Nótese que, en la Fig. 2, los tamaños de los pistones y las presiones hidráulicas se ofrecen como ejemplo de las presiones. Los pistones, generalmente, son mayores en las ruedas delanteras, debido a que, cuando se aplican los frenos, el impulso de avance del vehículo lanza más peso sobre dichas ruedas. Por consiguiente, es necesario un mayor esfuerzo de frenaje en las ruedas delanteras para obtener un frenaje equilibrado.
CILINDRO MAESTRO
Las Fig. 4 y 5 muestran aspectos y secciones de un cilindro maestro desarmado. El pistón del cilindro maestro desarmado. El pistón del cilindro maestro está articulado al pedal del freno mediante una disposición de palanquilla que proporciona una considerable ventaja mecánica. Es decir, el empuje sobre el pedal del freno se multiplica varias veces por la disposición de la palanquilla. Por ejemplo, en la disposición mostrada en la Fig. 3, un empuje de 100 libras sobre el pedal del freno producirá un empuje de 750 libras en el pistón, cuando se apliquen los frenos por primera vez.
El pistón al moverse hacia adentro en el cilindro maestro (desde la posición mostrada en la Fig. 3, hasta la que vemos en la Fig. 6), pasa por la lumbrera de compensación. Esto atrapa el líquido del cilindro que se encuentra delante del pistón. La presión sube rápidamente y el líquido es forzado a través de los conductos de freno hasta los cilindros de ruedas. Esta acción aparece en la Fig. 6.
5. CILINDRO DE RUEDAS
La Fig. 7 muestra la construcción de un cilindro de rueda. La presión hidráulica aplicada entre las dos zapatillas del pistón fuerza a éste hacia fuera. Por consiguiente, los pasadores accionadotes de las zapatas fuerzan a éstas porque entran en contacto con las tamboras. Las zapatillas del pistón están hechas de tal manera, que la presión hidráulica las fuerza apretadamente contra la pared del cilindro de rueda. Esto produce un buen sellaje, que mantiene al líquido en el cilindro.
6. CARRERA DE RETORNO
En la carrera de retorno, la tensión del muelle sobre la articulación del freno y la presión del resorte contra el pistón del cilindro maestro fuerzan al pistón a moverse hacia atrás en su cilindro.
Ahora, el líquido fluye desde los cilindros de rueda hacia el cilindro maestro, como se ve en la Fig. 8. La tensión de los resortes de las zapatas de freno fuerza a estas para que se separen o alejen de las tamboras y de esta manera, empuja hacia adentro los pistones de los cilindros de rueda. Así el líquido retorna desde los cilindros de rueda al cilindro maestro, como señalan las flechas. Sin embargo, cierta presión queda atrapada en los conductos, debido a la válvula de retención al final del cilindro maestro (véase la Fig. 4). Al descender la presión, la válvula de retención ce cierra, atrapando unas cuantas libras de presión en los conductos y cilindros de rueda. Esta presión sirve para evitar que los cilindros de rueda tengan salideros y también para reducir las posibilidades de que el aire penetre en el sistema.
7. CILINDROS DE RUEDAS DOBLES
La Fig. 9 muestra una disposición que utiliza dos cilindros de rueda. Cada cilindro tiene un solo pistón, que acciona únicamente una de las zapatas de freno.
8. CHUPAS O SELLOS
Las chupas o sellos son elementos encargados de dar estanqueidad en los Cilindros Maestros, Cilindros de Rueda, Limitadores, Hidrovac, etc., en que se necesita evitar el paso del líquido y/o desplazarlo en el sistema.
Las chupas deben ser compatibles con el líquido en el cual se van a desempeñar generalmente líquidos en base sintética.
No deben dilatarse más allá de lo especificado al contacto con el líquido.
? No se deben descomponer cuando son sometidas a alta temperatura.
? No deben presentar adhesividad (pegajoso) al entrar en contacto con líquido de frenos.
? No deben presentar manchas superficiales al estar almacenadas.
? Las chupas de mayor uso en el mercado se producen en caucho natural y en SBR.
9. PROCEDIMIENTOS PARA LA INSPECCIÓN DEL SISTEMA
El siguiente es a grandes rasgos el procedimiento a seguir para revisión de un sistema de frenos.
A. PEDAL:
? Mueva el pedal con la mano de lado a lado y verifique ruidos o movimientos excesivos (Juegos).
? Observe desgaste de pasadores y/o pines.
B. SERVOFRENO (BOSTER):
? Con el vehículo apagado accione el pedal tres o cuatro veces, en la cuarta aplicación manténgalo pisado con una fuerza normal y encienda el motor.
? El pedal debe descender ligeramente e revisar la válvula de retención de vacío, retirándola del boster y soplando; por el extremo que entra en el servo debe circular el aire sin obstáculos. Si soplamos por el extremo que conecta con la manguera no debe haber paso de aire, en caso contrario es necesario reemplazar la válvula.
? Si la válvula funciona correctamente el problema esta dentro del servofreno, el cual debe ser reemplazado en caso de ser sellado, si es de abrazadera bastara con cambiar cauchos y resortes.
C. TUBERÍA:
Observe la tubería en todo su trayecto buscando fugas, aplastamientos, roce con piezas en movimiento, puntos demasiado cerca a línea de escape.
D. CORRECTOR DE FRENADA (LIMITADOR)
? Coloque un manómetro de 0-2000 PSI, al final de cada una de las tuberías, antes un lado y en lado opuesto al que se ubique en el freno trasero. Posteriormente es necesario controlar el otro circuito de la misma forma, ya que por cada circuito existe un corrector.
? Repita la operación tres veces anotando en cada una las lecturas obtenidas, normal es que en los frenos delanteros la presión sea más alta que en las ruedas traseras, a causa del corrector o limitador, pero en todo caso debe ser igual en las dos ruedas del eje. Es conveniente proveerse de los manuales de los automóviles más comunes con el fin de comparar las lecturas.
? Debe hacer verificar que cuando suelte el pedal freno el manómetro regresa inmediatamente a (cero) en la mayoría de los casos, o entre 10 y 15 PSI (1 bar), cuando haya válvula de presión residual, en la bomba, por ejemplo en el R-4 Plus, en las cuatro ruedas y R-6 en las ruedas traseras.
? Si la aguja del manómetro se demora en regresar o se mantiene con lecturas altas, debe desconectar los flexibles y comprobar que no estén obstruidos. Si lo están deben ser reemplazados.
10. CAMBIO LÍQUIDO SISTEMA DE FRENOS
El líquido para frenos debe cambiarse totalmente cada 5 meses o 10000 Kms, lo que se cumpla primero (DOT3). En el caso del DOT4 el doble de estas cifras.
Si dejamos mas tiempo sin cambiar el líquido se corre el riesgo de:
A. Oxidación de las partes metálicas por la humedad que en ese tiempo ha captado el fluido, causando atascamientos, cilindros rayados y fugas prematuras.
B. Ebullición rápida del líquido por el descenso que se produce en su resistencia a la temperatura (punto de ebullición).
Cuando nuevo el líquido hierve a 232 grados centígrados o más, a los cinco meses puede hervir a 140 grados por la cantidad de agua que ha absorbido a través del depósito y/o de los cauchos.
Cuando hierve el líquido lo cual sucede generalmente, cuando se desciende una pendiente, el recorrido es excesivo y en ocasiones no hay respuesta del freno por la presencia de burbujas de vapor, las cuales se comprimen impidiendo la transmisión de la fuerza desde la bomba hasta el Cilindro de Rueda.
11. TUBERÍA EN UN SISTEMA HIDRÁULICO
La tubería en un sistema hidráulico, tiene como finalidad primordial servir de elemento conductor del líquido transmisor de la fuerza, por lo tanto en la efectividad de la frenada no incluye el diámetro.
Hay que tener en cuenta, que su calibre debe ser lo suficientemente amplio como para no producir atascamientos.
En el caso de tener que cambiar el Cilindro Maestro (bomba) por una diferente a la original, puede dejarse la misma tubería que trae el vehículo.
Las dimensiones de las chupas de los Cilindros de Rueda deben corresponder al cilindro instalado, ya que colocarle uno con mayor o menor diámetro o altura que el original, produce serios problemas de fugas o atascamientos.
La tubería y las chupas son fabricadas localmente, sin embargo, no es política de ICONTEC recomendar marca alguna para los productos que adquirimos, con lo cual dejamos en completa libertad al interesado para elegir la marca que considere es la mejor, en todo caso es conveniente que cumplan con las normas técnicas exigidas para ese producto. (ICONTEC No. 1090).
12. DESPERFECTOS MÁS COMUNES, CAUSAS Y SOLUCIONES MÁS COMUNES
A continuación les mostraremos una tabla, en la cual les damos a conocer una serie de desperfectos, los cuales pueden producirse en el sistema de frenos. Luego de presentada esta tabla se le dará una breve explicación a como se hacen las correcciones.
TABLA PARA HALLAR DESPERFECTOS EN EL SISTEMA DE FRENOS HIDRÁULICO, SUS CAUSAS Y SOLUCIONES MÁS COMUNES.
12.1 EXPLICACIÓN A LA TABLA DE DESPERFECTOS
El pedal del freno llega hasta el piso del automóvil. Cuando ocurre esto, significa que no hay reserva en el pedal, ya que el movimiento total del mismo no proporciona un frenaje adecuado. Ello puede deberse a que el pedal, la articulación o las zapatas están desajustadas, o a desgaste en los forros o bandas. También podría originarse por la falta de líquido de frenos o por la presencia de aire en el sistema. El aire impide el frenaje normal, puesto que se comprimirá cuando se aplique presión hidráulica, y esta presión no llegará a los cilindros de ruedas. Otra deficiencia que permitiría que el pedal del freno llegara hasta el piso del vehículo, sin producir la aplicación normal del freno, sería cuando haya un cilindro maestro defectuoso. Por ejemplo, la zapatilla del pistón podría estar agrietada, lo que impediría que el líquido de frenos resultara desviado en el lugar de fomentar presión hidráulica.
Un freno tiene agarre. Esto quiere decir que las zapatas no se alejan de la tambora cuando se sueltan los frenos. Esta deficiencia podría deberse al ajuste incorrecto de las zapatas; obstrucción en el conducto de freno, que no libera la presión desde el cilindro de rueda; atascamiento en los pistones del cilindro de rueda; resortes de retorno de las zapatas rotos o débiles y aflojamiento en el cojinete de rueda, lo que permite que la misma sufra bamboleos, de maneta que la tambora entra en contacto con las zapatas aún cuando ellas estén en posición retractada.
Todos los frenos tienen agarre. Cuando todos los frenos tienen "agarre", esto puede deberse a que el pedal del freno no tiene suficiente juego para permitir que el pistón del cilindro maestro retroceda totalmente. Tal cosa impediría que el labio de la zapatilla del pistón pasará por la lumbrera de compensación, de modo que la presión hidráulica no quedaría reducida como es debido. Como consecuencia, los cilindros de ruedas no desacoplarían las zapatas. Una deficiencia semejante podría originarse si se ha echado aceite mineral al sistema, puesto que el mismo sería capaz de hacer que la zapatilla del pistón se hinchara. Si esta se hincha demasiado, no dejará al descubierto la lumbrera de compensación aún con el pistón en posición completamente retractada (Fig.10). Una lumbrera de compensación que esté obstruida produciría el mismo resultado. No utilice un alambre o taladro para destupir la lumbrera, pues esto provocaría una rebaba que podría cortar la zapatilla. En lugar de ello, límpiela con alcohol y aire comprimido. La obstrucción del respiradero del depósito podría motivar el "arrastre" en los frenos, ya que la presión quedaría atrapada en el depósito, lo cual impediría la salida normal de la misma. Esto sería algo al hecho de producir una entrada de aire en el sistema (Ver No. 9 de la tabla).
El vehículo tira hacia un lado. Si el vehículo tira hacia un lado cuando se aplican los frenos, quiere decir que se está ejerciendo más presión de frenaje a un lado que al otro. Tal cosa ocurre si algunos de los forros o bandas están impregnados de aceite o de líquido de frenos (de manera que pierden efectividad de frenaje), si las zapatas están desigual o indebidamente ajustadas, si los neumáticos no están inflados uniformemente, o si los cilindros de rueda defectuosos u obstrucciones en los conductos del freno impiden la acción uniforme de frenaje en todas las ruedas. Además, el aflojamiento en las placas de respaldo del freno o el empleo de dos tipos diferentes de forros de frenos, hará que el automóvil tire hacia un lado cuando estos se apliquen. Los forros o bandas se impregnarán de aceite si el nivel del lubricante en el diferencial o en el eje trasero es demasiado alto, ya que esto generalmente produce un salidero por el sello de aceite (Fig.11) el aceite cae en los frenos o bandas y los empapa. En las ruedas delanteras, los forros o bandas de frenos pueden impregnarse de aceite si los cojinetes de esas ruedas están indebidamente lubricados o si el sello de aceite está defectuoso o incorrectamente instalado. Los cilindros de rueda dejarán escapar líquido de frenos hacia los forros o bandas si están defectuosos, o si se ha instalado indebidamente un pasador accionador. Por ejemplo, si los forros de una rueda izquierda se empapan de líquido de freno o de aceite, el automóvil tenderá a tirar o desviarse hacia la derecha, pues los frenos serán más efectivos en ese lado.
Pedal blando o esponjoso. Si el funcionamiento del pedal es blando o esponjoso, es probable que haya aire en el sistema, aunque unas zapatas desajustadas también podrían originar este problema. Véase más adelante, en la sección Aire en los frenos, las circunstancias que podrían permitir la entrada de aire en el sistema.
Deficiente acción de frenaje que requiere excesiva presión en el pedal. Si los forros o bandas están impregnados de aceite o de líquido de frenos, no agarrarán bien y se requerirá excesiva presión en el pedal para obtener la acción de frenaje. El ajuste incorrecto de las zapatas o el empleo de forros inadecuados podría originar la misma dificultad. Algunas veces, cuando los forros se han humedecido, después de un fuerte aguacero o tras haber conducido el vehículo sobre charcos profundos, los frenos no operarán correctamente. En este caso, su funcionamiento normal quedará restablecido cuando los forros se hayan secado. Pero si estos están empapados de aceite o de líquido de frenos, habrá que reemplazarlos, ya que no es fácil quitar esos contaminantes. Otra causa posible de deficiente acción de frenaje es el exceso de temperatura. Después que se han aplicado los frenos durante largos períodos, como cuando se baja una pendiente prolongada, comienzan a sobrecalentarse. Este sobrecalentamiento reduce la efectividad del frenaje, de modo que los frenos fallan. A menudo, si se le dejan enfriar, se restablecerá su eficiencia. Sin embargo, los períodos de frenaje excesivamente largos a altas temperaturas pueden chamuscar los forros, por lo que habrá que reemplazarlos. Además, la tambora puede ponerse vidriada o "Glaseada", de manera que estará demasiado lisa para producir un buen frenaje. En este caso, la tambora debe esmerilarse o tornearse. El vidriado también puede ocurrir aun cuando los frenos no se hayan sobrecalentado.
Los Frenos están demasiado sensibles o agarran. Cuando los frenos están sumamente sensibles y producen un frenado brusco, con ligera presión sobre el pedal, puede ser que los forros se hayan puesto grasientos (si es así, los frenos son susceptibles de tener "agarre", pero si están impregnados de aceite, no producirán efecto de frenaje). Si las zapatas están desajustadas, si se han empleado los forros inadecuados, o si las tamboras están ralladas o ásperas (Fig.12), el agarre en cuestión puede ocurrir cuando los forros entre en contacto con la tambora. El aflojamiento en la placa de respaldo puede provocar la misma dificultad; cuando los forros entran en contacto con la tambora, la placa de respaldo se mueve para producir un frenaje brusco.
Frenos con ruidos. Si los forros o bandas se desgastan tantos que los remaches entran en contacto con las tamboras (Véase figura 12), si las zapatas se deforman de modo que la presión sobre la tambora no es uniforme, si los remaches de las zapatas se aflojan y hacen contacto con la tambora, o si esta se torna áspera o desgastada, los frenos tendrán ruido. Cualquiera de estas deficiencias es susceptible de originar un chirrido cuando se aplican los frenos. Además, las piezas flojas, como la placa de respaldo del freno pueden producir rechinamiento.
Aire en el sistema. Si el aire penetra en el sistema hidráulico, el resultado será un frenaje deficiente y un pedal esponjoso. El aire puede penetrar en el sistema si el respirador de llenado se obstruye o tupe (Fig.13), puesto que eso tendería a crear un vacío parcial en el sistema durante la carrera de retorno del pistón. Entonces, el aire podría desviarse por la zapatilla trasera del pistón (como indican las flechas) y penetrar en el sistema. Es posible que accidentalmente se obstruya el respiradero (debido a la acción de una llave) cuando se saca el tapón del llenador. Siempre compruebe el respiradero y límpielo cuando se saque el tapón y se instale. El aire también puede penetrar si la válvula del cilindro maestro tiene salideros y no mantiene la presión en el sistema. Esto podría permitir que el aire pase alrededor de las zapatillas de los pistones de cilindros de ruedas, puesto que no habría presión que sostuviera las zapatillas con fuerza contra las paredes del cilindro. Probablemente la causa más común de presión de aire en el sistema de frenaje es el bajo nivel del líquido de frenos en el cilindro maestro. Si el líquido en cuestión desciende por debajo de la lumbrera de compensación, el sistema hidráulico absorberá el aire cuando el pistón se mueva hacia delante en la carrera de frenaje. El aire presente en el sistema debe eliminarse, añadiendo líquido de frenos y purgando el sistema según se describirá más adelante.
Pérdida de líquido de frenos. El líquido de frenos puede escapar si hay salideros en el cilindro maestro, o en el cilindro de ruedas, si las conexiones de conductos están flojas o si dichos conductos están averiados. Una causa posible de salideros en los cilindros de ruedas es la instalación incorrecta del pasador accionador (Fig.14). Si el pasador está ladeado, como se indica, entonces el empuje lateral sobre el pistón puede permitir los salideros por este último. Los salideros debido a otras causas, en el cilindro maestro o en los cilindros de ruedas, requieren la extracción y reparación o reemplazo de las piezas defectuosas.
13. PREGUNTAS DE CONTROL
1. Como su nombre lo indica, este sistema aprovecha los principios hidráulicos para su buen funcionamiento. ¿En que consiste este principio?
2. El mismo principio es aprovechado en otras actividades en la reparación y servicios al medio energético. Mencione al menos una de estas.
3. ¿Cuál es el fin del muelle amortiguador colocado alrededor del tambor de freno?
4. describa lo que sucede en un sistema hidráulico cuando el conductor retira el pie del pedal de freno.
5. Analice la figura 1 y responda en cada caso que sucede si se retiran los componentes 5, 9, 14, 20.
6. Analice la figura 2 y responda cuantas libras de fuerza salen en este sistema de frenos si: Se aplican 1200 libras de fuerza de entrada, el área del pistón es de 0.6 pulgadas cuadradas, igualmente el cilindro trasero tiene 0.8 y el delantero 0.9 pulgadas cuadradas respectivamente.
7. ¿Por qué se utiliza el cilindro de rueda de tipo escalonado en algunos frenos?
8. ¿Cuáles son las ventajas de usar dos cilindros de rueda en un solo émbolo?
9. Los cilindros de rueda, en su composición tienen 10 elementos. Mencione 5 de ellos y explique que sucedería en cada caso si se le retira uno de ellos.
10. ¿Cómo son igualados o compensados los frenos de mano que actúan sobre las ruadas traseras?
11. Luego de un prolongado uso del sistema se hace necesaria una revisión de este. ¿Explique cuál procedimiento usted utilizaría para esta actividad?
12. El líquido de frenos es componente indispensable para el buen funcionamiento del presente sistema de frenos. ¿Cada que tiempo se hace necesario su cambio o relleno del depósito?
13. ¿Qué sucede si es utilizado un líquido no adecuado para relleno o cambio?
14. El sistema de frenos Hidráulico posee otros posibles desperfectos, a los cuales se le suman posibles causas y con esta una solución. Investigue 2 posibles desperfectos que no haya estudiado y explique dos posibles causas y sus soluciones en cada caso.
14. BIBLIOGRAFÍA
Principal.
COLECTIVO DE AUTORES. Sistema de dirección y freno de los vehículos automotores – C. Habana: Ed. Científico Técnica, 1981, 720 p.
Complementaria.
MICROSOFT ENCARTA 2006[DVD]. 1993-2005 Microsoft Corporation.
Autor:
Alexbier Hidalgo Batista
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