza giratoria masculina invertida 90° codo

• Pieza giratoria en T masculina invertida

• Cañería masculina (corta)

• Conector masculino con guardia primaveral

Page 50: Sistema de freno neumatico

50

5. CIRCUITOS DE FRENOS DE AIRE COMPRIMIDO

5.1. CIRCUITO SIMPLE.

• Circuito de frenado principal

Como primera instancia estudiaremos el funcionamiento del sistema de frenos

simple, (Esquema 1), el aire absorbido por el compresor (1) directamente a la

unidad de control de aire (2)que esta conformada por: filtro, regulador y por último el

lubricador el mismo que contiene aceite de menor viscosidad SAE 10. el aire sigue

su trayectoria llegando al depósito de aire I, (3) este tiene 4 salidas que son: al otro

depósito II, (5) a la válvula de purga de aplicación manual, (6) a la válvula relay (7)

y por último a la válvula principal. (12) Una válvula check (4) separa los dos

depósitos este segundo tanque tiene 3 salidas que son: a la segunda válvula relay,

válvula de purga 2, y la última va hacia la segunda entrada de la válvula principal.

En el momento que se acciona el pedal por parte del conductor del vehículo, el

aire pasa al servicio de la segunda válvula relay esta pues funciona dejando pasar el

aire del segundo depósito a la segunda válvula repartidora, esta deja pasar el aire al

servicio del pulmón posterior (9) se acciona e diafragma principal moviendo la

palanca de empuje y esta a la palanca de desplazamiento de las zapatas mediante la

leva. Ese momento de aplicación del pedal también pasa el aire al pulmón delantero

(13) originando el accionamiento de la palanca de desplazamiento de la zapatas

delanteras mediante la leva.

• Circuito de parqueo.

Del primer depósito antes de llegar el aire a la válvula principal se desvía

también a un manómetro (11) y a una válvula manual de parqueo (10) esta en el

momento que se le acciona deja pasar el aire al servicio de la primera válvula relay

(7) y de esta a la válvula repartidora I, (8) accionando la emergencia del pulmón

posterior moviéndose internamente el diafragma llevando al desplazamiento de la

Page 51: Sistema de freno neumatico

51

palanca que lleva al giro de la leva de las zapatas posteriores produciendo el frenado

instantáneo.(Esquema 1)

Esquema 1. Circuito de frenos de aire comprimido simple.

Page 52: Sistema de freno neumatico

52

5.2 CIRCUITO DOBLE.

La seguridad en el funcionamiento de una instalación neumática de frenado

puede perfeccionarse de diversas formas. La más sencilla es mediante su división

en dos circuitos de frenado, en ella, cada circuito de frenado tiene un depósito de

aire comprimido propio y una válvula de frenado también propia. La presión en

ambos circuitos puede conocerse mediante dos manómetros, (Fig. 46).

1. Compresor 8. Llave de cierre

2. Botella de carga 9. Acoplamiento de tubo flexible

3. Regulador de presión 10. Cilindro de la rueda

4. Bomba protectora de hielo 11. Medidor de presión I

5. Válvula de seguridad 12. Válvula de pedal

6. Depósito de aire I 13. Medidor de presión II

7. Depósito de aire II 14. Válvula de freno.

Fig. 46. Instalación de circuito doble.

Page 53: Sistema de freno neumatico

53

La válvula de frenado tiene entonces dos válvulas análogas, actuantes

independientes entre sí, ambas son accionadas simultáneamente por el movimiento

de la placa del pedal. Con ello fluye el aire comprimido desde los depósitos a los

cilindros de las ruedas previamente evacuados, (Fig. 47), además entre los

depósitos se encuentra una válvula de seguridad, en caso de fallo de un circuito de

frenado, se cierra una válvula y el compresor de aire suministra entonces el aire solo

al otro depósito del otro circuito. La válvula se abre nuevamente y una vez alcanzada

la presión establecida. El aire en exceso escapa a través de la válvula, (Fig. 48).

5.3. CIRCUITOS HIDRONEUMÁTICOS.

Es la combinación de la instalación neumática con la instalación hidráulica, el

aire comprimido actúa en ellas, a través de un dispositivo reforzador del frenado,

sobre el cilindro principal.

Page 54: Sistema de freno neumatico

54

El coche, en caso de fallo del aire a presión, puede ser todavía frenado

mediante el esfuerzo muscular. Además se le puede anexionar un remolque

equipado con frenos de aire comprimido, (Fig. 49).

El dispositivo reforzador de frenado consiste en esencia en un cilindro de freno

accionado por el aire a presión con una válvula adjunta. Una palanca establece la

conexión al vástago del émbolo, la palanca desplaza el émbolo en el cilindro principal

y gobierna así mismo tiempo la válvula de frenado. Al actuar el pedal de frenado, la

palanca de la válvula gira sobre su centro de rotación en el vástago del émbolo. El

tubo de válvula se desplaza y abre simultáneamente la válvula de admisión. El aire

comprimido penetra en el cilindro de freno y refuerza la presión sobre el émbolo,

(Fig. 49).

1. Compresor 8. Depósito de aire II

2. Botella de carga 9. Válvula de entrada

3. Regulador de presión 10. Llave de cierre

4. Medidor de presión 11. Acoplamiento

5. Bomba protectora de hielo 12. Refuerzo del freno

6. Válvula de freno 13. Cilindro principal

7. Depósito de aire I 14. Cilindro de la rueda.

Page 55: Sistema de freno neumatico

55

Fig. 49. Reforzador del freno en posición de frenado.

5.4. INSTALACIONES EN FUNCIÓN DE LA CARGA.

Los ejes de un tren de remolques están frecuentemente cargados en forma

irregular y sus ruedas no soportan por tanto una presión uniforme. Pero como los

esfuerzos de frenado se rigen por la presión mínima de las ruedas, no siempre el

frenado adquiere su plena eficacia y algunas veces el coche no resulta frenado a

tiempo. Muchos camiones poseen por este motivo equipos adicionales, que ajustan

la presión de frenado a las respectivas cargas sobre los ejes, y perfeccionan así

esencialmente la seguridad del vehículo, en una instalación de frenado en función de

la carga, sobre cada eje se encuentra un dispositivo que se denomina transmisor de

presión, (Fig. 50). Este dispositivo soporta la presión del eje por medio de una

conducción de presión al regulador del esfuerzo de frenado, que está inserto en la

red normal de distribución, e influencia consecuentemente la presión de frenado. La

distancia del eje al chasis varía con la carga, una palanca transmite este movimiento

al émbolo del transmisor de presión, a pequeña carga el émbolo se desplaza hacia

abajo y se abre la válvula de admisión.

Page 56: Sistema de freno neumatico

56

Del depósito de aire comprimido fluye entonces el aire a presión al cilindro de

ajuste del regulador del esfuerzo de frenado. La válvula se cierra y desplaza hacia

arriba. El proceso tiene lugar en forma inversa en la carga del eje. El regulador del

esfuerzo de frenado tiene un émbolo que lleva una pieza basculante y que es

repelido por muelle graduable, la pieza basculante transmite su movimiento a la

válvula del regulador y establece por su relación de transmisión el equilibrio.

1. Dador de presión 5. Regulador

2. Regulador de la fuerza del freno 6. Dador

3. Cilindro principal de freno 7. Accionadores

4. Válvula de freno 8. Depósito de aire

Fig. 50. Freno dependiente de la carga.

Page 57: Sistema de freno neumatico

57

5.5. CIRCUITO CON DOBLE RELE.

Este sistema de frenos esta constituido por los elementos primordiales para

efectuar el proceso de frenado en las ruedas, posee además 4 pulmones de doble

acción para el efecto de frenado común mediante el pedal del conductor y para el

efecto de parking mediante el accionamiento de la válvula de control. Estos modelos

son los participes de los vehículos de modelo 96 que tenemos en servicio en la

actualidad en nuestro medio, a continuación presentamos el circuito y su

constitución, (Fig. 51).

Page 58: Sistema de freno neumatico

58

A Presión de frenado

B Presión de servicio

C Presión de comando

DE Grupo generador de energía 1.01 Compresor de aire

2.01 Regulador de presión

4.03 Válvula protectora de cuatro y seis circuitos

5.01 Depósitos de aire comprimido

6.02 Válvula de desagüe automática

6.13 Válvula APU (reguladora de presión y filtro de aire)

8.02 Válvula de retención

38.02 Empalmes de comprobación

DS Grupo acumulador de energía 5.01 Depósitos de aire comprimido

6.01 Separador de agua de accionamiento manual

KO Grupo de luces indicadoras, manómetros e interruptores de presión

9.01 Luces indicadoras

10.01 Interruptores de presión

10.02 Interruptores de presión

11.02 Manómetro doble

BV Grupo de válvulas de accionamiento 8.02 Válvula de retención

13.02 Válvula de pedal del freno de servicio

14.01 Válvula manual del freno de estacionamiento

14.12 Válvula manual del freno de estacionamiento

15.01 Válvula manual del freno auxiliar del remolque

16.01 Válvula relé del freno de estacionamiento

16.01 Válvula relé del freno de servicio de los ejes traseros

1ª Grupo del primer eje (eje delantero) 20.02 Cilindro neumático de membrana

38.02 Empalme de comprobación

Page 59: Sistema de freno neumatico

59

2ª Grupo del segundo eje 22.01 Cilindro combinado (Tristón)

38.02 Empalme de comprobación

3ª Grupo del tercer eje 22.01 Cilindro combinado (Tristón)

38.02 Empalme de comprobación

MA Grupo de parada del motor 20.04 Cilindro de parada del motor

33.01 Válvula electro neumática

MB Grupo de accionamiento del freno motor 20.05 Cilindro de accionamiento del freno motor

33.01 Válvula electro neumática

AS Grupo de mando del freno del remolque 18.01 Válvula distribuidora de mando del freno del remolque

28.01 Válvula vi direccional

35.02 Cabeza de acoplamiento “Emergencia” (roja)

Page 60: Sistema de freno neumatico

60

5.5. Circuito de remolque con un solo relé.

Aquí tenemos un circuito que representa el sistema de frenos de un remolque,

notamos que la diferencia del circuito anterior tenemos simplemente 2 pulmones

posteriores de doble acción por lo cual solo es necesario poner una válvula relé, (Fig. 52).

a Presión de frenado

b Presión de servicio

c Presión de comando

DE Grupo generador de energía 1.01 Compresor de aire

4.03 Válvula protectora de cuatro circuitos

5.01 Depósito de aire comprimido

6.13 Válvula APU (regulador de presión y filtro de aire)

Page 61: Sistema de freno neumatico

61

DS Grupo de acumulador de energía 5.01 Depósito de aire comprimido

5.02 Depósito de aire comprimido de dos compartimientos

KO Grupo de luces indicadoras, manómetros e interruptores de presión 9.01 Luces indicadoras

10. 01 Interruptores de presión

11.02 Manómetro doble

BV Grupo de válvulas de accionamiento 13.02 Válvula de pedal del freno de servicio

14.01 Válvula manual del freno de estacionamiento

16.01 Válvula relé

33.01 Válvula eletroneumática

45.01 Válvula eleroneumática (suspensor)

1ª Grupo del primer eje (eje delantero) 20.02 Cilindro neumático de membrana

38.02 Purgador de aire

2ª Grupo del segundo eje 22.01 Cilindro combinado (Tristón)

26.07 Regulador automático de la fuerza de carga

ALB 38.02 Empalme de comprobación

MB Grupo de accionamiento del freno motor 20.05 Cilindro de accionamiento del freno motor

33.01 Válvula electro neumática del freno motor

MA Grupo de parada del motor 20.04 Cilindro de parada del motor

33.01 Válvula electro neumática de parada del Alimentación de accesorios

A Suspensor

Fig. 52. Circuito de un remolque básico

Page 62: Sistema de freno neumatico

62

CALCULOS DE FRENADO Acerca del proceso de frenado el trabajo en todo vehículo tiene su movimiento

con una determinada energía o fuerza viva, por efecto del frenado, se transforma en

otra energía inofensiva. El rozamiento de las zapatas en un tambor de freno,

transforman la energía de movimiento en energía calorífica. Partiendo de la masa y

la velocidad del automóvil.

Trabajo del freno = (masa x velocidad) / 2 o bien Wk = (m/2) x v2

Ejemplo 1: Un automóvil con un peso de 800 Kp y llevando una velocidad de 72 km/h, se frena a

completo reposo, ¿Qué trabajo supone para el freno?

m = G/g = 800kp / 9,81m/s2 = 81,55 kps2/m G= 800 kp

g = 9,81m/s2

v = 72km/h

Wk = (m/2) x v2

= (81,55kps2/m x 20m/s x 20m/s) / 2 v= 72/3,6

= 16310kpm v= 20 m/s

Los frenos están insuficientemente refrigerados. Los tambores de frenos se

tuercen entonces e influencian el efecto de frenado. Se presentan las llamadas

“perdidas transitorias de eficiencia” Fig.

Fig. Consecuencias del sobrecalentamiento

Page 63: Sistema de freno neumatico

63

Demora en el frenado Depende de la acción y del funcionamiento del freno. La demora o retardo, se

puede calcular partiendo de la disminución de velocidad y del tiempo para ello

necesario.

Representación en la demora del frenado

Demora del frenado = disminución de la velocidad / tiempo de frenado

O bien a = (v1 – v2) / t de donde a = v / t y (si v2 = 0)

Y v = a x t t = v / a

Ejemplo 2: Un automóvil con una velocidad de 90km/h llega a completa detención por acción

plena de los frenos, tras 5 segundos. ¿Cuál es la demora de frenado?

V2 = 0

a = v / t = 25m/s / 5s = 5m/s2 V1 = 90km/h = 90/3,6

V1 = 25m/s

t = 5s

Page 64: Sistema de freno neumatico

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Recorrido del frenado Una longitud de frenado depende del tiempo de reacción y del propio tiempo

de frenado, el tiempo de reacción es la diferencia en tiempo existente entre el

momento de reconocer un obstáculo y el momento de actuación del pedal de freno.

Una conducción atenta se obtienen tiempos menores.

El máximo efecto del frenado se consigue a plena acción de las zapatas del

freno. Sobre la carretera se reconocen entonces las huellas del frenado. La longitud

de este tramo depende de la demora media de frenado y de la velocidad del

vehiculo.

Recorrido del frenado = velocidad2 / (2 x demora de frenado)

O bien s1 = v2 / 2ª

Representación de los caminos de frenado

Recorrido de reacción = velocidad x tiempo transcurrido

O bien s2 = v x t

Recorrido hasta detención = recorrido de frenado + recorrido de reacción

O bien s = s1 + s2

Page 65: Sistema de freno neumatico

65

Ejemplo 3: Un automóvil posee una demora de frenado de 4 m /s2 ¿Cuál será el recorrido hasta

la detención, con una velocidad de marcha de 90km/h y un tiempo de reacción de

0,5s?

S1 = v2/(2a) = (25m/s x 25m/s) / (2 x 4m/s2) = 78m a = 4m/s2

S2 = v x t = 25m/s x 0,5s = 12,5m t = 0,5 s

S = s1 + s2 = 78m + 12,5m = 90,5m v = 90km/h / 3,6

v= 25m/s

Fuerzas de frenado En las instalaciones neumáticas los esfuerzos son transmitidas directamente

por aire comprimido, la presión por tensión es función entonces de la presión del

émbolo y de la reacción de multiplicación de la palanca. La presión del embolo puede

ser calculada partiendo de la presión de servicio y de la superficie del mismo, la

presión de servicio en los sistemas de distribución de una conducción entre 4,8 y 5,3

kp/cm2, y el los de dos conducciones entre 6,2 y 7,35 kp/cm2.

Page 66: Sistema de freno neumatico

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Presión del embolo = presión de servicio x superficie del embolo

O bien F2 = F1 x A

Presión por tensión = presión del embolo x relación de multiplicación de la palanca

O bien Fs = F2 (a / b)

Ejemplo 4: El embolo de una instalación neumática tiene un diámetro de 100mm y actúa a una

presión de servicio 5kp /cm2. ¿Qué presión por tensión se logra con las longitudes de

brazos de palanca de b = 40 mm y a = 160mm?

a = 160mm

F2 = F1 x A = 5kp/cm2 x 78,54cm2 = 392, 7kp b = 40mm

d = 100mm

Fs = F2 (a / b) = 392,7kp (160mm/40mm) = 1571 kp A = (d2 x π)/4

A = 78,54cm2

F1 = 5kp/cm2