Sistema de suspensión, dirección y frenos (página 2)

Brazo de suspensión o de control: elemento que acopla al resto de los componentes de la suspensión a la carrocería o al chasis del vehículo mediante una junta esférica (rótula o Terminal).

Rótula de carga: rótula que soporta la fuerza ejercida por el resorte de suspensión o cualquier otro elemento elástico utilizado para sostener el peso de un vehículo. En una suspensión independiente, es el dispositivo que esté montado en el brazo de suspensión que proporcione la reacción al elemento elástico. La rótula elástica puede trabajar a tensión o compresión según el diseño del sistema de suspensión del vehículo.

Rótula de fricción o seguidora: Rótula del sistema de suspensión que no soporta cargas verticales, pero ayuda a resistir las cargas horizontales. Siempre está montada en el brazo de suspensión que no reacciona contra el elemento elástico que sostiene al vehículo.En la mayoría de los casos, la rótula de fricción está precargada con un elemento plástico que la capacita para amortiguar la vibración, cargas de choque y facilita la acción giroscópica de la rueda del vehículo.

Clasificación de las rótulas para suspensión

Características Principales de las rótulas

Angularidad: Es el desplazamiento total del perno dentro del alojamiento de la rótula en un plano que pasa a través del eje de la rótula.

Par de rotación: Es el par necesario para hacer girar el perno sobre su propio eje.

Par de abatimiento: Es el par necesario para desplazar el perno durante toda su angularidad.

Carga de extracción: Es la fuerza en extracción necesaria para extraer el perno del alojamiento de la carcasa.

• Engranaje de Dirección

             El engranaje de dirección no solamente convierte la rotación del volante de dirección a los movimientos los cuales cambian la dirección de rodamiento de los neumáticos. Este también reduce la velocidad del giro del volante de dirección a fin de aligerar la fuerza de operación de la dirección, incrementando la fuerza de operación y transmitiendo esta a las ruedas delanteras. Fig.25.

Fig. 25

• TIPOS DE SISTEMA DE DIRECCIÓN

• Mecánicos -cremallera

• Hidráulicos

• Hidráulico-electrónicos

2.3.1. ENGRANAJE DE DIRECCIÓN DE PIÑÓN – CREMALLERA

            Las rotaciones de un engranaje (piñón) en el extremo del eje principal enganchan con los dientes que son apoyados en una barra redonda (cremallera) cambiando este giro a un movimiento de izquierda o derecha. Fig.26, 27 y 28.

A dirección de cremallera, coma o su nombre indica, está formada por una cremallera dentada sobre a que engrana un piñón que le transmite o movimiento do volante a través da columna da dirección, transformando ese movimiento rotatorio en movimiento de vaivén mas bielitas que están unidas á cremallera, e de éstas, mediante unas rótulas, más manguetas e de ahí ha rodas.

Fig. 26

Fig. 27

Fig. 28

2.3.2. ENGRANAJE DE DIRECCIÓN DE BOLA RECIRCULANTE

           El espacio entre el engranaje sin fin en el extremo delantero del eje principal y el engranaje de sector que engancha con este, tiene bolas encajadas que reducen la fricción. La fuerza de giro del volante de dirección es transmitida a las ruedas vía esta bolas. La articulación de dirección transmite la fuerza desde el engranaje articulado de dirección a las ruedas delanteras. Esto consiste de una barra combinada con brazos. Fig. 29.

Fig. 29

• MECANISMO DE DIRECCIÓN DE MOVIMIENTO GIRATORIO.

Se clasifican en:

• Mecanismo de dirección de tornillo y elementos deslizantes.

• Mecanismo de dirección por bolas circulantes

• Mecanismo de dirección por tornillo sin fin

• Mecanismo de dirección por tornillo sin fin y rodillo

• Mecanismo de dirección por tornillo sin fin y cremallera

• Mecanismo de dirección por tornillo sin fin y dedo de rodamiento.

2.4.1. PARTES DE MECANISMOS DE DIRECCIÓN

• Volante: Permite al conductor orientar las ruedas.

• Columna de dirección: Transmite el movimiento del volanta a la caja de engranajes.

• Caja de engranajes: Sistema de desmultiplicación que minimiza el esfuerzo del conductor.

• Brazo de mando: Situado a la salida de la caja de engranajes, manda el movimiento de ésta a los restantes elementos de la dirección.

• Biela de dirección: Transmite el movimiento a la palanca de ataque.

• Palanca de ataque: Está unida solidariamente con el brazo de acoplamiento.

• Brazo de acoplamiento: Recibe el movimiento de la palanca de ataque y lo transmite a la barra de acoplamiento y a las manguetas.

• Barra de acoplamiento: Hace posible que las ruedas giren al mismo tiempo.

• Pivotes: Están unidos al eje delantero y hace que al girar sobre su eje, ingresa a las manguetas hacia el lugar deseado.

• Manguetas: Sujetan la rueda.

• Eje delantero: Sustenta parte de los elementos de dirección.

• Rótulas: Sirven para unir varios elementos de la dirección y hacen posible que, aunque estén unidos, se muevan en el sentido conveniente.

• Brazo de Pitman y del Brazo Auxiliar. Siempre que un vehículo es conducido por las calles de la ciudad o por los accidentados caminos de terracería, el excesivo movimiento en el sistema de dirección y de suspensión pueden causar un inesperado movimiento de los componentes de la dirección esto traerá un mal manejo del vehículo así como el desgaste prematuro de las llantas

• POR TORNILLO SIN FIN.

En cuyo caso la columna de dirección acaba roscada. Si ésta gira al ser accionada por el volante, mueve un engranaje que arrastra al brazo de mando y a todo el sistema Fig. 30.

Fig. 30

2.6. POR TORNILLO Y PALANCA.

En el que la columna también acaba roscada, y por la parte roscada va a moverse un pivote o palanca al que está unido el brazo de mando accionando así todo el sistema Fig. 31..

Fig. 31

2.7. POR CREMALLERA.

En este sistema, columna acaba en un piñón. Al girar por ser accionado el volante, hace correr una cremallera dentada unida a la barra de acoplamiento, la cual pone en movimiento todo el sistema Fig. 32.

Fig. 32

2.8. SISTEMA DE DIRECCIÓN HIDRÁULICA.

Servo dirección

Este sistema consiste en un circuito por el que circula aceite impulsado por una bomba. Al accionar el volante, la columna de dirección mueve, solamente, un distribuidor, que por la acción de la bomba, envía el aceite a un cilindro que está fijo al bastidor, dentro del cual un pistón se mueve en un sentido o en otro, dependiendo del lado hacia el que se gire el volante.

En su movimiento, el pistón arrastra el brazo de acoplamiento, con lo que accionado todo el sistema mecánico Fig. 33.

Fig. 33.

Vemos que el conductor sólo acciona el distribuidor al mover el volante.

Existen vehículos pesados que disponen de dos o más ejes en su parte trasera y también hay con dos en la parte delantera. Para facilitar su conducción, todas las ruedas de los ejes delanteros, son direccionales.

Caja de dirección con tornillo sin fin.

Cosiste en un tornillo de dirección en el cual se desplaza la tuerca de dirección al girar el volante y tiene los siguientes componentes:

• Columna de dirección

• Tornillo sin fin

• Tuerca

• Bolas o balines

• Sector

• Árbol de salida

• Bielita desplazable

• SISTEMA DE DIRECCIÓN ASISTIDA HIDRÁULICA

La necesidad de conseguir un mayor esfuerzo para realizar el giro de las ruedas delanteras se hace notar especialmente en diferentes situaciones:

• velocidad reducida

• Baja presión de inflado

• Ruedas con gran superficie contacto con el suelo

• Curvas cerradas

Para ello se hace cada vez más necesario la implantación de sistemas de asistencia hidráulica en la mayoría de los vehículos actuales.

Las partes principales que integran básicamente un sistema de dirección asistida son:

• La fuente de energía

• La válvula de regulación

• El cilindro de dirección

• SISTEMA DE DIRECCIÓN ELECTRÓNICA O LAS CUATRO RUEDAS (E4 WS)

El sistema es guiado electrónicamente a las ruedas E4 WS, es un sistema de dirección que dirige las ruedas traseras en el mismo sentido o en el sentido opuesto en función del ángulo de giro de las dos ruedas delanteras, de la velocidad de giro de la dirección y de la velocidad del vehículo. De esta forma se mejora la estabilidad, manipulación y maniobrabilidad del vehículo a todas las velocidades. Y tiene los siguientes componentes:

• El sensor de velocidad

• Sensor de giro delantero

• Sensor de revoluciones

• Sensor auxiliara del ángulo de dirección

• Mecanismo posterior de dirección

• Sensor de giro posterior

• ECU

• INCONVENIENTES Y SUS CAUSAS

La flojedad de las rótulas es crítica. Un pequeño desgaste permite que se produzca el contragolpe. Esto da comienzo a un martilleo, que una vez que ha empezado, puede destrozar rápidamente la rótula.

Las irregularidades del suelo, como los efectos generados por las fuerzas de inercia y por las fuerzas centrífugas que actúan sobre un automóvil en funcionamiento generan distintos tipos de oscilaciones.

Las fuerzas de inercia en los momentos de aceleración o frenada, generan una oscilación alrededor del eje transversal denominada "Cabeceo".

Las fuerzas centrífugas generadas al tomar una curva es causa de otro tipo de oscilación alrededor del eje longitudinal del vehículo, denominado "Balanceo". El tercer tipo de oscilación es el denominado "Shimmy", conocida vibración producida por el movimiento giratorio de las ruedas directrices, debido al desequilibrio dinámico de las mismas. Esta anomalía, también se da como resultado de una incorrecta alineación de los ángulos de dirección.

SÍNTOMAS:

Cuando la rótula está desgastada se presentan los siguientes síntomas:

• Desviación del vehículo.

• Juego excesivo del volante.

• Ruidos y vibraciones.

• Desgaste de neumáticos.

RECOMENDACIONES:

• El primer punto para determinar el grado de deterioro de la rótula es una inspección visual y táctil de la situación en la que se encuentran los guardapolvos de las rótulas. En caso de deterioro por grietas o perforación con pérdida de grasa, la rótula debe sustituirse por una nueva inmediatamente.

• Inspección de las partes del chasis. Comenzando con una simple revisión puede localizar rápidamente las piezas gastadas o sueltas en el sistema delantero. Para ello debemos descargar el peso del vehículo sobre la rótula, usando un elevador, para que éste sea el que sujete el peso del vehículo. Sólo de esta forma se puede garantizar un buen diagnóstico.

• El reemplazo del juego completo, ya que la utilización de componentes con distintos niveles de uso, es uno de los factores que determina muchas veces la disminución del rendimiento.

• Alineación de las ruedas de acuerdo a las especificaciones del fabricante.

2.12. SEGURIDAD ACTIVA

Los vehículos tienden a ser cada vez más rápidos, pero también más seguros. El objetivo es reducir el número de accidentes en la carretera gracias a un equipamiento específico que confiere estabilidad a los turismos y disminuye el riesgo de colisión. Es lo que se conoce como Seguridad Activa, un término que engloba los dispositivos sobre los que el conductor puede actuar directamente:

• Sistema de frenado: detiene el vehículo y evita el bloqueo de las ruedas (ABS).

• Sistema de suspensión: garantiza la estabilidad durante la conducción.

• Sistema de dirección: hace girar las ruedas de acuerdo al giro del volante.

• Sistema de climatización: proporciona la temperatura adecuada durante la marcha.

• Neumáticos: su dibujo es garantía de agarre, incluso en situaciones climatológicas adversas.

• Sistema de iluminación: permite al conductor ver y ser visto.

• Motor y caja de cambios: hacen posible adaptar la velocidad a las circunstancias de la carretera.

• Sistema de control de estabilidad: evita el vuelco del vehículo gracias al denominado sistema ESP.

2.3. ALINEAMIENTO DE DIRECCIÓN

Para la conducción fiable y segura de un vehículo, éste ha de tener una dirección que reúna las siguientes condiciones:

• Semireversible: No debe de volver rápidamente ni ser irreversible. Esto se consigue con el pipo de engranajes.

• Progresiva: Significa que si damos al volante una vuelta completa, las rudas girarán más en la segunda media vuelta que en la primera. La progresión constante se conseguirá por el tipo de engranaje y por la inclinación de la barra de acoplamiento.

• Estable: Una dirección es estable cuando, en condiciones normales, el vehículo marcha recto con el volante suelto. Esto se consigue con las cotas de la dirección.

• DETECTA VIBRACIÓN AL MANEJAR, EL AUTO DESVÍA SI LARGA EL VOLANTE O NO RESPONDE CUANDO ENTRA EN LA CURVA?

• Si la respuesta es si a estas preguntas, entonces su vehículo tiene un problema y necesita solución.

• Debe revisar las llantas, los sistemas de dirección y suspensión para determinar la causa y corregirla para devolverle la estabilidad a su vehículo.

• Si no soluciona el problema, provocará un desgaste excesivo en las llantas y la suspensión, y lo mas crítico es que pondrá en peligro su integridad y la de sus acompañantes.

• La alineación mantiene la estabilidad del vehículo y prolonga la vida de sus llantas.

• DETECTA VIBRACIÓN AL MANEJAR, EL AUTO DESVÍA SI LARGA EL VOLANTE O NO RESPONDE CUANDO ENTRA EN LA CURVA?

• Si la respuesta es si a estas preguntas, entonces su vehículo tiene un problema y necesita solución.

• Debe revisar las llantas, los sistemas de dirección y suspensión para determinar la causa y corregirla para devolverle la estabilidad a su vehículo.

• Si no soluciona el problema, provocará un desgaste excesivo en las llantas y la suspensión, y lo mas crítico es que pondrá en peligro su integridad y la de sus acompañantes.

• La alineación mantiene la estabilidad del vehículo y prolonga la vida de sus llantas.

2.3.3. CASTER ¿CUÁNDO ALINEAR LAS RUEDAS DEL VEHÍCULO? Fig. 34.

• Cuando se reemplazan las llantas con otras nuevas.

• Cuando las llantas tienen un desgaste irregular.

• Cuando se efectúa un mantenimiento en el sistema de dirección o suspensión.

• Cuando el vehículo no va en línea recta si larga el volante.

• Después de un choque con otro vehículo, con un cordón o bache.

• Cuando el vehículo muestra síntomas de mala alineación.

• Después de 20,000 km de haber efectuado la última alineación o 1 vez al año.

Fig. 34 Caster

Avance (Caster), A veces llamado ángulo de castor. El ángulo de avance es la inclinación de una línea imaginaria del eje donde rota la rueda. Típicamente esto inclina para la parte trasera del auto (avance negativo). El ángulo de avance negativo crea fuerza que resulta en lo siguiente:

• Retorna las ruedas automáticamente a la posición céntrica para que el auto vaya recto después de la curva.

2.3.4. ¿EN QUÉ CONSISTE LA ALINEACIÓN?

En que las llantas trabajen en forma paralela unas de otras y que rueden en el ángulo correcto.

Camber. Es la inclinación de la parte superior hacia fuera o hacia adentro. Cada vehículo tiene sus propios ángulos. Estos ángulos dependen del peso sobre cada una de las llantas delanteras y traseras, diseño y resistencia de muelles, espirales o barras de torque y otros factores. Fig. 35.

Fig. 35

Salida: Se considera la vertical del eje con la prolongación del pivote en sentido transversal. Suele ser de 5º Fig. 36-

Fig. 36

Caída: Se considera la horizontal de la mangueta y la propia mangueta en sentido transversal. Suele ser de 2º Fig. 37.

Fig. 37

Convergencia o divergencia: Según el vehículo sea de tracción o propulsión, respectivamente; se considera la mangueta y la prolongación del eje, esto es, que las ruedas no están completamente paralelas en reposo. La diferencia, suele ser de 2 mm. a 3 mm. Fig. 38 y 39.

Fig. 38

Convergencia (Toe), a veces llamado Divergencia: La convergencia es la diferencia entre la parte delantera de una llanta y la parte trasera de la misma. Si las llantas están apuntando para adentro, el auto tendrá mayor sobreviraje, mientras apuntando para afuera, tiene menos control y mayor desgaste. Para manejar en líneas rectas, esto debería ser casi cero de diferencia. Cuando se maneja mucho en curvas, se apunta un poco para adentro. Fig. 39.

Fig. 39

La convergencia normalmente es regulada en las ruedas delanteras, pero existen condiciones donde el vehículo sale de escuadra y las llantas traseras no quedan paralelas al chasis. Ciertos vehículos tienen ajustes de esta condición, mientras otros necesitan estirar el chasis con gatas hidráulicas para devolverle el escuadro.

El vehículo con su dirección correctamente alineada tendrá su volante centrado y recto, pasará por el mismo arco cuando gira a la derecha o la izquierda, y mostrará control en las curvas sin roncear (mientras la velocidad y la aceleración sean razonables). Además provee mayor vida útil a las llantas, juntas homocinéticas, cremallera, rodamientos, crucetas, muñones, bujes, amortiguadores y demás del tren de rodado.

Un vehículo está alineado cuando todos los componentes de la suspensión y la dirección (conjunto de llantas y volante) funcionan correctamente.

3.3.5. SÍNTOMAS DE MALA ALINEACIÓN EN EL VEHÍCULO:

• Desgaste irregular de los neumáticos, mostrando desgaste excesivo en una banda extrema.

• Sensación extraña en la dirección. El volante se siente más duro de lo normal o el vehículo gira más fácil hacia un lado que al otro.

• En línea recta el volante no se encuentra en posición correcta, es decir el vehículo va recto pero el volante está girado a un lado.

• El vehículo se carga hacia un lado mientras maneja.

• Aparece una vibración a cierta velocidad, pero se desaparece al ir más lento o más rápido.

• El vehículo está descuadrado, es decir, las llantas delanteras apuntan en una dirección y las traseras en otra.

• El vehículo demuestra sobreviraje o subviraje.

• LA SEGURIDAD ES LA RAZÓN MÁS IMPORTANTE POR LA CUAL DEBE INSPECCIONAR SU VEHÍCULO. LA SEGURIDAD POR USTED MISMO Y POR LOS DEMÁS USUARIOS DE LA CARRETERA.

¿Por qué se debe inspeccionar?

Un defecto en su vehículo que sea encontrado durante una inspección podría evitarle problemas más adelante. Podría tener una avería en la carretera que le costaría tiempo y dinero, o aún peor, una colisión provocada por el defecto.

Las leyes federales y estatales requieren que los conductores inspeccionen sus vehículos. Los inspectores federales y estatales también pueden inspeccionar su vehículo. Si juzgan que el vehículo es inseguro, lo pondrán "fuera de servicio" hasta que haya sido reparado.

Tipos de Inspección del vehículo

Inspección previa al viaje. Una inspección previa al viaje le ayudará a encontrar problemas que podrían causar una colisión o una avería.

Durante un viaje. Por seguridad usted debería:

• Fijarse en los medidores para detectar señales de problemas.

• Usar sus sentidos para detectar cualquier problema (mire, escuche, huela, toque).

• Revise las partes críticas cuando se detiene:

• Neumáticos, ruedas y llantas.

• Frenos.

• Luces y reflectantes.

• Frenos y conexiones eléctricas al remolque.

• Dispositivos de acoplado del remolque.

• Dispositivos para asegurar la carga.

Inspección e informe posterior al viaje. Usted debería hacer una inspección posterior al viaje al final del mismo, del día o del turno de servicio, en cada vehículo con el que haya operado. Dicha inspección puede incluir el tener que completar un informe sobre la condición del vehículo que enumere los problemas que haya encontrado. El informe de inspección ayuda al transportista a saber cuándo el vehículo necesita reparaciones.

Qué se debe buscar

Problemas con los neumáticos.

• Demasiada o muy poca presión neumática.

• Mal tiempo. Usted necesita al menos 4/32 pulgadas de profundidad en cada estría importante en los neumáticos delanteros. Necesita 2/32 pulgadas en los demás neumáticos. No debería verse ninguna tela a través de las estrías o de las paredes laterales.

• Cortes y otros daños.

• Separación de la banda de rodadura.

• Neumáticos duales que entran en contacto entre sí o con otras partes del vehículo.

• Tamaños que no hacen juego.

• Neumáticos radiales y bias-ply usados juntos.

• Vástagos de válvula cortados o rotos.

• Neumáticos con ranuras nuevas, que han sido sellados, en las ruedas delanteras de un autobús. Estos están prohibidos.

Problemas con las ruedas y las llantas

• Llantas dañadas.

• Herrumbre alrededor de las tuercas de las ruedas, lo cual puede significar que dichas tuercas están flojas. Fíjese si están bien apretadas. Luego que se ha cambiado un neumático, deténgase por un momento un rato después y vuelva a fijarse si las tuercas siguen bien apretadas.

• El hecho de que falten abrazaderas, clavos o agarraderas significa peligro.

• Las llantas que no hacen juego, que están dobladas o rotas son peligrosas.

• Las ruedas o llantas que han sido reparadas con soldaduras no son seguras.

Tambores de freno o zapatas en mal estado

• Tambores rotos.

• Zapatas o pastillas de freno con aceite, grasa o líquido de freno.

• Zapatas gastadas, estando peligrosamente finas, faltantes o rotas.

Defectos del sistema de dirección

• Tuercas, tornillos, chavetas u otras piezas faltantes.

• Partes dobladas, sueltas o rotas, tal como el mecanismo de dirección, la caja de cambios, o las varillas de ligaduras.

• Si la dirección está equipada con mangueras, bombas y el nivel del fluido; fíjese si hay escapes.

• El juego de la dirección de más de 10 grados (aproximadamente dos pulgadas de movimiento en la llanta de un volante de 20 pulgadas) puede hacer difícil el conducir.

3.4. ALGUNOS GRÁFICOS DE ALINEAMIENTO DE DIRECCIÓN

• Este ángulo es la inclinación de las ruedas hacia adentro o hacia afuera del vehículo.

• Cuando la rueda esta inclinada hacia adentro en su parte superior, el camber es negativo y positivo cuando la rueda esta inclinada hacia afuera en su parte superior.

• El valor correcto depende del diseño del sistema de suspensión. Generalmente el camber ayuda a la estabilidad de la dirección recta y alarga la vida del neumático. El valor del Camber en la rueda izquierda/derecha deberá ser el mismo para evitar tirajes de costados.

• Un impropio valor de camber causa seguidamente exceso de desgaste en los costados de los neumáticos.

CASTER

Es la inclinación hacia adelante o hacia atrás del cuerpo o brazo de mangueta. El ángulo se mide a través de los puntos superior e inferior de este cuerpo o brazo mangueta.

Es importante que los ángulos de caster sean el mismo en las ruedas delanteras para evitar inestabilidad en la ruta con agujeros o en la frenada.

KING PIN INCLINACIÓN – KPI

Este ángulo también es conocido bajo el nombre Swivel Axle Inclination (SAI). El ángulo es determinado mediante la inclinación de la línea o eje que atraviesa los puntos de rótula, hasta la vertical. Los ángulos de pivote, sitúan el punto en que se hace girar la rueda cerca del centro de la huella del neumático, lo que reduce la transmisión de interferencias de la calzada. Al girar la carrocería se eleva, y lo probable es que cuando se suelte el volante, este tenga tendencia a volverse a la posición "recto hacia delante

Radio de giro máximo

La distancia entre pivotes (a) que recibe el nombre de vía y la longitud e inclinación de los brazos de acoplamiento en función de la batalla (b) del vehículo, que corresponde a la distancia entre ejes, determinan una de las características de la dirección, como es su radio de giro máximo. Este radio viene determinado de forma que las ruedas puedan girar describiendo un circulo de diámetro cuatro veces mayor que la batalla del vehículo.

El ángulo de viraje (Avi ) para un determinado radio de giro (R), según los triángulos rectángulos 0AB y 0CD de la figura inferior, se obtiene por la función trigonométrica de los ángulos que forman las ruedas en función de la batalla (b) del vehículo y del ancho de vía (a).

Teniendo en cuenta que el radio de giro mínimo en los vehículos suele ser aproximadamente el doble de la batalla o distancia entre ejes: R = 2 b. El ángulo de viraje máximo entre las ruedas es:

Geometría de la suspensión y dirección

CAPITULO III

Sistema de frenos

INTRODUCCIÓN:

Creo que si digo que no todas los vehículos llevan frenos, es cierto que la mayoría de los motores actuales llevan discos de freno pero los más veteranos recordarán que esto no ha sido siempre así… es más, en la actualidad, todavía las hay con freno de tambor.

Para se equipa al vehículo con una serie de mecanismos que se encargan de conseguirlo, permitiendo realizarlo en las mejores condiciones de seguridad: tiempo y distancia mínimos, conservación de la trayectoria del vehículo, con una frenada proporcional al esfuerzo del conductor, en diversas condiciones de carga, etc. Ahora bien, hemos de tener en cuenta que si el proceso de frenado se realiza muy bruscamente. Las ruedas se bloquean y se desplazan sin girar, provocando una perdida de su adherencia y por lo tanto se producirá un derrape.

Cuando el vehículo está en movimiento se establece una fuerza de adherencia con respecto al piso el que se desplaza. El valor de dicha fuerza depende, en cada instante, del a carga que gravite sobre la rueda y el coeficiente de rozamiento entre los neumáticos y el suelo. Por tanto la fuerza de frenado aplicada debe ser, en toldo momento, inferior al límite de adherencia del vehiculo. Cuando superamos dicho valor las ruedas se bloquearán.

Las legislaciones actuales regulan los componentes que han de equipar los diferentes vehículos según categoría y especificaciones de frenado que deben cumplir.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Al concluir el estudio de este sistema, usted estará capacitado para:

• Describir las funciones del sistema de frenos

• Enumerar los componentes principales de los distintos sistemas de frenos

• Explicar el diseño y la operación de los distintos sistemas de frenos

• Diagnosticar las averías mas comunes del sistema de frenos

• Reparar los componentes averiados del sistema de frenos

• Regular el sistema de frenos

• Darle servicio a un ensamble de accesorios y componentes

• FINALIDAD.

La finalidad de los frenos en un vehículo es la de conseguir, detener o aminorar

la marcha del mismo en la condiciones que determine su conductor, para ello, la energía cinética, en su totalidad o en parte, por medio de rozamiento, es decir, transformándola en calor. El efecto de frenado produce ó friccionar unas piezas móviles; disco, tambores o pastillas.

Los frenos son los dispositivos que pueden prevenir cualquier tipo de colisión, es por ello que los fabricantes dedican gran parte de su tiempo y esfuerzo al desarrollo de sistemas de frenado más efectivos, convirtiéndolos en uno de los elementos de seguridad activa más importantes en el diseño y ensamblaje automotriz

• FRENOS.

Sistemas de seguridad activa más importantes dentro de un automóvil, su función es desacelerar el giro de los neumáticos para así lograr detener el vehículo. En virtud de esto los fabricantes dedican gran parte de su tiempo y esfuerzo al desarrollo de sistemas de frenado más efectivos.

Desde los primeros sistemas colocados en las ruedas delanteras y posteriores, hasta los últimos avances como el sistema ABS que evita que los cauchos se deslicen, permitiendo mantener el control del vehículo aun en una situación extrema, los frenos han sido los encargados de prevenir los accidentes o cualquier tipo colisión en las calles y autopistas.

A continuación haremos un breve repaso de los principales sistemas de frenado, su evolución y las ventajas y desventajas que lo han acompañado.

• FUNCIONAMIENTO DE LOS FRENOS.

Los frenos detienen el automóvil al presionar un material de alta fricción (pastillas o balatas) contra los discos o los tambores de hierro atornillados a la rueda, y que giran con ella. Esta fricción reduce la velocidad del automóvil hasta detenerlo.

Hay dos tipos de frenos: de disco y de tambor. Los frenos de disco funcionan cuando las pastillas presionan ambos lados del disco.

Los de tambor presionan las balatas contra la cara interna del tambor. Los frenos de disco son más eficaces, porque su diseño permite una mayor disipación del calor por el aire. A su vez existen diferentes sistemas de frenado, el más común y utilizado es el sistema de antibloqueo de frenos, mejor conocido como ABS

La mayoría de los automóviles tienen frenos delanteros de disco y frenos traseros de tambor Fig. 40a y 40b.

Fig. 40ª

Cuando las pastillas o balatas rozan contra el disco o el tambor, se genera calor. Si éste no se disipa rápidamente, los frenos se sobrecalientan y dejan de funcionar. A este fenómeno se le llama cristalización de balatas. Los frenos delanteros producen 80% de la potencia de frenado del automóvil, y por ello, son más susceptibles al sobrecalentamiento que los traseros. La mayoría de los automóviles tienen frenos delanteros de disco porque al enfriarse por el aire, son menos propensos a la cristalización de las balatas

El freno de estacionamiento, que sirve para mantener inmóvil al automóvil, es un sistema mecánico de palancas y cables conectado a los frenos traseros. Un pedal o una palanca de mano acciona los frenos y un retén de engrane los sujeta. Una perilla o botón libera este sector y libera los frenos.

Fig. 40b

3.5. TIPOS DE FRENOS.

• Frenos mecánicos

• Frenos hidráulicos

• Frenos de tambor

• Frenos de disco

• Frenos neumáticos

• Frenos ABS

EL LÍQUIDO DE FRENO:

El líquido de freno es el elemento que al ser presurizado por la bomba empuja los cilindros de las pinzas contra las pastillas, produciéndose así la acción de frenado. Para los usuarios de los automóviles es el eterno olvidado, es decir, muy pocos conductores dan la importancia que dicho elemento tiene. Como veremos a continuación sus características son las que aseguran una correcta frenada, pero es un elemento que con el uso y el paso del tiempo se degrada y debe de ser sustituido.

Las características fundamentales del líquido de freno son las siguientes:

• Es incompresible (como todos los fluidos).

• Su punto de ebullición mínimo debe ser superior a los 230ºC. Así conseguirá permanecer en estado líquido, sin entrar en ebullición, cuando las solicitaciones de frenada sean muy exigentes.

• Debe de tener baja viscosidad para desplazarse rápidamente por el circuito.

• Debe de ser lubricante para que los elementos móviles del sistema de freno con los que se encuentra en contacto no se agarroten.

• FRENOS MECÁNICOS.

Este tipo de freno consistía en un cable que al momento de ser presionado con el pie, transmitía la potencia necesaria para detener el vehículo; El sistema dejó de ser funcional cuando nuevos y potentes motores empezaron a desarrollar altas velocidades, requiriendo un gran esfuerzo físico para conseguir desacelerar el automóvil. El sistema evolucionó en los frenos hidráulicos, que con un menor esfuerzo conseguían una potencia de frenado mucho mayor.

El freno mecánico ó "freno de estacionamiento" como es conocido en algunos lugares, evita que un vehículo estacionado se ponga en movimiento por si solo, aun cuando este sistema puede ser utilizado, si es necesario, como freno de emergencia durante la marcha del vehículo Fig.40b.

Normalmente consiste en una palanca o pedal que se encuentra al alcance del conductor; unida mediante un cable metálico a la leva de freno. Al accionarlo, las levas ejercen presión sobre las balatas de las ruedas traseras originando un frenado, que en caso de producirse mientras el vehículo está en movimiento, puede ser bastante brusco.

• FRENOS DE HIDRÁULICOS.

Los frenos hidráulicos están divididos en dos tipos de sistemas fundamentales: Los sistemas hidráulicos, propiamente dichos y los basados en materiales de fricción. En los sistemas hidráulicos, cuando el freno del vehículo es presionado, un cilindro conocido como "maestro" dentro del motor, se encarga de impulsar líquido de frenos a través de una tubería hasta los frenos situados en las ruedas, la presión ejercida por el líquido produce la fuerza necesaria para detener el vehículo fig. 41.

Fig. 41

Las pastillas ó materiales de fricción, suelen ser piezas metálicas o de cerámica capaces de soportar altas temperaturas. Estas piezas son las encargadas de crear fricción contra una superficie fija (que pueden ser tambores ó discos), logrando así el frenado del vehículo; las balatas son piezas reemplazables que sufren de desgaste y deben ser revisadas y cambiadas en forma periódica.

3.5.2.1. TIPOS DE FRENOS HIDRÁULICOS

3.5.2.1.1, FRENOS DE DISCO

Los frenos de disco consisten en un rotor sujeto a la rueda, y un caliper que sujeta las pastillas del freno. La presión hidráulica ejercida desde el cilindro maestro causa que un pistón presione "como una almeja" las pastillas por ambos lados del rotor, esto crea suficiente fricción entre ambas piezas para producir un descenso de la velocidad o la detención total del vehículo. Fig.42.

La mayoría de los frenos de disco tienen pinzas corredizas. Se montan de modo que se puedan correr unos milímetros hacia ambos lados. Al pisar el pedal del freno, la presión hidráulica empuja un pistón dentro de la pinza y presiona una pastilla contra el rotor. Esta presión mueve toda la pinza en su montaje y jala también la otra pastilla contra el rotor.

Fig. 42

Este sistema de frenado tiene las siguientes ventajas:

1. No se cristalizan las balatas, ya que se enfrían rápidamente

2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión contra las pastillas

3. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y polvo por acción centrífuga

Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco, comparados con los de tambor, son que no tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más rápido.

PARTES DEL FRENO DE DISCO

1. Pinza (mordaza o caliper)

2. Disco o rotor de freno

3. Pastilla de freno (balata)

4. Cubierta del émbolo o pistón

Cubo (maza) de la rueda

5. Cubre polvo o guardapolvos

6. Pasador de deslizamiento de la pinza

7. Ranuras de ventilación

8. Válvula de purga (purgador)

9. Manguera o cañería de frenos

3.5.2.1.2. FRENOS DE TAMBOR

Este tipo de frenos constan de tambor metálico sujeto a la rueda, un cilindro de rueda, pastillas y resortes de regreso. La presión hidráulica ejercida desde el cilindro maestro, causa que el cilindro de rueda presione las pastillas contra las paredes interiores del tambor, produciendo el descenso de velocidad correspondiente Fig.43.

Fig. 43

En la actualidad los frenos de tambor se utilizan solamente en las ruedas traseras y con ciertos vehículos, ya que los frenos de disco gozan de una mayor fuerza de frenado por lo que se utilizan en la mayoría de los automóviles como frenos delanteros, aunque la tendencia indica que la gran mayoría de los carros terminarán usando frenos de disenso las cuatro ruedas.

PARTES DEL FRENO DE TAMBOR FIG. 44

1. Tambor del freno

2. Zapata

3. Balatas o fajas

4. Resortes de retorno de las zapatas

5. Ancla

6. Plato de anclaje

7. Cable de ajuste

8. Pistón o émbolo hidráulico

9. Cilindro de rueda

10 Regulador

11 Servofreno

Fig.44

SERVOFRENO:

El servofreno es el sistema por el cual la fuerza que hay que ejercer sobre el pedal, para presurizar el circuito a una misma presión, se reduce. Es decir, es un elemento que reduce el esfuerzo que necesita el conductor para presurizar el circuito pisando el pedal. Fig. 45.

Fig. 45

Las ventajas del servofreno no son exclusivamente las de poder realizar una presión mayor sobre el circuito hidráulico, y por consiguiente, sobre los pistones de las pinzas con un mayor descanso del píe. Si no que lo que se consigue es una mejor dosificación de la frenada. Fig. 46

Fig. 46

Los servofrenos actuales más corrientes son aquellos que actúan por vacío.

Estos aparatos aprovechan la depresión creada en el colector de admisión cuando se retira el pie del acelerador para aumentar la fuerza que el pie proporciona al pedal del freno.

Los valores típicos de esfuerzo pedal / servo para el sistema tipo representado anteriormente, son los siguientes

BOMBA DE FRENO:

La bomba de freno o cilindro principal, es el encargado de presurizar el líquido por todo el circuito hidráulico. Como la legislación actual obliga a los fabricantes de vehículos a que estos vayan provistos de doble circuito de freno, las bombas de freno son de tipo tándem. Fig. 47

Fig. 47

El sistema tandem significa que la bomba dispone de dos pistones, colocados uno a continuación del otro, con los cuales se atiende al suministro del líquido a una presión igual para cada uno de los dos circuitos independientes normalmente distribuciones según una "X". Es decir, un circuito actúa sobre la rueda delantera izquierda y también sobre la trasera derecha mientras que el otro actúa sobre la rueda delantera derecha y la trasera izquierda como elemento de seguridad en el caso de problemas de perdida de eficacia en uno de los dos circuitos.

• SISTEMA DE FRENOS DE AIRE O NEUMÁTICOS

El sistema neumático se instala en vehículos pesados, a partir de seis toneladas, y la transmisión del esfuerzo del conductor hasta las ruedas se hace al liberar aire comprimido. Fig. 48.

Fig. 48

ESQUEMA DE SISTEMA DE FRENOS DE AIRE

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Los componentes básicos del sistema frenos de aire o neumático son:

• 1. Compresor de aire

• 2. Gobernador o controlador de aire

• 3. Tanque o deposito de almacenamiento de aire

• 4. Drenado de agua de tanque depósito

• 5. Evaporador de alcohol

• 6. Válvula de seguridad

• 7. Pedal de freno

• 8. Los dispositivos de freno

• 9. Los Medidores de la Presión de Suministro

• 10. El medidor de la Presión Aplicada

• 11. La Señal de Advertencia de Presión Neumática Baja

• 12. El Interruptor de las Luces de Freno

• 13. La Válvula Limitadora del Freno Delantero

• 14. Freno de resorte

• 15. Válvula reguladora de pedal

• 16. Válvula de descompresión rápida

• 17. Cámara de aire

• 18. Relevadora o relay.  

• 19. Freno de emergencia

• 20. Bomba de freno de aire

• 21. válvula retención tanque sistema neumático

1.- COMPRESOR DE AIRE.- Es el encargado de tomar aire de la atmósfera y almacenarlo en los tanques instalados para tal fin.

El compresor de aire bombea el aire en los tanques de almacenamiento de aire (los depósitos). El compresor de aire se conecta al motor por medio de engranajes o por medio de una correa en V. El compresor puede ser enfriado por aire o puede ser enfriado por el sistema de enfriamiento del motor. Puede tener su propio suministro de aceite, o ser lubricado por el aceite del motor. Si el compresor tiene su propio suministro de aceite, verifique el nivel de aceite antes de conducir

2.- GOBERNADOR O CONTROLADOR DE AIRE.- Cuando se llega a la presión máxima establecida (generalmente 120 a 125 PSI) el gobernador suspende el paso de aire hacia el tanque impidiendo así una sobrepresión. Cuando la presión disminuye entre 10 y 15 PSI del nivel máximo, permite nuevamente el flujo de aire hacia el tanque.

El controlador del compresor de aire controla cuando el compresor de aire debe bombear el aire en los tanques de almacenamiento de aire. Cuando la presión en el tanque de aire llega al nivel de "corte" (alrededor de 125 libras por pulgada cuadrada o "psi"), el controlador detiene el compresor desde donde se bombea el aire. Cuando la presión del tanque desciende por debajo de la presión "mínima" (alrededor de 100 psi), el controlador permite que el compresor comience a bombear nuevamente

3.- TANQUE O DEPÒSITO DE ALMACENAMIENTO DE AIRE.- Mantienen una presión máxima de 125 PSI. Ell tamaño y cantidad varía de acuerdo a la longitud, número de líneas y tamaño de las cámaras.

Los tanques de almacenamiento de aire se usan para almacenar el aire comprimido. La cantidad y el tamaño de los tanques de aire varían según los vehículos. Los tanques deben almacenar suficiente aire como para permitir usar los frenos varias veces aun cuando el compresor deje de funcionar. Fig. 49.

Fig.49

Un depósito normalmente tiene en su parte inferior un grifo o válvula para drenar el agua y el lubricante acumulado.

También podemos encontrar una válvula de seguridad, la cual permite la salida de aire cuando se sobrepasa la máxima presión establecida por falla del gobernador (150 PSI

4.- DRENADO DE AGUA DEL DEPÓSITO DE AIRE.- El aire comprimido normalmente tiene un poco de agua y algo de aceite del compresor lo cual es dañino para el sistema de frenos neumáticos.

Por ejemplo, el agua puede congelarse durante el tiempo frío y ocasionar que los frenos fallen. El agua y el aceite tienden a acumularse en el fondo del tanque de aire. Esté seguro de vaciar los tanques de aire por completo. Cada tanque de aire está provisto con una válvula de desagüe en el fondo. Hay dos tipos:

• Manual, se acciona girándola un cuarto de vuelta, o tirando de un cable. Usted debe vaciar los tanques al final de cada jornada de trabajo. Vea la Figura .50.

• Automática, el agua y el aceite son expulsados automáticamente. Estas válvulas también pueden estar equipadas para desagüe manual.

Las válvulas automáticas están disponibles con dispositivos calefactores eléctricos. Estos ayudan a prevenir el congelamiento del desagüe automático en tiempo de frío.

Fig. 50

5.- EVAPORADOR DE ALCOHOL.- Algunos sistemas de frenos neumáticos tienen un evaporador de alcohol para introducir alcohol en el sistema neumático. Esto ayuda a reducir el riesgo de hielo en las válvulas del freno neumático y otras partes durante el tiempo frío.

El hielo dentro del sistema puede hacer que los frenos dejen de funcionar. Verifique el depósito del alcohol y llénelo cuando sea necesario y hágalo todos los días durante el tiempo de frío. Aún se necesita vaciar el tanque de aire diariamente para eliminar el agua y el aceite. (A menos que el sistema tenga válvulas de desagüe automáticas.)

6.- VÁLVULA DE SEGURIDAD.- Una válvula de escape de seguridad se instala en el primer tanque al cual el compresor de aire bombea el aire comprimido. La válvula de seguridad protege el tanque y el resto del sistema de la presión excesiva. La válvula normalmente se ajusta para que se abra a los 150 psi. Si la válvula de seguridad deja salir el aire, algo está mal. Tiene un problema que debe ser arreglado por un mecánico.

7.- EL PEDAL DE FRENO.- Usted aplica los frenos empujando hacia abajo el pedal del freno. (También se le llama la válvula de pie o válvula de pedal.) Al empujar más fuerte el pedal hacia abajo, más presión neumática es aplicada. Al soltar el pedal del freno se reduce la presión neumática y se liberan los frenos.

Al liberar los frenos un poco de aire comprimido sale del sistema, por lo que la presión neumática en los tanques se reduce. Ésta debe ser elevada nuevamente por medio del compresor de aire. El presionar y soltar el pedal innecesariamente puede liberar el aire más rápido de lo que el compresor puede reemplazarlo. Si la presión baja demasiado, los frenos no funcionarán. Fig. 51.

Fig.51

8.- LOS DISPOSITIVOS DE FRENO.- Se usan dispositivos de freno en cada rueda. El tipo más común es el freno de tambor con leva en S. Las distintas partes del freno se tratan a continuación: (freno de tambor).Fig.52.

Fig. 52

Los Tambores, las Zapatas, y las Cintas de Freno. Los tambores de freno se localizan en cada extremo de los ejes del vehículo. Las ruedas están aseguradas a los tambores. El mecanismo de frenaje está dentro del tambor. Al frenar, las zapatas y las cintas son empujadas contra la parte interior del tambor. Esto causa la fricción que frena al vehículo (y produce calor). El calor que un tambor puede tolerar sin sufrir daños depende de cuánta fuerza y cuánto tiempo se usan los frenos. El calor excesivo puede hacer que los frenos dejen de funcionar.

Los Frenos de leva en S. Cuando usted empuja el pedal del freno, el aire comprimido penetra en cada cámara de freno. La presión neumática empuja la biela hacia fuera, moviendo así el ajustador de tensión, haciendo girar el árbol de levas del freno. Esto hace girar la leva en s (así llamada porque su forma es como la de la letra "S"). La leva en s fuerza las zapatas hacia fuera y las aprieta contra el interior del tambor de freno. Cuando usted suelta el pedal del freno, la leva en s gira hacia atrás y un resorte aleja las zapatas del tambor, permitiendo a las ruedas rodar libremente de nuevo. Vea la Figura 5.2.

Los Frenos de Cuña. En este tipo de freno, la biela de la cámara de freno empuja una cuña directamente entre los extremos de las dos zapatas. Esto las separa y las empuja contra la parte interior del tambor de freno. Los frenos de cuña pueden tener una sola cámara de freno, o dos, en este caso son empujadas las cuñas en ambos extremos de las zapatas. Los frenos del tipo de cuña pueden ser autoajustables o pueden requerir ajuste manual.

Los Frenos de Disco. En los frenos de disco accionados por aire comprimido, la presión neumática actúa en la cámara de freno y en el ajustador de tensión, de la misma forma que en los frenos de leva en s. Pero en lugar de la leva en s, se usa un "tornillo de poder". La presión de la cámara de freno en el ajustador de tensión hace girar el tornillo de poder. El tornillo de poder sujeta el disco o rotor entre las pastillas de freno de un calibrador, similar a una gran abrazadera con forma de c.

Los frenos de cuña y los frenos de disco son menos comunes que los frenos de leva en S.

9.- LOS MEDIDORES DE LA PRESIÓN DE SUMINISTRO.-Todos vehículos con los frenos neumáticos tienen un medidor de presión conectado al tanque de aire. Si el vehículo tiene un sistema de frenos neumáticos dual, habrá un medidor para cada mitad del sistema. (O un solo medidor con dos agujas.) Los sistemas duales serán tratados más adelante. Estos medidores le indican cuánta presión hay en los tanques de aire.

10.- EL MEDIDOR DE LA PRESIÓN APLICADA.- Este medidor indica cuánta presión neumática usted aplica a los frenos. (Este medidor no lo tienen todos los vehículos.) El tener que aumentar la presión aplicada para mantener la misma velocidad significa que los frenos están debilitándose. Usted debe disminuir la velocidad y debe usar una marcha más baja. La necesidad de incrementar la presión también puede ser causada por estar los frenos desajustados, por pérdidas de aire, o por problemas mecánicos.

11.- LA SEÑAL DE ADVERTENCIA DE PRESIÓN NEUMÁTICA BAJA.- Se requiere una señal de advertencia de que la presión está baja en los vehículos con frenos neumáticos. Una señal de advertencia que usted pueda ver debe activarse antes de que la presión atmosférica en los tanques descienda por debajo de los 60 psi. (O por debajo de la mitad de la presión mínima del presostato del compresor en los vehículos más viejos.) La advertencia normalmente es una luz roja. También puede ser usando un zumbador.

Otro tipo de señal de advertencia es el "wig wag." Este dispositivo deja caer un brazo mecánico delante de su vista cuando la presión en el sistema desciende por debajo de los 60 psi. Un wig wag automático quitará fuera de su vista la señal cuando la presión en el sistema supere los 60 psi. En el tipo de restablecimiento manual, debe ponerse la señal en la posición "fuera de la vista" con la mano. No permanecerá en dicho lugar hasta que la presión en el sistema sea superior a los 60 psi.

En los autobuses grandes es común que los dispositivos de advertencia de presión baja se activen a los 80-85 psi.

12.- EL INTERRUPTOR DE LAS LUCES DE FRENO.- Los conductores detrás de usted deben ser advertidos cuando usted aplica sus frenos. El sistema de frenos neumáticos hace esto con un interruptor eléctrico que es accionado por la presión neumática. El interruptor enciende las luces de freno cuando usted aplica los frenos neumáticos.

13.- LA VÁLVULA LIMITADORA DEL FRENO DELANTERO.- Algunos vehículos antiguos (fabricados antes de 1975) tienen una válvula limitadora de los frenos delanteros y un comando en la cabina. El comando tiene dos posiciones normalmente marcadas "normal" y "resbaladizo." Cuando usted coloca el comando en la posición "resbaladizo", la válvula limitadora disminuye la presión neumática "normal" a la mitad. Las válvulas limitadoras se usaban para reducir la posibilidad de que las ruedas delanteras patinaran en las superficies resbaladizas. Sin embargo, estas válvulas en realidad reducen la fuerza de frenado del vehículo. Los frenos de las ruedas delanteras funcionan bien en cualquier condición. Las pruebas han mostrado que no es probable que las ruedas delanteras patinen al frenar ni siquiera en el hielo. Asegúrese de que el comando está en la posición "normal" para tener la fuerza de frenado normal.

Muchos vehículos tienen válvulas limitadoras automáticas en las ruedas delanteras. Estas reducen la cantidad de aire que llega a los frenos delanteros excepto cuando los frenos se presionan muy fuertemente (60 psi o más de presión aplicada). Estas válvulas no pueden ser controladas por el conductor.

14.- FRENOS DE RESORTE.- Todos los camiones, camiones tractores y autobuses deben estar equipados con frenos de emergencia y frenos de estacionamiento. Ellos deben frenar por medio de la fuerza mecánica (porque la presión neumática puede fugarse finalmente). Normalmente se usan frenos de resortes para satisfacer estas necesidades. Cuando se está conduciendo, poderosos resortes son retenidos por la presión neumática. Si la presión neumática es quitada, los resortes aplican los frenos. Un comando de freno de estacionamiento en la cabina le permite al conductor quitar el aire comprimido de los frenos de resorte. Esto permite que los resortes apliquen los frenos. Una fuga en el sistema de frenos neumáticos que cause que se pierda todo el aire también causará que los resortes apliquen los frenos.

Los frenos de resorte en los tractores y en los camiones no articulados se aplicarán totalmente cuando la presión neumática descienda por debajo de los 20 a los 45 psi (normalmente entre los 20 y los 30 psi). No espere a que los frenos se apliquen automáticamente. Cuando la luz y el zumbador de advertencia de presión neumática baja se prendan primero, lleve el vehículo en seguida a un lugar seguro para detenerse, mientras todavía puede controlar los frenos.

El poder de frenado de los frenos de resorte depende de que éstos estén ajustados. Si los frenos no están apropiadamente ajustados, ni los frenos normales ni los frenos de emergencia/ estacionamiento funcionarán correctamente.

15.- VALVULA REGULADORA DE PEDAL.- Es la compuerta del aire comprimido.

Cuando el conductor acciona el pedal abre el paso de aire comprimido hacia las cámaras en cada rueda. Al mantener una fuerza constante sobre el pedal se cierra el paso de aire controlando de esta forma la frenada a voluntad, ya que al ejercer una mayor fuerza se abre nuevamente la válvula.

Al liberar el pedal se cierra nuevamente el paso de aire hacia las cámaras y conectan las líneas de conducción con la atmósfera a través de la válvula reguladora permitiendo la descompresión de la tubería.

16.- VÁLVULA DE DESCOMPRESIÓN RÁPIDA.- Se instala en las líneas de mayor longitud (ejes traseros) equidistante a las ruedas del eje para permitir una desactivación rápida de los frenos al liberar de presión más retirada del pedal.

17.- CAMARA DE AIRE.- Convierte la energía del aire comprimido en energía mecánica transmitiéndola a la leva de ajuste (candado) la cual aplicar las bandas contra la campana para detener su movimiento. Fig. 53.

Fig. 53

18.- RELEVADORA O RELAY.-  En ciertos vehículos el aire liberado por la válvula del pedal no es suficiente para actuar los frenos traseros.

En este caso es necesario acondicionar una línea adicional desde el tanque hasta una válvula cercana a las ruedas traseras que entre a colaborar con la línea principal en el suministro de aire a las cámaras traseras. Esta válvula es conocida como relevadora o relay.  

19.- FRENOS DE EMERGENCIA PARA FRENO DE AIRE.- Los frenos de seguridad conocidos como frenos de resorte son utilizados en el sistema neumático de freno aplicado a vehículos diseñados para transportar carga superior a 25 toneladas.

El objetivo es utilizarlo como freno de parqueo y de emergencia en caso de pérdida de presión en el sistema de aire. 

El freno de estacionamiento esta montado detrás de la cámara de aire. Su funcionamiento se hace a través de un resorte activado con aire comprimido y que funciona independientemente de la cámara de aire de servicio standard.

No solo cumple las funciones mencionadas sino que también, es freno de emergencia.

1. Cámara de aire de servicio

2. Diafragma de servicio

3. Embolo de emergencia

4. Reten

5. Resorte de emergencia

6. Tornillo desactuador

7. Filtro.

FRENO EMERGENCIA SU FUNCIONAMIENTO:

En el vehículo existen dos líneas, una de servicio y otra de emergencia. La línea de emergencia, operada manualmente, envía aire comprimido a la cámara de seguridad, esto retrocede comprimiendo el resorte y así queda hasta que se requiere de su accionar.

Mientras tanto el vehículo hace uso de sus frenos por medio de sus cámaras de servicio.

En caso de producirse un desperfecto en la línea de servicio, el conductor accionar el sistema de emergencia.

Una válvula manual (PP1) dejara escapar el aire comprimido de la cámara de emergencia y entonces el resorte se expandirá empujando la leva de freno. Si el desperfecto afectase el compresor o a la línea de emergencia, podrá desactuarse el freno por medio del tornillo desactuador. De este modo se vuelve a comprimir el resorte y la palanca retorna a su posición y el freno queda desaplicado.

Con la línea de emergencia, el conductor aplica los frenos cuando el vehículo esta estacionado. Es decir, aplica el freno de estacionamiento dejando escapar el aire de las cámaras de emergencia, con solo inyectarle nuevamente aire comprimido, el freno queda liberado.  

20.- BOMBA DE FRENO DE AIRE.- Le informamos que bajo este nombre se conoce la válvula del freno que generalmente se acciona mediante el pedal.

Su función es básicamente servir de compuerta al paso de aire desde el tanque de almacenamiento hasta las cámaras de freno cuando se acciona el pedal y servir de desfogue liberando el aire a la atmósfera al soltarlo. Esta calibrada para que la presión de salida del aire sea casi proporcional al esfuerzo aplicado comúnmente para que esta presión no sobrepase los 5.5 Kg/cm² (aproximadamente 80 PSI) y evitar frenadas demasiado bruscas.

Además existe la válvula de freno doble para ser instalada en un vehículo con doble circuito de frenos y en este caso la válvula de freno lleva dos salidas que actúan en forma independiente y son accionadas en forma simultánea al pisar el pedal del freno. En esas condiciones el aire comprimido pasa desde los dos depósitos a las cámaras de freno.

En general el principio de funcionamiento de las válvulas de freno se ha mantenido aún cuando ha presentado cambios en su forma externa.

 21.- VÁLVULA RETENCIÓN TANQUE SISTEMA NEUMÁTICO.- Una válvula de retención o cheque se coloca a la entrada del tanque de almacenamiento del aire comprimido ya que esto evita que se descargue al dañarse la tubería entre el compresor y el tanque.

Es decir que esta válvula permite la entrada pero no el retorno del aire.  

3.5.3.1.- FUNCIONAMIENTO FRENO DE ESTACIONAMIENTO

La mayoría de los frenos de estacionamiento, requieren tres palancas para multiplicar la fuerza física del conductor, la primera de ellas es la palanca de mando. Al mover la palanca de mando, la fuerza del conductor se multiplica y se utiliza para tirar del cable delantero que, a su vez tira de la palanca del compensador.

La palanca del compensador multiplica la fuerza impartida por la palanca de mando y hala los cables traseros. Esta fuerza de tracción pasa a través de un compensador que garantiza que la tracción sea la misma en ambos cables traseros.

Para cumplir esta función, el compensador permite que los cables se deslicen un poco para equilibrar las ligeras diferencias de longitud o ajuste entre dos cables. A su vez, los cables traseros tiran de las palancas de los frenos de estacionamiento.

Las palancas de los frenos de estacionamiento están conectadas a las zapatas secundarias de los frenos traseros.

Al accionar la palanca, esta empuja la biela contra su resorte comprimiéndolo, la biela o palanca continúa moviéndose empujando la zapata primaria contra el tambor del freno. Cuando la zapata primaria entra en contacto con el tambor, cesa el movimiento de la biela o palanca. En ese momento, la palanca del freno de estacionamiento gira sobre el extremo de la biela y la parte superior de la palanca empuja la zapata secundaria contra el tambor. De esta manera la acción de la palanca del freno multiplica nuevamente la fuerza del conductor.

Ajuste freno de estacionamiento

Se considera que un freno de estacionamiento está adecuadamente ajustado cuando satisface los siguientes criterios:

1. Los frenos están aplicados a plenitud y se mantienen en posición después de que el pedal o la palanca se ha desplazado hasta menos de la mitad de su recorrido posible.

2. Los frenos están totalmente sueltos cuando el pedal o la palanca está en posición de desenganche. Dado que los frenos de estacionamiento accionan las zapatas de los frenos traseros, deberá existir el suficiente espacio libre entre la banda y el tambor. Por tanto, antes de tratar de ajustar un freno de estacionamiento, se deberá inspeccionar la banda, los tambores y las piezas conexas. Se deberá verificar el funcionamiento del regulador de estrella y ajustar los frenos de manera que se deje espacio libre suficiente entre la banda y el tambor.

. La mayoría de los fabricantes de automóviles han establecido procedimientos específicos para ajustar los frenos de estacionamiento de los diversos modelos que producen; he aquí un procedimiento típico para ajustar los frenos de estacionamiento de un sistema de frenos de tambor:

1. Poner la palanca de cambios en la posición neutra.

2. Poner la palanca de mando del freno de estacionamiento en la posición de frenado.

3. Levantar el automóvil y sostenerlo con gatos colocados debajo de la suspensión.

4. Aflojar la contratuerca

5. Apretar la tuerca de ajuste contra el compensador hasta que se vea que los frenos traseros comienzan a ofrecer resistencia.

6. Aflojar la tuerca de ajuste hasta que los frenos se hayan soltado completamente.

7. Apretar la contratuerca.

8. Verificar el funcionamiento del freno de estacionamiento.

9. Bajar el automóvil.

3.5.3.2.- FRENO MOTOR

Todo motor a combustión interna, arrastrado por el vehículo y alimentado en las condiciones de ralenti, ofrece un par resistente interno debido a los rozamientos entre las piezas en movimiento y a la depresión durante el tiempo de aspiración; el trabajo absorbido durante la compresión es restituido en gran parte durante el tiempo de expansión y el absorbido durante el tiempo de escape es débil.

El valor del par resistente depende del tipo de motor (de cuatro o de dos tiempos a carburación o a inyección) y de la velocidad de rotación. En un motor de cuatro tiempos, a carburación o a inyección de gasolina, la mariposa debe permanecer ligeramente abierta ya que es necesario alimentar de aceite el motor. Finalmente, para el motor Diesel la depresión en la admisión es menor, pero los rozamientos son más importantes debido a que la relación de compresión es más elevada.

Si Cr y Ni representan el par resistente interno y el número de r.p.m. el motor, n y r el número de r.p.m. y el radio de las ruedas motrices, la fuerza de desaceleración, que se desarrolla en el contacto del neumático con el suelo vale aproximadamente Cr Ni ; para un motor dado, el frenado debido al motor es pues función de la relación N/n es decir de la desmultiplicación de la transmisión de movimiento.

Para aumentar la eficacia del freno motor, es necesario aumentar N/n manteniendo N la máxima velocidad de rotación determinada por el constructor; esta condición puede ser aproximadamente satisfecha cuando se desciende una pendiente empleado la relación de desmultiplicación que debería emplearse normalmente para subirla.

El descenso de una pendiente sobre la relación apropiada de la caja de velocidades puede evitar la acción de los frenos a fricción cuando el vehículo tiene un motor lo suficientemente potente en relación con el peso y una caja de cambios con el suficiente número de velocidades o relaciones de engranaje; esta condición generalmente no se realiza en los pesos pesados y en los vehículos pequeños.

Cuando la pendiente excede de un cierto porcentaje, el freno motor puede resultar insuficiente para estabilizar la velocidad del vehículo sin riesgo de averías del motor; entonces es necesario recurrir a los frenos de servicio con los consiguientes inconvenientes o bien intensificar el efecto de desaceleración sobre el motor aumentando Cr. 

• FRENOS ABS.

Los Frenos ABS (anti-block-system). el sistema ABS (Anti-Lock Brake System) o Sistema Antibloqueo de Frenos, consiste en un mecanismo instalado en el sistema de frenado de los vehículos que impide la inmovilización de las ruedas cuando el conductor aplica el freno de manera brusca. Cada una de las ruedas cuenta con un sensor que determina las revoluciones y detecta cuando alguna rueda disminuye la cantidad de giros en comparación con un valor predeterminado. De suceder, el sistema ABS ordena la disminución de la fuerza del frenado e impide el bloqueo. Fig.55.y 56.

Fig. 55

Fig.56

Un sistema de frenado antibloqueo (ABS) controla automáticamente la presión del líquido de frenos, evitando que las ruedas se bloqueen cuando se ejerce excesiva presión sobre el pedal, generalmente en situaciones de alto riesgo, optimizando el funcionamiento del sistema y permitiendo al conductor, al mismo tiempo, mantener la estabilidad y control del vehículo. Fig.57.

Fig.57

Las siglas que lo identifican provienen de su denominación en idioma ingles: Antilock Brake System. Algunos autores españoles han castellanizado la acepción, denominándolos SFA (Sistema de Frenos Antibloqueo). Se lo suele calificar como sistema reactivo, pues funciona reaccionando frente a una o más ruedas bloqueadas.

Liquido de frenos

Los líquidos de freno dividen en la actualidad en dos grupos dependiendo de las características que presenten. Así en la actualidad se pueden comercializar dos calidades de líquido de freno.

• DOT 4: Cuyo punto de ebullición es de 255ºC. Empleado en sistemas de disco/tambor o disco/disco sin ABS.

• DOT 5: Cuyo punto de ebullición es de 270ºC. Fig. 58..

Fig. 58

Debe ser el utilizado para vehículos de altas prestaciones y aquellos que vayan dotados de sistemas ABS.

Ambas calidades de líquido son miscibles entre sí, pero no se recomienda el mezclado de ambos. Aunque exista la posibilidad de mezclarlos, es conveniente leer el libro de mantenimiento del vehículo para saber, si necesitamos rellenar, que tipo de líquido emplea nuestro vehículo. Cuando procedamos a sustituir el líquido de freno es conveniente limpiar el circuito con alcohol metílico para conseguir que el líquido nuevo, conserve todas sus propiedades. Además en cualquier

¿Por qué el sistema ABS es benéfico?

• La primera ventaja a destacar es que los sistemas antibloqueo permiten que el auto se detenga en distancias más cortas. Esto se explica porque al mejorar el contacto neumático-suelo, se mantiene un mayor coeficiente de rozamiento y, como consecuencia, se logra una mayor eficiencia de frenado.

Partes: 1, 2, 3