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SISTEMAS DE TRASLACIN FRENOS

SISTEMA DE FRENOS

El sistema de frenos rene todos aquellos elementos, cuya misin es proporcionar la capacidad de reducir progresivamente la velocidad del vehculo, si es necesario la detencin total del mismo y mantenerlo inmovilizado cuando est detenido, con lo que representa un elemento fundamental en la seguridad.

Como el movimiento del vehculo se obtiene por medio de las ruedas, para detenerlo basta con anular este movimiento, lo que se logra aplicando un esfuerzo a las ruedas que las contenga en su giro; esto se realiza por rozamiento de unas zapatas sobre un tambor, o de unas plaquetas contra un disco, con lo cual se transforma la energa cintica en energa calorfica que se irradia a la atmsfera.


INSTALACIONES DE FRENOS

Segn las funciones y la aplicacin, las instalaciones de frenos se pueden clasificar en:

Sistema de freno de servicio.- o freno principal, debe permitir al conductor disminuir la velocidad de un vehculo durante su funcionamiento con efecto gradual, llegando a detenerlo si fuera preciso de manera segura, rpida y eficaz, cualquiera que sean las condiciones de velocidad y carga en las ruedas. Para ellos debe reunir las cualidades de eficiencia, estabilidad y progresividad.

Un freno es eficaz cuando al activarlo se obtiene la detencin del vehculo en un tiempo y distancia mnimos.


La estabilidad de la frenada es buena cuando en el transcurso de la misma el vehculo no se desva de su trayectoria.

Se dice que la frenada es progresiva, cuando se obtiene una accin de frenado proporcional al esfuerzo realizado por el conductor sobre el mando.

En los automviles, el freno de servicio est formado por un circuito hidrulico que dispone de elementos que generan la presin y los dispositivos necesarios para actuar sobre los bombines de los discos o tambores de freno, as como de elementos correctores o amplificadores de la presin. Un circuito de frenos de servicio, est constituido bsicamente por: un pedal de accionamiento, una bomba de frenos con el depsito de lquido, un servofreno, discos y pinzas de freno o tambores y zapatas, un corrector de frenado trasero y canalizaciones


Sistema de freno de estacionamiento.- permite mantener el vehculo es estado de reposo por medios mecnicos, incluso en calzadas inclinadas y especialmente en ausencia del conductor.


Sistema de freno auxiliar.- le permite al conducto disminuir la velocidad de un vehculo con efecto gradual o detener el vehculo, en caso de avera en la instalacin del freno de servicio.

En los automviles, el freno auxiliar es el mismo que el freno de estacionamiento. Este consiste en un mecanismo de accionamiento manual (freno de mano) que acta sobre las dos ruedas de un mismo eje, generalmente las traseras.


Sistema de freno continuo.- conjunto de componentes que le permiten al conductor reducir la velocidad, prcticamente sin desgaste en los frenos de friccin, o recorrer una larga pendiente con una velocidad casi constante. Una instalacin de freno continuo puede tener uno o ms retardadores. Los sistemas de freno continuo ms empleados son: el freno motor y los retardadores Los sistemas de freno motor actan sobre los gases de escape frenando su salida al exterior con una mariposa; el motor acta como un compresor que necesita energa para girar. La energa se transmite en un proceso inverso al funcionamiento normal y las ruedas mueven el motor que recibe la energa que producir un frenado en el vehculo.


Los retardadores ms empleados son hidrodinmicos y de corrientes parsitas (electromagnticos).

Los retardadores hidrodinmicos funcionan con el mismo principio de funcionamiento que el embrague hidrulico.

Los retardadores electromagnticos emplean bobinas de excitacin que se alimentan elctricamente desde un mando. El par de frenado depende de la excitacin de las bobinas, del estator y del tamao del entrehierro.


Sistema de freno automtico.- conjunto de componentes que en caso de una separacin voluntaria o accidental de los vehculos componentes de un tren, efectan un frenado automtico del remolque.

Sistema electrnico de frenos.- sistema de frenos cuyo control se genera y se procesa como una seal elctrica en la transmisin de control. Una seal elctrica de salida controla los componentes que generan la fuerza de apriete.


COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS:

El sistema de frenos se compone de:

(a) Instalacin de suministro de energa: o sistema de mando, es la parte del sistema de frenos que transmite, regula y, eventualmente, prepara la energa necesaria para el frenado. Termina donde comienza el dispositivo de transmisin. La fuente de energa puede estar tanto fuera del vehculo, como tambin puede ser la fuerza muscular de una persona.

(b) Dispositivos de accionamiento: partes de un sistema de frenos, que inician y controlan el efecto de dicho sistema. La seal de control puede ser transmitida dentro del dispositivo de accionamiento, por ejemplo con medios mecnicos, neumticos, hidrulicos o elctricos, para lo cual se puede utilizar energa externa o auxiliar.


El dispositivo de accionamiento comienza en el componente sobre el que se acta directamente la fuerza de accionamiento, y acaba donde la energa necesaria para los frenos se distribuye, o bien, donde una parte de la energa se bifurca para controlar la energa de frenado. El accionamiento se realiza:

Directamente con el pie o con la mano. Mediante la intervencin indirecta del conductor o sin ninguna

intervencin (slo en remoques) Mediante la modificacin de la presin o de la corriente elctrica en

una tubera o un cable de unin entre el vehculo tractor y el remoque del vehculo, al accionar uno de los sistemas de frenos del vehculo tractor, o bien en caso de avera

Mediante la inercia de masas o el peso del vehculo o de uno de sus componentes esenciales


(c) Dispositivo de transmisin: Es la parte del sistema de frenos que transmite la energa controlada por el dispositivo de accionamiento.

Comienza, por un lado, donde acaba el dispositivo de accionamiento o, por otro lado, donde termina la instalacin de suministro de energa.

Finaliza en los componentes del sistema de frenos en los que se generan fuerzas contrarias al movimiento del vehculo o a la tendencia de su movimiento. Su modelo constructivo puede se mecnico, hidrulico, neumtico, elctrico, o combinaciones de varios.

(d) Un freno propiamente dicho: Es la parte del sistema, en las que se desarrollan las fuerzas que se oponen al movimiento del vehculo o a la tendencia de su movimiento; pudiendo ser de diferentes tipos:


De friccin: donde las fuerzas nacen del rozamiento entre dos elementos, de los cuales, uno es solidario de una parte fija del vehculo y el otro de la rueda.

Elctrico: donde las fuerzas se generan por la accin electromagntica entre dos elementos en movimiento relativo, que no rozan entre s.

De fluido: en los que las fuerzas se desarrollan por la accin de un fluido que se encuentre entre dos elementos en movimiento relativo.

(e) Equipo adicional del vehculo tractor para un remolque: Son las partes de un vehculo tractor que estn diseadas para abastecer energa y para controlar los sistemas de frenos de los remolques.


TIPOS DE SISTEMAS DE FRENOS EN FUNCIN DE LA INSTALACIN DE SUMINISTRO DE ENERGA:

Sistema de frenos con fuerza muscular: sistema en el que la energa necesaria para generar la fuerza de frenado slo se origina en la fuerza fsica del conductor del vehculo.

Sistema de frenos con fuerza auxiliar: sistema en el que la energa necesaria para generar la fuerza de frenado se origina en la fuerza fsica del conductor del vehculo y en una o ms instalaciones de suministro de energa.

Sistema de frenos con fuerza externa: sistema en el que la energa necesaria para generar la fuerza de frenado se origina en una o


ms instalaciones de suministro de energa, exceptuando la fuerza fsica del conductor, sta slo sirve para controlar la instalacin.

Un sistema de frenos en el que el conductor pueda generar fuerza de frenado a travs de la fuerza muscular al accionar esta instalacin, en caso de prdida total de energa, no entra dentro de esta definicin

Sistema de freno automtico de remolques: sistema en el que la energa necesaria para generar la fuerza de frenado se origina a travs de la aproximacin del remoque al vehculo tractor.

Sistema de frenos por gravedad: sistema de frenos en el que la energa necesaria para generar la fuerza de frenado se origina bajando un componente esencial del remolque (por ejemplo la barra de traccin), gracias a la fuerza de la gravedad.


TIPOS DE SISTEMAS DE FRENO EN FUNCIN DE LA ESTRUCTURA DEL DISPOSITIVO DE TRANSMISIN:

Sistema de frenos de circuito nico: el dispositivo de transmisin es de circuito nico, cuando una avera tiene como consecuencia que ya no pueda transmitir la energa para generar la fuerza de apriete.

Sistema de frenos de circuitos mltiples: el dispositivo de transmisin es de circuito mltiples, cuando una avera en un circuito tiene como consecuencia que todava se pueda transmitir, total o parcialmente, la energa para genera la fuerza de apriete.


TIPOS DE SISTEMAS DE FRENOS EN COMBINACIONES DE VEHCULOS:

Sistemas de frenos de una sola conduccin: configuracin, en la que los sistemas de frenos de cada uno de los vehculos estn unidos entre s de tal forma que se utiliza una nica conduccin, alternativamente, para el abastecimiento de energa o para el accionamiento del sistema de frenos del remolque.

Sistema de frenos de dos o ms conducciones: configuracin, en la que los sistemas de frenos de cada uno de los vehculos estn unidos entre s de tal forma que el abastecimiento de energa y el accionamiento de la instalacin de freno del remolque se hacen simultneamente y por separado, a travs de varias conducciones.


Sistema de frenos directo: combinacin de los sistemas de frenos de los vehculos de un tren. Rene las siguientes caractersticas:

Desde su asiento el conductor puede activar, con un nica accin y con un efecto gradual, un dispositivo de accionamiento en el vehculo tractor directamente y un dispositivo de accionamiento en el remolque indirectamente.

La energa necesaria para frenar cada uno de los vehculos de un tren es proporcionada por la misma fuente de energa (que puede ser la fuerza muscular del conductor)

Frenada de cada uno de los vehculos de un tren realizada al mismo tiempo o retrasada un tiempo adecuado.


Sistema de frenos parcialmente directo: combinacin de sistemas de frenos de los vehculos de un tren. Rene las siguientes caractersticas: Desde su asiento el conductor puede activar, con un nica accin y

con un efecto gradual, un dispositivo de accionamiento en el vehculo tractor directamente y un dispositivo de accionamiento en el remolque indirectamente.

La energa necesaria para frenar cada uno de los vehculos de un tren se obtiene, por lo menos, de dos fuentes de energa diferentes.

Frenada de cada uno de los vehculos de un tren realizada al mismo tiempo o retrasada un tiempo adecuado.

Sistema de frenos no directo: combinacin de los sistemas de frenos de los vehculos de un tren que no son ni directos ni parcialmente directos


DEFINICIONES EN EL PROCESO DE FRENADO

Hace referencia a los procesos comprendidos entre el comienzo de la activacin del dispositivo de accionamiento y el fin del frenado

Frenado graduable: frenado en el que, dentro del campo de activacin normal del dispositivo de accionamiento, el conductor puede reducir o aumentar en todo momento, de forma suficientemente fina, la fuerza de frenado, actuando sobre el dispositivo de accionamiento.

Histresis del sistema de frenos: diferencia de las fuerzas de accionamiento al tensar y soltar, con el mismo par de frenado

Histresis de los frenos: diferencia de la fuerzas de apriete al tensar y soltar, con el mismo par de frenado


DINMICA DEL FRENADO

El par motor transmitido a las ruedas genera una fuerza de impulsin (Fi) que transmitida a la masa del vehculo, provoca su desplazamiento.

El trabajo desarrollado en este desplazamiento es equivalente a la energa cintica del vehculo. Por tanto, el trabajo ser igual a la fuerza aplicada en el vehculo (Fi) por el espacio recorrido (e).


Para detener un vehculo, es necesario aplicarle una fuerza de igual magnitud pero de sentido contrario a la fuerza de impulsin, esta fuerza se conoce como fuerza de frenado (Ff)

El frenado consiste en absorber y transformar la energa cintica del vehculo en movimiento en energa calorfica, por medio del rozamiento entre superficies. Los dispositivos empleados para ello son los discos y pastillas de freno y los tambores y zapatas de freno.


Fuerza de frenado

La fuerza de frenado (Ff) necesaria para detener un vehculo se calcula gracias a la frmula corregida de la fuerza que es necesaria aplicar en una masa para producir una aceleracin (Fi).

Y la fuerza de frenado:


Fuerza de frenado mxima (sin deslizamiento) La fuerza de impulsin (Fi) que se puede aplicar al vehculo para que no exista deslizamiento, se calcula tomando en consideracin el coeficiente de rozamiento o adherencia del neumtico con el terreno, al igual que ocurre con la fuerza de frenado (Ff).


La fuerza de frenado mxima (Ffm) que se debe contrarrestar con la fuerza de impulsin (Fi), depende del peso del vehculo y del coeficiente de adherencia del neumtico y el terreno ()

Por lo tanto:

La fuerza de frenado en cada eje del vehculo es proporcional al reparto de pesos de los ejes


Reparto de la fuerza de frenado

Cuando es frenado un vehculo que se encuentra en movimiento, la fuerza de inercia (I) aplicada a su centro de gravedad (G), forma con las fuerza de frenado (F1) y (F2) un par que obliga a inclinarse hacia abajo al vehculo en su parte delantera, mientras que en la trasera ocurre lo contrario. Se puede decir, pues, que el peso del vehculo ha sido transferido en parte al eje delantero, al mismo tiempo que el trasero se ha trasladado.

Bajo el efecto del par I x h, el peso transferido al eje delantero es tal, que el par desarrollado P1 x l, en que ha


transformado I x h, es igual a ste, luego puede decirse que:

sta expresin indica que: el peso P1 transferido al eje delantero es tanto mayor cuanto ms lo sean la fuerza de inercia (que aumenta con la velocidad y masa del vehculo) y la altura del centro de gravedad con respecto al suelo y, tanto menor, cuanto mayor sea la distancia (l) entre ejes.

El aumento del peso que carga sobre el eje delantero en las frenadas es tenido muy en cuenta en los estudios para el desarrollo del sistema de suspensin, dotndole de la rigidez necesaria para soportar estos esfuerzos adicionales, sin sufrir roturas ni deformaciones.


Del mismo modo en el sistema de frenos debe ser aprovechada esta circunstancia para aplicar a las ruedas delanteras una mayor fuerza de frenado, ya que como consecuencia de soportar un mayor peso en estas circunstancias, crece la fuerza de adherencia con el suelo.

Todo lo contrario ocurre en las ruedas traseras, que al ser descargadas de peso pierden adherencia y debe disminuirse la fuerza de frenado que a ellas se aplique, para alejar el peligro del bloqueado de las mismas. Por este motivo, en estas ruedas se instalan dispositivos que limitan la fuerza de frenado aplicada a ellas con relacin al peso transferido al eje delantero.

Por todo ello, la fuerza de frenado debe ser repartida entre los ejes con relacin al peso soportado por los mismos, que depende de la distribucin de los distintos mecanismos, como el motor, caja de velocidades, depsito


de combustible, etc., y de la transferencia de peso al frenar (dependiente fundamentalmente de la altura del centro de gravedad), peso total del vehculo y distancia entre ejes.

En el diseo del automvil se disponen los mecanismos de manera que el peso quede uniformemente repartido entre los dos ejes, para obtener una gran eficacia de los frenos, que se dice es del 100%, cuando la fuerza total de frenado es igual a peso del vehculo, lo que no ocurre en ningn caso, pues para este supuesto, en circunstancias de disminucin de la adherencia por mal estado de la carretera o los neumticos (nieve, barro, lluvia, etc.), se producira el bloqueo de las ruedas con suma facilidad.

Se dice que un vehculo est dotado de un buen sistema de frenos, cuando la eficacia es de un 85%. Si es menor del 50%, los frenos son considerados insuficientes.


El reparto de pesos entre los ejes de un vehculo depende esencialmente de la implantacin en el mismo del grupo moto propulsor, por ser ste el conjunto de ms peso. De esta manera, el peso total queda repartido entre los ejes de la siguiente forma:

a) Para vehculos con motor delantero y propulsin trasera, sobre cada eje descansa aproximadamente el 50% del peso total.

b) Para vehculos con motor y traccin delanteros, sobre este eje descansa aproximadamente el 60% del peso total, y el 40% sobre el eje trasero.

c) En los vehculos de motor y propulsin traseros, el reparto de pesos es contrario al del caso anterior, es decir, sobre el eje trasero descansa aproximadamente el 60% del peso total.


En cuanto a la eficacia del frenado se refiere, conviene resaltar que las fuerzas de frenado aplicadas a las dos ruedas de un mismo eje, deben ser rigurosamente iguales, pues de lo contrario producen tirones hacia uno de los lados, con la consiguiente inestabilidad del vehculo en las frenadas.

La influencia del frenado en las ruedas tambin se manifiesta en las curvas. En ellas, junto a la fuerza de frenado aplicada a las ruedas, aparece una fuerza trasversal consecuencia de la fuerza centrfuga, que hace aumentar o disminuir la adherencia del neumtico con el suelo. En funcin del peso transferido en la curva hacia las ruedas exteriores, las cuales ganan adherencia, mientras la pierden las interiores.

Si en estas circunstancias se frena, puede llegarse a bloquear prematuramente cualquiera de las ruedas interiores, en particular la trasera, con el consiguiente derrapado del vehculo y prdida de estabilidad.


Deceleracin

La deceleracin que se produce en el proceso de frenado se calcula aplicando frmulas similares a las del clculo de la aceleracin, pero anteponiendo el smbolo menos.


Eficacia del frenado

La deceleracin que sucede durante el proceso de frenado determina la eficacia del sistema de frenos del vehculo. La mxima deceleracin que se puede producir en la operacin de frenado es la aceleracin o deceleracin de la gravedad.

Se considera eficacia de los frenos al 100 % cuando la deceleracin de frenado es de 9,8 m/s2.

Por lo tanto, la eficacia del sistema de frenos y del comportamiento del vehculo en general depender del coeficiente de adherencia () entre rueda y terreno, de la fuerza de frenado que se aplique a los discos o tambores y del peso que soporte el vehculo.


Fuerzas de rozamiento en los frenos

Para detener un vehculo que se encuentre en movimiento se utilizan los frenos, bien sean de tambor o de disco, con lo que se logra el frenado mediante el rozamiento de dos piezas: una fija y otra mvil.

En los frenos de tambor, cuando se aplican las zapatas contra ste se obtiene un par de frenado que se opone al movimiento del tambor. Este par (C) es el resultado de la aplicacin de una fuerza de rozamiento (F) entre la zapata y el tambor, a una distancia d del eje:


El par de frenado (C), tambin es igual al producto de la fuerza de frenado (R) por el radio (d) bajo la carga de la rueda, es decir:

Igualando estas dos expresiones, se tiene:

;

De donde se puede deducir que: la fuerza de frenado debe tomar un valor mximo igual al producto de la fuerza (R) por la relacin (d/d), es decir, la fuerza de rozamiento (F) generada entre zapata y tambor, debe ser igual al producto de la fuerza de adherencia (R) del neumtico con el suelo, por la relacin (d/d). Como esta ltima suele tomar valores prximos a 2, la fuerza de rozamiento (F) deber valer la mitad de la


adherencia (R), que a su vez depende del peso adherente que carga sobre ella en el frenado.

Para un fuerza (F) mayor que estos valores, se obtendra el bloqueo de la rueda, lo que no es deseable en ningn caso.

La fuerza de rozamiento (F) se obtiene mediante la aplicacin de una presin de la zapata contra el tambor, producindose el rozamiento entre ambos. Llamando (Fm) a la fuerza de acoplamiento entre ambos, se tiene:

% &

siendo (') el coeficiente de rozamiento entre la zapata y el tambor.


As pues, para obtener una fuerza de rozamiento elevada, es necesario:

Que la presin (Fm) sea importante (lo que puede lograrse con facilidad por procedimientos hidrulicos)

Que los materiales utilizados tengan un coeficiente de rozamiento elevado, para el caso de forros de tejido moldeado que tiene como base el amianto y tambores de fundicin, el coeficiente de rozamiento entre ambos suele ser de 0,3 a 0,6.


Distancia de parada

Se llama as al espacio recorrido por el vehculo desde que se accionan los frenos hasta que se detiene completamente. La distancia de parada depende de:

La presin que se ejerza sobre el pedal de freno (fuerza de frenado) De la fuerza de adherencia del neumtico con el suelo De la velocidad con que marcha el vehculo en el momento de frenar De la fuerza y direccin del viento, etc.


Como algunos factores son variables y difciles de determinar, la distancia exacta de parada no puede ser obtenida ms que por una medida directa, sin embargo, puede ser calculada de manera ms o menos precisa.

Una de las frmulas que pueden emplearse para el clculo, sin tener en cuenta la fuerza del viento, suponiendo una buena adherencia del neumtico con el suelo y ejerciendo la mxima presin sobre el pedal del freno, es:

()

)*+,

En la que:

(d) es la distancia de parada en metros

(v) la velocidad en Km/h (e) el porcentaje de eficacia de

los frenos 254 es una constante para que

las distancias vengan expresadas en metros.


Como puede apreciarse, la distancia de parada no depende para nada del peso del vehculo, sino del cuadrado de la velocidad y de la eficacia de los frenos. Por ello, la distancia de parada es igual para un vehculo pesado que para un turismo, siempre que la velocidad y eficacia de los frenos sean las mismas.

Empleando esta expresin matemtica puede obtenerse el grfico, que representa las distancias de parada que corresponden a un vehculo marchado a distintas velocidades, para diferentes porcentajes de eficacia, lgicamente estas distancias se suponen vlidas siempre que exista buena adherencia.


La distancia de parada puede calcularse tambin mediante otras frmulas, conociendo la deceleracin sufrida por el vehculo desde que se pisa el pedal del freno hasta que se detiene completamente.

Se sabe que un cuerpo en movimiento posee una energa cintica mv2/2, siendo (m) la masa del vehculo, que representa el cociente de dividir su peso total por la aceleracin de la graveada, y (v) la velocidad del mismo antes de pisar el pedal del freno. Para detenerlo hay que aplicar una fuerza (F) que acte, en el espacio (d) que recorre el vehculo hasta pararse, un trabajo igual a la energa cintica que tiene que absorber. As, se puede escribir:

% ()

) ()


Como la fuerza (F) aplicada es constante, produce una deceleracin tambin constante, que depende de la fuerza de frenado en la relacin: (Fm x a), de donde se deduce que:

0

%

Pudindose calcular la deceleracin conseguida en una accin de frenado conociendo la fuerza aplicada y la masa del vehculo.

Si en la expresin (1) se sustituye (F), se tiene:

% ()

) % 0


de donde se puede deducir que:

% ()

)% 0

()

)0

Es decir, que la distancia de parada de un vehculo es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad, e inversamente proporcional al duplo de la deceleracin, contando siempre con una buena adherencia del neumtico al suelo.

En estas expresiones, la velocidad viene dada en m/s, el espacio en metros, la masa en kilogramos y la aceleracin en m/s2.


Tiempos y deceleracin durante el frenado hasta el estado de reposo del vehculo.

t0: Comienzo del efecto de la fuerza en el dispositivo de accionamiento

t1: comienzo de la deceleracin

t1: fin del tiempo umbral

t2: deceleracin completamente formada

t3: fin de deceleracin completa

t4: fin del frenado


Tiempo de reaccin (antes del punto t0): es el lapso de tiempo desde que se percibe la toma de la decisin hasta el comienzo de la activacin del dispositivo de accionamiento.

Tiempo de movimiento del dispositivo de accionamiento: tiempo desde que comienza el efecto de la fuerza de frenado sobre el dispositivo de accionamiento (t0) hasta que llega a cada uno de los puntos finales, segn la fuerza de accionamiento o el desplazamiento de accionamiento.

Tiempo de respuesta (t0 t1): tiempo que transcurre desde el comienzo del efecto de la fuerza sobre el dispositivo de accionamiento hasta el inicio de la fuerza de frenado.

Tiempo umbral (t1 t1): tiempo que transcurre desde que se aplica la fuerza de frenado hasta que se alcanza un valor determinado.


Tiempo de frenado activo (t1 t4): tiempo que transcurre desde la aplicacin de la fuerza de frenado hasta su desaparicin. Si el vehculo se detiene con la fuerza de apriete restante, entonces el comienzo del reposo es el final del tiempo de frenado activo.

Tiempo de frenado (t0 t4): tiempo que transcurre desde el comienzo del efecto de la fuerza en el dispositivo de accionamiento hasta la desaparicin de la fuerza de frenado. Si el vehculo se detiene con la fuerza de apriete restante, entonces el comienzo del reposo representa el final del tiempo de frenado.

Tiempo de respuesta y tiempo umbral: la suma de estos dos tiempos sirve para juzgar el comportamiento en el tiempo del sistema de frenos hasta alcanzar la capacidad total de frenado.


EFECTOS DEL FRENADO SOBRE LA ESTABILIDAD

La operacin de frenado produce en el vehculo distintos efectos que intervienen de manera directa sobre la estabilidad, la direccionabilidad y la marcha del mismo. Los efectos ms importantes que se producen son:

Basculacin del vehculo sobre el eje delantero

Este fenmeno provoca una sobrecarga dinmica del peso sobre el eje delantero y una descarga del eje trasero. En esta situacin, la adherencia de las ruedas delanteras aumenta y la adherencia de las ruedas traseras disminuye. En frenadas fuertes, el eje trasero se puede llegar a bloquear.


Bloqueo de las ruedas delanteras y prdida de la trayectoria

El bloqueo de las ruedas delanteras en el frenado produce una prdida de control de la direccin y de la trayectoria del vehculo. El vehculo se desplaza hacia donde existe mayor deslizamiento. En la trayectoria por curva, se produce el efecto de subviraje del tren delantero, las ruedas no obedecen a la direccin y el eje delantero se desplaza hacia el exterior de la curva.


Bloqueo de las ruedas traseras

En esta situacin, el vehculo tiende a girar sobre s mismo. En la trayectoria por curva, se produce el efecto de sobreviraje del vehculo, el eje trasero del vehculo se desplaza hacia el exterior de la curva pivotando sobre el eje delantero.


Prdida de la trayectoria sin bloqueo de ruedas

Este efecto se produce por un frenado desequilibrado en las ruedas; una rueda frena ms que la compaera del mismo eje. Cuando la adherencia sobre el terreno es la misma, el fallo se debe a defectos en el circuito y dispositivos de frenos. Este efecto se ve aumentado con una mayor velocidad.


REFRIGERACIN DE LOS ELEMENTOS DEL CIRCUITO

En la accin de frenado, la energa cintica que posee el vehculo es transformada en calor; cuando se frena bruscamente a una velocidad elevada, la temperatura de superficie en el tambor alcanza rpidamente un valor elevado (del orden de 400C) y en frenadas sucesivas aumenta progresivamente. En estas condiciones, el desgaste de las guarniciones se acenta grandemente, una vez sobrepasada la llamada temperatura crtica, que se sita sobre los 200C., por esta razn es muy importante la conveniente refrigeracin de los sistemas de freno.

Por efectos de la temperatura, el tambor se dilata y las zapatas pierden superficie de contacto con lo que se pierde la eficacia del conjunto.


En los sistemas de freno de disco, el calor tambin dilata el disco, pero la dilatacin del disco refuerza el efecto frenante. Al dilatar se presiona con ms fuerza el disco contra las pastillas.

Las zapatas y las pastillas tienen que mantener el coeficiente de rozamiento () sin alterarse por las altas temperaturas. El lquido de frenos se debe mantener estable y no perder sus propiedades por la temperatura.

Las soluciones para refrigerar los componentes del circuito de frenos son:

Los discos se fabrican autoventilados, con taladros y ranuras internas que ayudan a canalizar el aire y a evacuar el calor del disco,


Los tambores se fabrican con pequeas aletas que evacan el calor.

Las carroceras se fabrican con conductos especficos para canalizar el aire contra los discos, pastillas y pinzas.

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