Informe Sistema de Frenos

Dedicatoria

El presente trabajo va dirigido a nuestro profesor por habernos dejado este trabajo de investigación el cual nos ayudara a tener un desarrollo intelectual y para ampliar aún más nuestros conocimientos como estudiantes y futuros profesionales. Además el presente trabajo ayudara a que cada uno de nosotros conozca y aprenda sobre nuestros temas de especialidad para lograr un desarrollo aún más rápido. También lo dirigimos al internet  ya que por medio de el podemos buscar una serie de información de forma rápida y fácil.

Introducción

El presente trabajo daremos a conocer la función de los frenos, el cual es detener el giro de la llanta para así lograr detener un vehículo.

Los frenos constituyen uno de los más importantes sistemas de seguridad de un automóvil. En virtud de ello, los fabricantes dedican mucho tiempo al desarrollo y diseño de los sistemas de frenado.

Los frenos de tu vehículo los debes de mantener siempre en el mejor estado posible, y es recomendable que cambies el líquido de frenos una vez al año.

Hay distintos sistemas de frenos, el más utilizado actualmente es el sistema hidráulico con discos adelante y tambores atrás, anteriormente se utilizaban los frenos mecánicos, sistema que hoy ya está obsoleto.

La tecnología en frenos más reciente es el sistema ABS el cual controla el frenado para evitar que las llantas se derrapen, y te permite mantener el control del vehículo aun en una situación de frenado extremo.

En el presente trabajo  se discute la adaptación de un sistema de frenos ABS (Antilock Braking System) a un vehículo NISAN TIIDA, para conocer más sobre este tema se ha tomado como referencia los fundamentos teóricos de lo que es un sistema de frenos A.B.S.

Índice

Sistema de frenos
El problema de investigación	Pág. 1
Planteamiento del problema	Pág. 1
Formulación del problema	Pág. 2
Objetivos	Pág. 2
Justificación	Pág. 2
Marco teórico	Pág. 3
Clasificación de los sistemas de frenos Frenos mecánicos Frenos hidráulicos Frenos eléctricos Frenos de tambor	Pág. 5 Pág. 5 Pág. 6 Pág. 7 Pág. 7
Dinámicas del vehículo	Pág. 11
Adaptación de los sensores en las ruedas	Pág. 12
Líquido de frenos	Pág. 14
Mezcla de diferentes líquidos de frenos	Pág. 15
La Norma ISO	Pág. 15
Conclusiones	Pág. 17
Bibliografía	Pág. 18

Sistemas de frenos

      1.    EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.

El automóvil es una de las creaciones humanas más necesarias de la vida moderna. Para algunos no hay punto de discusión: el auto es el mejor invento del hombre. Indudablemente se trata de uno de los objetos de deseo más arraigado entre los consumidores.

De esta manera lo ha realizado la tecnología automotriz en la seguridad de manejo en el sistema de frenos implementando muchos tipos de sistemas distintos, pero con la misma finalidad, de hacer más segura la frenada, es con este objetivo que se creó el sistema ABS.

Este sistema es de suma importancia en el automóvil ya que en la actualidad los automóviles alcanzan grandes velocidades y para lograr detenerlos se requieren de partes y sistemas eficientes los mismos deben detener en el menor tiempo y distancia posible sin ocasionar la pérdida de maniobrabilidad del vehículo y poner en peligro a los ocupantes.

En los diferentes capítulos del trabajo de grado se explicaron en forma técnica los diferentes componentes del sistema de frenos ABS, así como el funcionamiento de los mismos en forma real mediante la adaptación en un vehículo NISSAN TIIDA.

2.    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El aumento de las normas para la resistencia de los carros a los accidentes y el diseño de vías adecuadas puede reducir su frecuencia y/o prevenir los choques. No obstante es importante señalar que los factores de riesgo varían de un entorno a otro, y que sólo los datos de alta calidad sobre la naturaleza del choque y de las personas heridas permitirán estrategias de prevención adecuadas.

Los investigadores han generado pruebas sobre el problema de las lesiones, sus factores de riesgo y las maneras de prevenir las muertes debidas a los vehículos automotores mucho antes de que los cambios se produjeran en la política pública y la legislación. Han observado el aumento del riesgo de accidentes automovilísticos con el uso del alcohol y los beneficios de los cinturones de seguridad y de las restricciones para los lactantes y los niños pequeños.

Lamentablemente, los datos no siempre pueden producir cambios en las políticas que afectan al comportamiento individual. Más aún, las estrategias de prevención deben ser hechas en función de la situación específica de los países y no todas las medidas se aplican a todos los entornos. Es necesario crear una consciencia vial en los conductores, pero es evidente también que es necesario diseñar una nueva generación de automóviles y de carreteras que en conjunto garanticen su seguridad.

      3.    FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

¿Cuáles son las consecuencias de la perdida de líquido de freno y que alternativas de solución existen ante esta caso?

¿Cómo afecta el derrame de líquido de freno al vehículo?

4.    OBJETIVOS.

Objetivo general.

Tratar de adaptar un Sistema de Frenos ABS a un vehículo NISSAN TIIDA, para mejorar la seguridad del frenado.

Objetivos específicos.

   ·         Introducción al mantenimiento del sistema de freno.

   ·         Investigar acerca del vehículo NISSAN TIIDA y sistema de frenos ABS.

   ·         Adaptar el sistema de frenos ABS en el vehículo TIIDA.

      5.    JUSTIFICACIÓN.

Con este proyecto de investigación pretendemos recrear como se desenvolvería un automóvil en una autopista, de tal manera que podría ser aplicado como sistema de seguridad en los autos comunes, por lo tanto las situaciones que deberá ser capaz de solucionar el móvil serán las que podrían presentarse en un entorno normal de una carretera.

Como ya se explicó anteriormente, actualmente existen muchos accidentes ligados a la imprudencia del conductor o al mal diseño de las carreteras. Es necesario pues, que se genere un desarrollo en el ámbito de seguridad en las carreteras y en los automóviles.

Los principales pilares que justifican la realización de este proyecto son:

Innovación.- Desarrollar una adaptación del sistema de frenos ABS, que explota al máximo el rendimiento del vehículo debe ser siempre la principal misión de un tecnólogo, no depender siempre del desarrollo de sistemas que al final son desechados y nunca utilizados. Es por esto que se debe presentar una propuesta totalmente innovadora.

Evolución.- Los constantes descubrimientos de nuevas tecnologías hacen evolucionar inevitablemente la mentalidad de las personas.

Economía.- Basada en el ahorro de dinero, en cuanto al mantenimiento de frenos debe de ser factible para que todo aquel que tenga su vehículo pueda adquirirlo.

      Necesidad.- Su principal causa es la prevención de accidentes en las carreteras. 

6. MARCO TEÓRICO.

Definición de frenos es un conjunto de órganos que intervienen en el frenado y que tienen por función Disminuir o anular progresivamente la velocidad de un vehículo, estabilizar esta velocidad o Mantener el vehículo inmóvil si se encuentra detenido.

Todo dispositivo de frenado funciona por la aplicación de un esfuerzo ejercido a expensas de una Fuente de energía. El dispositivo de frenado se compone de un mando, de una transmisión y del Freno propiamente dicho.

Mando: órgano o mecanismo cuyo funcionamiento provoca la puesta en acción del dispositivo de Frenado; suministra a la transmisión la energía necesaria para frenar o controlar esta energía.

El mando puede ser accionado:

   ·         Por el conductor; mediante el pedal o a mano.

   ·         Sin intervención directa Del conductor.

   ·         Por inercia: acoplamiento entre remolque y el vehículo tractor.

   ·         Por gravedad: abatiendo la lanza de un remolque.

   ·         Por tracción: tensión de un cable entre un remolque y el vehículo tractor.

Transmisión: unión de los elementos comprendidos entre el mando y el freno, acoplándolos de una manera funcional. La transmisión puede ser mecánica, hidráulica, eléctrica o combinada.

Freno: órgano en el cual se desarrollan las fuerzas que se oponen al movimiento del vehículo. El Freno puede ser:

   ·         A fricción: cuando las fuerzas se originan por el rozamiento entre dos piezas solidarias, una parte fija al vehículo y otra pieza unida a la rueda o a un conjunto de ruedas.

   ·         Eléctrico: cuando las fuerzas se originan por acción electromagnética entre dos elementos en movimiento relativo, que no se tocan y que pertenecen al vehículo.

   ·         A fluido: cuando las fuerzas se desarrollan por la acción de un fluido que se encuentran entre dos elementos en movimiento relativo, que no se tocan, y que pertenecen los dos al vehículo.

   ·         Motor: cuando las fuerzas provienen de un aumento artificial de la resistencia interna del motor.

   ·         Aerodinámica: cuando las fuerzas provienen de un aumento de la resistencia al aire.

El sistema antibloqueo ABS constituye un elemento de seguridad adicional en el vehículo. Tiene la función de reducir el riesgo de accidentes mediante el control óptimo del proceso de frenado. Durante un frenado que presente un riesgo de bloqueo de una o varias ruedas, el ABS tiene como función adaptar el nivel de presión del líquido en cada freno de rueda con el fin de evitar el bloqueo y optimizar así el compromiso de:

Estabilidad en la Conducción: Durante el proceso de frenado debe garantizarse la estabilidad del vehículo, tanto cuando la presión de frenado aumenta lentamente hasta el límite de bloqueo como cuando lo hace bruscamente, es decir, frenando en situación límite.

Dirigibilidad: El vehículo puede conducirse al frenar en una curva aunque pierdan adherencia alguna de las ruedas.

      Distancia de parada: Es decir acortar la distancia de parada lo máximo posible

Clasificación de los sistemas de freno y sus definiciones.

  -        Frenos Mecánicos.

  -        Frenos Hidráulicos.

  -        Frenos Neumáticos.

  -        Frenos Eléctricos.

Frenos Mecánicos.

  En el sistema de freno mecánico, la fuerza aplicada al pedal se transmite a los patines de freno de las diversas ruedas, por medio de varillas o cables (piolas), logrando de esta forma abrirlas y mediante las balatas de éstas, trabar los tambores de las ruedas. Antiguamente, el sistema de frenos mecánicos era el más utilizado, pero debido a que los vehículos actuales desarrollan velocidades mayores y principalmente la dificultad de mantener una presión pareja de frenado en las ruedas, fue necesario reemplazarlos por frenos hidráulicos o freno neumáticos.

Básicamente están constituidos por los siguientes elementos

  -        Pedal de freno.

  -        Varillas.

  -        Eje transversal.

  -        Palanca de levas.

  -        Palanca de freno de mano.

  -        Leva de accionamiento de patines de freno.

  -        Patines de freno.

  -        Tambor.

En la siguiente figura se muestra la distribución de un freno del tipo mecánico.

Frenos Hidráulicos.

En el sistema de freno hidráulico, el desplazamiento de los patines de freno, para apoyarse contra los tambores, se obtiene mediante la presión transmitida por una columna de líquido.

Al accionar el pedal de freno actúa la bomba de freno que envía líquido a presión por las cañerías de freno, hasta los cilindros de las ruedas; los pistones de cada cilindro son desplazados hacia fuera, presionando a los patines y balatas de frenado contra la superficie de trabajo del tambor de freno.

Al soltar el pedal de baja la presión del líquido; los resortes de retracción de los patines retirándose estas del tambor haciéndola volver a su posición inicial, regresando el líquido del cilindro hacia la bomba.

Con el objeto de reforzar la fuerza de frenado, los automóviles y vehículos más pesados traen incorporado al sistema de freno hidráulico un dispositivo de ayuda accionado por vacío que se le conoce como servofrenos.

Constitución y funcionamiento

Los elementos constitutivos del sistema de freno hidráulicos son:

  -        Pedal de freno.

  -        Bomba de freno.

  -        Cañerías y flexibles.

  -        Cilindros de ruedas.

  -        Conjunto de patines de freno.

  -        Tambor de freno.

La siguiente figura muestra los componentes de un sistema de freno hidráulicos.

Frenos Neumáticos.

En los dispositivos de frenado con transmisión neumática, la energía auxiliar, constituida por el aire comprimido, substituye a la energía muscular del conductor; en un dispositivo tal, la acción directa Del conductor sobre los frenos no existe.

Frenos Eléctricos.

El freno de transmisión eléctrica no difiere del freno de tambor descrito más que por el método empleado para la aplicación de los patines contra el tambor y para dosificar esta aplicación. El mando del dispositivo lo realiza por un controlador destinado a dosificar la intensidad de la corriente que circula en las bobinas del electroimán.

Frenos de tambor.

Este tipo de freno está constituido por un tambor, que es el elemento móvil, montado sobre el buje de la rueda por medio de unos tornillos o espárragos y tuercas, del cual recibe movimiento, y un plato de freno, elemento fijo sujeto al puente o la mangueta. En este plato van instalados los elementos de fricción, llamados ferodos, y los mecanismos de accionamiento para el desplazamiento de las zapatas.

Tambor.

El tambor es la pieza que constituye la parte giratoria del freno y que recibe la casi totalidad del calor desarrollado en el frenado.
Se fabrica en fundición gris perlitica con grafito esferoidal, material que se ha impuesto por su elevada resistencia al desgaste y menor costo de fabricación y que absorbe bien el calor producido por el rozamiento en el frenado. Cabe destacar también, para ciertas aplicaciones, las fundiciones aleadas, de gran dureza y capaces de soportar cargas térmicas muy elevadas.

El tambor va torneado interior y exteriormente para obtener un equilibrado dinámico del mismo, con un mecanizado fino en su zona interior o de fricción para facilitar el acoplamiento con los ferodos sin que se produzcan agarrotamientos. En la zona central lleva practicados unos taladros donde se acoplan los espárragos de sujeción a la rueda y otros orificios que sirven de guía para el centrado de la rueda al buje.
El diámetro de los tambores, según las características del vehículo, esta normalizado según la norma UNE 26 019.

Plato de freno.

El plato de freno está constituido por un plato porta frenos o soporte de chapa embutida y troquelada, sobre el que se monta el bombín o bombines de accionamiento hidráulico y las zapatas de freno y demás elementos de fijación y regulación.

Las zapatas se unen por un extremo al bombín y por el otro a un soporte fijo o regulable; a su vez, se mantienen unidas al plato por medio de un sistema elástico de pasador y muelle, que permite un desplazamiento de aproximación al tambor y las mantiene fijas en su desplazamiento axial. El muelle, que une las dos zapatas, permite el retroceso de las mismas a su posición de reposo cuando cesa la fuerza de desplazamiento efectuada por el bombín.

   Forma y características de las zapatas.

  Las zapatas de freno están formadas por dos chapas de acero soldadas en forma de media luna y recubiertas un su zona exterior por los ferodos o forros de freno, que son los encargados de efectuar el frenado por fricción con el tambor.

      Los forros de freno se unen a la zapata metálica por medio de remaches embutidos en el material hasta los 3/4 de espesor del forro para que no rocen con el tambor, o bien pegados con colas de contacto. El encolado favorece la amortiguación de vibraciones y, como consecuencia, disminuyen los ruidos que éstas ocasionan durante el frenado.

Frenos de disco.

      Es un conjunto que posee un pistón hidráulico que comprime las pastillas contra la superficie de los discos de freno.

   -        Generalmente se montan en el eje delantero.

   -        Disipan el calor más fácilmente.

   -        Fácil servicio de mantenimiento.

   -        No necesita ajuste.

Discos.

      Normalmente son de hierro fundido y deben ser perfectamente redondos y tener una superficie uniforme para evitar una frenada irregular.

Dinámicas del vehículo.

      Un vehículo al circular varía continuamente su estado, acelera, frena o gira. Estos fenómenos son producidos por un gran número de fuerzas y su suma se denomina dinámica del vehículo. Si la suma de todas las fuerzas es cero, significa que está en reposo. Si es diferente de cero, estará en movimiento. A su vez, todas estas fuerzas varían en función de una magnitud física denominada aceleración, responsable de modificar la velocidad y dirección de cualquier objeto. Por ejemplo, el hecho de acelerar el coche corresponde a una aceleración positiva y el caso de frenar a una aceleración negativa.

      En una conducción normal el vehículo se comporta según le indica el conductor; esto es debido a que no se superan las condicionantes físicas 20 propias de la calzada y el vehículo. En el momento en que se superan se producen derrapajes, bloqueo de ruedas e incluso salidas de la carretera.             

Fuerzas que intervienen en una rueda.

Se pueden dividir en cuatro:

   -        La fuerza de tracción es producida por el motor y genera el movimiento.

   

   -        Las fuerzas de guiado lateral, responsables de conservar la direccionalidad del vehículo.

   -        La fuerza de adherencia depende del peso que recae sobre la rueda.

   -        Y la fuerza de frenado, que actúa en dirección contraria al movimiento de la rueda. Depende de la fuerza de adherencia y del coeficiente de rozamiento entre la calzada y la rueda. 

Adaptación de Sensores a las ruedas

   1.- Lo primero que se hizo fue desarmar los neumáticos delanteros del vehículo y su respectivo sistema de frenos.

   2.- Luego buscamos unas ruedas dentadas con el propósito de adaptarles en la manzana de la rueda, para ello utilizamos el torno.

      La rueda fónica produce el cambio en la densidad del flujo magnético que es detectado por los dientes provistos alrededor de la rueda fónica para que el sensor de velocidad genere una señal eléctrica.

    3.- Luego con las ruedas fónicas ya listas, se procedió a instalar en la manzana de las ruedas.

     4.- El sensor de revoluciones se encuentra localizado en cada rueda y ofrece a la central electrónica el dato de velocidad de cada rueda. Este sensor funciona según el principio de la inducción; en la cabeza del captador se encuentran dos imanes permanentes y una bobina. El flujo magnético es modificado por el desfile de los dientes del generador de impulsos. La variación del campo magnético que atraviesa la bobina genera una tensión alternativa casi sinusoidal cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de la rueda. La amplitud de la tensión en el captador es función de la distancia (entre-hierro) entre diente y captador y de la frecuencia.

  5.- Después colocamos el sensor de velocidad, logrando instalarlo minuciosamente en su respectivo lugar. Dejando un espacio de 1mm de distancia entre el sensor y la rueda fónica.

      6.- Luego volvemos a poner en su lugar todo el sistema de frenos.

Líquido de frenos.

      El líquido de frenos es un líquido hidráulico que hace posible la transmisión de la fuerza ejercida sobre el pedal de freno a los cilindros de freno en las ruedas de automóviles, motocicletas, camionetas y algunas bicicletas avanzadas.

      El líquido de frenos se compone normalmente de derivados de poliglicol. En casos extraordinarios (ej. coches antiguos, ejército) se usan líquidos de silicio y aceites minerales. El punto de ebullición del líquido de frenos ha de ser elevado ya que las aplicaciones de frenos producen mucho calor, además la formación de burbujas puede dañar el freno, y la temperatura de congelación ha de ser también muy baja, para que no se congele con el frío. Los líquidos de frenos convencionales tienen, según el Department of Transportation, DOT (del inglés Departamento de Transportes) temperaturas de ebullición de 205 °C (DOT 3), 230 °C (DOT 4) o 260 °C (DOT 5.1). Como puede observarse, cuanto mayor es el índice DOT mayor es la temperatura de ebullición.

Puntos a tener en cuenta.

      Debido al incremento con el tiempo del porcentaje de agua en el líquido de frenos, se recomienda reemplazar cada 2 años y a mucho tardar cada 4 años. Porcentajes de agua superiores al 3% pueden dañar los frenos, ya que podrían formarse burbujas de vapor, las cuales, a diferencia de los líquidos, son comprimibles. Además el agua contribuye a la corrosión de los conductos del líquido de frenos y puede agravar el desgaste de los pistones de freno.

  

      El líquido de frenos es tóxico si se ingiere e irrita los ojos y la piel al contacto (RS 22 y 36). Por ello ha de utilizarse guantes y gafas protectoras para su manipulación. Además el líquido de frenos puede atacar la pintura y componentes de plástico. Por ello ha de eliminarse lo antes posible en caso de derrame. El líquido de frenos usado ha de depositarse en un contenedor de residuos especiales.

Mezcla de diferentes líquidos de frenos.

      No se recomienda la mezcla de los líquidos de frenos DOT 3 y DOT 4 ya que DOT 4 es más agresivo. No todas las juntas de goma de un sistema DOT-3 son adecuadas para un DOT 4. El riesgo es un fallo del sistema de frenos.

      Por regla general ha de usarse siempre el líquido de frenos diseñado para cada sistema de frenos, el cual se especifica en la tapa del recipiente, o bien, es especificado por el fabricante del automóvil. El líquido de frenos DOT 5.1 (a base de glicol) fue de hecho diseñado para ser usado junto con líquidos de frenos del tipo DOT 3 y DOT 4 y contiene a su vez especificaciones de DOT 5. Los líquidos de frenos DOT 5 (a base de silicio) no se pueden mezclar con líquidos de ningún otro tipo.

La norma ISO 39001

  'Sistemas de Gestión para la Seguridad Vial' (en adelante Norma ISO 39001) nace para ser una herramienta que ayude a las organizaciones a reducir y eliminar, en la medida de lo posible, los accidentes de tráfico, así como las víctimas y heridos que éstos provocan.

La norma es aplicable a todas las organizaciones sin importar del tipo que sean, el tamaño que tengan o el servicio que desarrollen, siempre y cuando dichas organizaciones pretendan mejorar el desempeño en Seguridad Vial y establecer, mantener y mejorar un sistema de su gestión.

El contexto de la Seguridad Vial  está formado por cuatro factores sobre los que reposa la norma ISO: El factor humano, factor vehículo, factor vía y aspectos organizativos.

Las organizaciones que adopten esta norma deben cumplir determinados requisitos. Como el desarrollo y la aplicación de una política de Seguridad Vial adecuada, en la que se incluya un plan de acción y el cumplimiento de determinados objetivos.

Para el desarrollo de esta norma, las empresas deben tener en cuenta los algunos indicadores:

1.- Indicadores de exposición al riesgo: volumen de tráfico, cantidad de desplazamientos, tipos de usuarios, historial del conductor, tipo de vehículo, modo de transporte...

2.- Indicadores finales de resultado de Seguridad Vial: productividad, costes externos, pérdidas económicas por recuperación de las personas, tratamiento y rehabilitación o pérdidas más amplias como el dolor o el sufrimiento.

3.- Indicadores intermedios de resultados de Seguridad Vial: Diseño vial, uso de vías adecuadas, uso de equipos personales de seguridad vial (cinturones de seguridad, sistemas de retención infantil, cascos de bicicletas y motocicletas), velocidad de conducción segura, condiciones en que se encuentran los conductores (fatiga, distracción, alcohol, drogas), planificación de los viajes, seguridad de los vehículos, autorización adecuada al tipo de vehículo que se conduce, respuesta posterior al accidente y primeros auxilios, formación de emergencias, recuperación posterior al accidente y rehabilitación…

Los accidentes de tráfico son una epidemia mundial y por eso es importante ponerle freno. Una  norma, como IS0 39001 ayudará a salvar vidas y reducir lesiones, aumentar la seguridad y el impacto positivo de la organización en el resto del sistema además de fomentar un comportamiento más seguro.