Sistema de freno neumatico

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Sistema de freno neumatico

  1. 1. 1 CAPITULO 1 ESTUDIO DEL SISTEMA DE FRENO DE AIRE COMPRIMIDO 1. INTRODUCCIÓN. La razón de utilizar el aire comprimido es por su versatilidad y su rapidez de respuesta en el trabajo. Su acción no es tan inmediata como la eléctrica, pero sí es notablemente más rápida que la hidráulica. Hemos de pensar que la neumática se sirve, como materia prima, del aire atmosférico que nos circunda, el cual podemos tomarlo en la cantidad que sea necesario para comprimirlo y transformar su energía en trabajo. La compresión se hace en un central de compresor, el aire comprimido es fácilmente transportable, aún en largas distancias, por medio de tuberías, las cuales distribuyen la presión de trabajo uniforme hacia los puestos o lugares de consumo. Por ser el aire un fluido compresible, podemos almacenarlo fácilmente en depósitos, los cuales sirven, además, para regular la entrada en funcionamiento del compresor. 1.1. LAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL AIRE COMPRIMIDO. A continuación tenemos las características primordiales dentro del flujo de aire comprimido y son las siguientes: • No implica riesgos graves, ni peligro de accidentes, • El escape de aire no es tóxico ni es explosivo, • Tiene gran cantidad de regulación y control, • El aire no presenta riesgos de chispas ni de cargas electrostáticas, • Los circuitos de aire no están expuestos a los golpes de ariete como los hidráulicos. • Admite su combinación con otras formas de energía por ejemplo los mismos frenos hidroneumáticos. • El costo de adquisición de energía del aire es mas bajo comparado a otros métodos de trabajo en caso del vehículo: combustible VS. Kw / hora.
  2. 2. 2 2. TRANSMISIÓN DE LAS FUERZAS NEUMÁTICAS. Comprende todo el proceso de circulación del aire comprimido que se origina al aplicarse una fuerza al émbolo principal obligándolo a circular al aire y ponerle en contacto con todas las paredes del elemento que le sirve de transportación que en este caso son las cañerías. Lógicamente estudiaremos el principio de flujo de aire y las fuerzas a producirse, aprovechándose para originar fuerza mecánica. 2.1. PRINCIPIO: Las moléculas de un gas cerrado en un recinto permiten su compresión, ejercen entonces sobre las paredes del mismo una presión uniforme. Esta presión gaseosa es susceptible también de ser transmitida por mediación de tuberías a otros recintos. Un émbolo móvil es desplazado por el efecto de esta presión (Fig. 1). El movimiento del émbolo depende de la diferencia de presiones y puede ser regulado por una válvula. Fuerza F1 presión de gas Fuerzas de la F2 al F5 presión de pistón Fig. 1. Representación de la transmisión neumática de fuerzas Las instalaciones de frenos neumáticos son principalmente adecuadas para camiones pesados. El aire comprimido requerible se encuentra en un depósito y se libera en el proceso de frenado. El conductor regula únicamente el flujo del aire comprimido según el efecto de frenado necesario. Es posible de igual modo instalar un circuito de un remolque, conectando ambas instalaciones de frenos a fin de poder hacer uso de cada circuito y por ende de cada efecto de trenado.
  3. 3. 3 3. CONSTITUCIÓN, ESQUEMA Y DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE FRENOS DE AIRE COMPRIMIDO. A continuación procederemos a enumerar los componentes del sistema, destacando dos circuitos de frenado del vehículo: circuito simple de frenado y el circuito de parqueo vehicular. El esquema 1 viene determinado para una rueda delantera y una posterior, en otras palabras para un solo lado del vehículo, se darán pues misión, constitución, funcionamiento, disposición de todos los componentes de este sistema de aire comprimido. 3. 1. CONSTITUCIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA: 1.- Compresor de aire mecánico, 9.- Pulmón posterior de doble acción (tipo 30-30) 2.- Regulador y filtro de aire, 10.- Válvula de parqueo, 3.- Deposito de aire principal, 11.- Manómetro, 4.- Válvula check, 12.- Válvula principal de pedal (tipo E6), 5.- Deposito de aire de reserva, 13.- Pulmón delantero (tipo T-20), 6.- Válvula de purga, 14.- Cañerías de alta presión, 7.- Válvula Relé tipo R6 15.- Cañerías de baja presión. 8.- Válvula repartidor QR1, Esquema 1. Sistema de frenos de aire comprimido.
  4. 4. 4 SIMBOLOGÍA DESIGNACIÓN Compresor de aire Regulador de aire Filtro de aire Válvula de rebose o check Depósito de aire Válvula de purga
  5. 5. 5 Válvula Relé Válvula repartidora Cilindro de doble acción (pulmón posterior) Válvula de estacionamiento Manómetro Válvula principal de pedal
  6. 6. 6 Cilindro de una acción (pulmón delantero) Cañerías de alta presión Cañerías de baja presión Simbología de los componentes del sistema de frenos de aire
  7. 7. 7 4. CONSTITUCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA. A una instalación de frenado por aire comprimido corresponden varios elementos alojados en diversos sitios del vehículo, y que están unidos entre sí por una red de conducciones, (Fig. 2) 1.- Compresor de aire mecánico, 9.- Pulmón posterior de doble acción (tipo 30-30) 2.- Regulador y filtro de aire, 10.- Válvula de parqueo, 3.- Deposito de aire principal, 11.- Manómetro, 4.- Válvula check, 12.- Válvula principal de pedal (tipo E6), 5.- Deposito de aire de reserva, 13.- Pulmón delantero (tipo T-20), 6.- Válvula de purga, 14.- Cañerías de alta presión, 7.- Válvula Relé tipo R6 15.- Cañerías de baja presión. Fig. 2 Elementos del sistema del freno de aire. 4.1. COMPRESOR DE AIRE. Una bomba de émbolo, denominada también compresor de aire, origina la presión necesaria para el sistema de frenos de aire comprimido. El compresor tiene uno o dos émbolos, y es accionado el mismo motor del vehículo, por medio de una banda de transmisión. Se lo denomina también de simple efecto ya que aspira directamente el aire de la atmósfera.
  8. 8. 8 La lubricación se realiza por medio del aceite del motor a través de un tubo de entrada al carter del mismo que engrasa el cigüeñal y cabeza de biela a presión, siendo el resto de los elementos lubricados por barboteo, retornando el aceite al carter del compresor que sale al motor a través de la tapa de distribución. 4.1.1. Constitución: El sistema esta constituido por bloque monocilíndrico de fundición de aluminio con amplias aletas de refrigeración, por el que se desplaza el pistón capaz de proporcionar (según el modelo), hasta 360 metros de aire por minuto, funcionando a 1000 r.p.m. La culata es desmontable y lleva dos válvulas, una de aspiración y otra de presión, controladas automáticamente por el movimiento alternativo del pistón, (Fig. 3). 1. Válvula de presión 2. Válvula de aspiración 3. Culata 4. Embolo o pistón 5. Biela 6. Cilindro 7. Rueda mando compresor 8. Cigüeñal 9. Retén de aceite 10. Rodamiento de bolas 11. Plano de acople. Fig. 3. Constitución del compresor de aire.
  9. 9. 9 4.1.2. Funcionamiento: El compresor recibe movimiento por medio de correas trapezoidales o bien directamente de la distribución del motor, que lo hace girar continuamente mientras el motor está en funcionamiento, mandando así el aire comprimido al depósito hasta alcanzar la presión de regulación tarada en la válvula de descarga. Cuando se alcanza esta presión, la válvula actúa, dejando salir a la atmósfera el aire procedente del compresor, permitiendo, de esta forma, que el compresor funcione en vacío, es decir, sin carga. • El descenso del pistón crea una depresión en el interior del cilindro. La válvula de aspiración se abre comprimiendo su resorte y el aire fresco es aspirado después del paso por un filtro, la válvula de compresión permanece aplicada sobre el asiento, (Fig. 4). Fig. 4. Aspiración. • La ascensión del pistón crea una sobrepresión, la válvula de aspiración cierra en tanto que la válvula de compresión se abre. El aire es lanzado a presión hacia el depósito. Un sistema de regulación automática limita la presión máxima que no debe ser sobrepasada, (Fig. 5).
  10. 10. 10 Fig. 5. Compresión. 4.1.3. Diagrama de trabajo de un compresor de pistón. Se generaliza sobre el ciclo de trabajo típico de un compresor y su rendimiento, al objeto de obtener del estudio del diagrama correspondiente. La potencia requerida para la compresión, pues no debemos olvidar que un compresor aspira aire a presión atmosférica y lo comprime a una presión más elevada, necesitando para ello la adición de un motor que venza la resistencia que opone el aire a ser comprimido. En la Fig. 6, se representa el ciclo de trabajo real de un compresor. A la derecha de la misma se ve la forma de actuar de las válvulas en las carreras de aspiración e impulsión en un cilindro de simple efecto. El desplazamiento de un compresor es el volumen barrido en la unidad de tiempo se expresa Pa. El espacio muerto o volumen perjudicial del pistón y el fondo del cilindro y las lumbreras de las válvulas, cuando el pistón esta en su punto muerto. Se expresa en tanto por cien del desplazamiento.
  11. 11. 11 Fig. 6. A la izquierda ciclo real de trabajo, a la derecha carreras de aspiración e impulsión en un cilindro. En la Fig. 7, representa un estudio comparativo entre los diagramas de trabajo real y el diagrama teórico, el diagrama teórico está configurado por los puntos 1-2-34, y los puntos 1-5-6-7 delimitan el diagrama real. El volumen perjudicial (espacio muerto) queda representado en el diagrama por el punto 6 que no coincide con el volumen cero. El 6 y 7 son indicativos de la expansión del aire contenido en el volumen perjudicial, desde que se cierra la lumbrera de la válvula de descarga hasta que se abre la lumbrera de la válvula de aspiración. Fig. 7. Diagramas teórico y real de trabajo en un compresor.
  12. 12. 12 El contenido de las áreas A, B, C, D, es motivado por: a. La refrigeración que permite una aproximación del ciclo a una transformación isotérmica. Por falta de refrigeración, o por un calentamiento excesivo a causa de rozamientos, dicha área puede desaparecer. b. Trabajo necesario para efectuar la descarga del aire absorbido que esta dentro del cilindro. c. Trabajo que el volumen perjudicial no devuelve al expansionarse, y que es absorbido en la compresión. d. Trabajo perdido en el ciclo de aspiración. Las áreas rayadas B, C, D expresan las diferencias de trabajo efectuado en cada etapa del ciclo, entre el diagrama teórico y el diagrama real. 4.1.4. Tipos de compresores (tipo TUFLO). Una placa de nombre está en el cárter del cigüeñal de todos los compresores. Despliega el modelo, número de bendix y número de serie. Una placa de nombre es de fondo negro denota un nuevo compresor de equipo original, considerando que un placa de nombre con un fondo rojo designa que los compresores son de la marca, al hacer referencia a un uso del compresor particular, (Fig.8). TUFLO 400 1250 RPM 7¼ TUFLO 600 1250RPM 14½ TUFLO 500 1250 RPM
  13. 13. 13 TUFLO 750 1250 RPM TUFLO 1450L 1250 RPM BX2150 1250RPM Fig. 8. Tipos de compresores 4.2. REGULADOR Y FILTRO DE AIRE. En el aire aspirado se encuentran materias extrañas, que pueden perturbar el correcto funcionamiento de los demás equipos y por ello requieren ser eliminadas por medio de un filtro de aire. Luego el regulador de presión debe mantener la presión en el depósito de aire comprimido. Formado por un cuerpo separador donde se condensa el agua y el aceite que pueda arrastrar el aire del compresor por medio de un filtro por donde pasa el aire debidamente purificado antes de salir hacia el depósito. En la parte inferior del cuerpo separador va montada la válvula reguladora de presión y en la parte superior, la tapa con un cuerpo de válvulas por donde sale el aire al calderón a través de la válvula de retención, este cuerpo superior de depurador va montada además una válvula de seguridad y el racor auxiliar de salida para aprovechar el aire en el inflado de los neumáticos, (Fig. 9), (Fig. 15).
  14. 14. 14 1. Base 2. Filtro cambiable Wabco 3. Orin 4. Deflector 5. Levantador de válvula 6. Vástago regulable 7. Muelle recuperador 8. Tapón regulador de rosca 9. Guardapolvo 10. Seguro 11. Válvula de inflado 12. Racor 13. Anillo 14. Seguro 15. Arandela de presión 16. Muelle cónico 17. Tornillo de ajuste 18. Orin 19. Válvula de punta 20. Arandela 21. Muelle recuperador 22. Arandela cónica 23. Disco deslizante 24. Cono 25. Anillo de cono 26. Guía de muelle 27. Muelle recuperador 28. Guía de muelle 29. Taque de accionamiento 30. Anillo 31. Cuerpo frontal 32. Tornillo de sujeción 33. Tornillo calibrador 34. Orin 35. Disco deslizante 36. Orin 37. Asiento de válvula 42. Seguro 38. Válvula cónica 43. Regulador manual. 39. Muelle recuperador 40. Arandela 41. Cuerpo de alojamiento de la válvula Fig. 9. Filtro y regulador de aire.
  15. 15. 15 4.2.1. Funcionamiento: El aire comprimido procedente del compresor llega al cuerpo separador, donde es laminado por efecto del deflector 4 para activar su enfriamiento y condensar de agua y el aceite que pudiera arrastrar en la parte inferior del mismo. El aire purificado por el filtro 2 pasa por la válvula de retención 19 a la cámara del cuerpo saliendo al depósito desde esta cámara, por la válvula 38, el aire pasa también a la cámara del filtro del regulador. Cuando la presión en el depósito principal alcanza la presión de regulación tarada con el muelle 39 y el tornillo 43, y pasa el aire a través del orificio el cuerpo, al empujar el pistón 38 hacia abajo queda libre la salida por donde sale toda la condensación acumulada en la parte inferior del cuerpo separador 1. A partir de este momento el compresor trabaja en vacío, puesto que todo el aire que entra al separador es expulsado a la atmósfera por el orifico de fuga, estableciéndose además una corriente de aire a presión que enfría la culata del compresor. La válvula de retención 6, sometida a la presión del deposito, hace que esta se cierre impidiendo el vaciado del mismo por retorno del aire al separador y si por cualquier causa la presión en el deposito sobrepasa a la regulación, se levanta la válvula de seguridad 17 tarada un poco por encima de ella, escapando el aire a la atmósfera hasta que la sobrepresión desaparezca. Cuando la presión dé el depósito baja por debajo de 4 Kgf/cm², se cierra la válvula de descarga, pasando el aire procedente del compresor a llenar nuevamente el depósito, a continuación mostramos un dibujo sencillo de funcionamiento Fig. 10. 1. Pistón 2. Tornillo de seguridad 3. Fuelle metálico 4. Válvula de mando 5. Regulador de presión 6. Válvula de marcha de vacío. Fig.10. Regulador de presión.
  16. 16. 16 4.2.2. Tipos de Filtros. • FILTRO ESTÁNDAR, (Fig. 11) a) Filtro desecante Premium (un elemento filtrante semejante a la esponja, con su marca) b) Capacidad de absorción de agua 100 por ciento superiores c) Cartucho de desecante de vida útil prolongada d) Desecante con resistencia a la compresión mejorada e) Tolerancia a la contaminación de aceite notablemente mejorada. • FILTRO EXTENDIDO, (Fig. 11) a) 50 por ciento más eficiente de desecante b) Viene con desecante Premium de las mismas características que el cartucho estándar c) Ideal para aplicaciones con arranques y paradas frecuentes y con largos ciclos de compresor. Filtro estándar Filtro extendido Fig. 11. Tipos de Filtros de aire comprimido.
  17. 17. 17 Este contenedor metálico interno aloja al desecante, brindando protección contra las altas temperaturas que genera el compresor de aire. El contenedor también está diseñado para permitir el flujo de aire a través del cartucho sin pérdida de desecante. 4.2.3. Tipos y aplicaciones de filtros de aire. a) FILTROS DE AIRE SISTEMA SAVER 1200 Y 1800, (Fig. 12) • Funcionan con sistemas de frenos normales. • No requieren de depósitos adicionales. • Disponible con opciones de válvula de cierre turbo y desfogue por línea de descarga. • El Sistema Saver 1800 ofrece mayor capacidad de secado para aplicaciones de servicio más pesado. b) FILTROS DE AIRE SISTEMA SAVER 1200P Y 1800P, (Fig. 12) • Para usarse con tanque de purgado dedicado. • Disponible con opciones de válvula de cierre turbo y desfogue por línea de descarga. • Ideal para aplicaciones con arranques y paradas frecuentes y con largos ciclos de compresor. • El Sistema Saver 1800P ofrece mayor capacidad de secado para aplicaciones de servicio más pesado. Fig. 12. Tipos de filtros de aire comprimido
  18. 18. 18 c) FILTRO DE AIRE DOBLE SISTEMA SAVER TWIN™, (Fig. 13) • Sistema de dos cartuchos secuénciales que permite que uno de éstos se regenere mientras que el otro se encarga de secar el aire, con 22.0 lbs. Diseñado para compresores que funcionan casi continuamente y camiones con varios neumáticos o sistemas de inflado de llantas centrales. Fig. 13. Filtro doble de aire 4.2.4. Lubricador de aire. El aire antes de pasar por todo el sistema necesita ser lubricado ya que las válvulas son muy delicadas entonces el lubricante es constante del tipo de la densidad que entrega una razón constante de aceite al flujo aéreo, en la siguiente figura vemos que los puertos del calibrador se encuentran en ambos lados del cuerpo regulador para su conveniencia, ambas humedades y el sólido libre se quitan automáticamente, la presión máxima que espera es de 150 P.S.I. a una temperatura entre 10° F a 125° F, (Fig. 14). Fig. 14. Lubricador de aire.
  19. 19. 19 1. Válvula 2. Tapa de seguridad 3. Carga del filtro 4. Pistón de presión 5. Tubo guía 6. Tuerca y racor auxiliar. Fig. 15. Sección del filtro de aire 4.3. DEPÓSITO DE AIRE. La mayoría de los coches disponen para una rápida puesta a punto de la presión de aire requerida, de dos depósitos de aire comprimido, cada uno debe funcionar con una presión de aire mínima de 6 bares y una máxima de 12 bares dependiendo del sistema que abarcaría: válvulas, filtros, retenes, etc. La función de los depósitos de aire es: • Equilibrar las pulsaciones de aire procedentes del compresor, • Acumular aire comprimido, • Actuar de distanciador entre los períodos de regulación: carga – vacío o carga – parada, • Refrigerar el aire, recoger el aceite y el agua condensada.
  20. 20. 20 Ahora, los depósitos deben tener o cumplir con ciertas condiciones según las normas de seguridad española y son: • Válvula de seguridad que permita la evacuación total del caudal del compresor con sobrecarga que no exceda del 10 %, • Manómetro, • Grifo de purga o válvula automática en su fondo que permita la evacuación del agua condensada y el aceite, (Fig. 19). • Racores de toma del sistema de regulación del compresor, • Agujero de limpieza. La forma generalmente es esférica o cilíndrica y su capacidad está calculada para que almacenen la suficiente cantidad de aire comprimido para accionar los frenos aún en caso de fallo fortuito del compresor. El purgado se realiza con facilidad por la posición apropiada del grifo, el agua es expulsada automáticamente por la presión interna del aire, (Fig.17). 1. Reserva 2. Válvula de purga 3. Entrada 4. Salida 5. Soporte 6. Racores 7. Tuerca de sujeción Fig. 17. Deposito de aire.
  21. 21. 21 4.4. VÁLVULA DE REBOSE (check). En los circuitos con más de un depósito, estos se comunican a través de una válvula de seguridad o de rebose, permitiendo el paso de aire de un depósito al otro a partir de una presión determinada (según el tarado de la válvula). Cuando la presión en el depósito principal rebasa esa presión de regulación (5,6 a 6 Kgf/cm²). La válvula se abre y permite el paso del aire al depósito auxiliar, llenándose conjuntamente como si fueran un solo depósito. Si la presión en el depósito principal por debajo de la presión indicada de regulación en la válvula, la presión en el depósito auxiliar abre la válvula de retención, pasando el aire al depósito de reserva al principal, (Fig. 18). 1. Cuerpo de válvula 2. Soporte 3. Tornillo de regulación 4. Cazoleta 5. Muelle 6. Prensa membrana 7. Membrana 8. Émbolo de válvula 9. Muelle. Fig. 18. Válvula de rebose. 4.6. VÁLVULA DE PURGA. Esta válvula tiene como finalidad evacuar hacia el exterior toda la humedad acumulada en el fondo del depósito, humedad que lleva consigo el aire absorbido por el sistema. El accionamiento de está válvula es manual y va ubicada en la parte más baja de los depósitos, (Fig. 19).
  22. 22. 22 1. Anillo de retención 2. Muelle cónico 3. Válvula 4. Vástago de la válvula 5. Cuerpo de la válvula 6. Argolla de accionamiento 7. Anillo de retención Fig.19. Válvula de purga. 4.6.1. Funcionamiento. La válvula (2) se mantiene cerrada por la fuerza del muelle (1) y también la presión neumática. Al tirar o empujar lateralmente el vástago (3), la válvula (2) se abre y permite que el agua condensada en el interior del depósito salga al exterior. Soltando el vástago (3), la válvula (2) se cierra automáticamente, (Fig. 20). Fig. 20. Esquematización.
  23. 23. 23 ADVERTENCIA: No se acerque a la parte delantera de la salida de descarga de la válvula de eyección de humedad porque saldrán lanzados con fuerza humedad, sedimentos, y otras basuras cuando se completa el ciclo del compresor. Utilice protección para los ojos tal como gafas de seguridad al revisar la válvula de eyección de humedad para evitar que las basuras que puedan salir lanzadas causen daños a los ojos, (Fig. 21) Fig. 21. Drenado del agua del depósito. 4.7. VÁLVULA RELÉ, (Fig. 22) Sirve para más de 1 accionamiento de frenado esta válvula va intercala entre los depósitos y los pulmones juntamente con la válvula repartidora. 4.7.1. Posición de marcha. Cuando se desaplica el freno de estacionamiento, la cámara (a) es presurizada, el émbolo (7) se desplaza hacia abajo, cierra la salida de aire (6), y abre el paso de aire (5). De esta manera, fluye del empalme (1) hacia el empalme (2), y a su vez hacia los muelles acumuladores, que desaplican el freno de estacionamiento.
  24. 24. 24 1. Tapa 11. Muelle de compresión 2. Anillo obturador 12. Anillo obturador 3. Émbolo 13. Embolo 4. Anillo obturador 14. Anillo de retención 5. Anillo obturador 15. Membrana 6. Cuerpo de válvula 16. Disco 7. Tornillos 17. Silenciador 8. Plato de la válvula 18. Soporte 9. Anillo obturador 19. Tornillos. 10. Filtro Fig. 22. Constitución 4.7.2. Posición de frenado (progresiva). A medida que se aplica el freno de estacionamiento de accionamiento manual, se disminuye parcialmente la presión que actúa en la cámara (a), y la presión inferior que actúa en el émbolo (7) predomina y lo desplaza hacia arriba hasta que cierre el pasaje de aire (5) y posteriormente abra la salida de aire (6) permitiendo el flujo de aire de los muelles acumuladores hacia la atmósfera por la desaireación (3). Esta disminución de presión ocurre hasta el punto de equilibrio de las presiones en los dos lados del émbolo (7) y mantengan el pasaje de aire en B, y la salida de aire (6) cerradas. Así se pueden hacer frenados progresivos, pues la presión de salida que se obtiene en el empalme de salida (2) es progresiva, de acuerdo a la presión que actúan en el empalme (4). Para un frenado, total se debe accionar totalmente la palanca del freno de estacionamiento, la cámara (A) se despresuriza y el émbolo (7) se desplaza hacia
  25. 25. 25 arriba, adonde abre la salida de aire (6) y cierra el pasaje de aire (5). Así los muelles se despresurizan y el aire fluye hacia la atmósfera por la desaireación (3), (Fig. 23). Fig. 23. Esquematización. 4.8. VÁLVULA REPARTIDORA (TIPO QR1) Está válvula va situada en la bifurcación de los frenos posteriores, permite, a través de ella, el paso de aire a los cilindros de las ruedas, descargando la presión en los mismos cuando cesa la acción de frenado, (Fig. 24). 1. Conjunto membrana válvula 2. Cazoleta apoyo muelle 3. Cuerpo de la válvula 4. Muelle de la válvula 5. Junta para tapón 6. Arandela de protección de la junta 7. Tapón para cuerpo.
  26. 26. 26 Fig. 24. Válvula QR1. 4.8.1. Constitución de la válvula. Está formada por un cuerpo de válvula en cuyo interior se abre una membrana elástica que hace de válvula de paso que se mantiene en su posición de reposo por el muelle, (Fig. 25). Fig. 25. Válvula QR1. 4.8.2. Funcionamiento de la válvula repartidora. Cuando se accionan los frenos, la presión de aire procedente de la válvula de accionamiento que entra por A comprime el muelle dejando pasar el aire que sale por B a los cilindros de las ruedas. Cuando cesa el efecto de frenado, la válvula se cierra
  27. 27. 27 por la acción antagonista del muelle, al cesar la presión en la entrada A, y la presión de retorno procedente de los cilindros se desplaza la membrana dejando pasar toda la presión de aire mientras dure el proceso de accionamiento, (Fig. 26). Fig. 26. Posición de frenado, entrada de aire hacia los cilindros. 4.9. PULMÓN DE AIRE DE DOBLE ACCIÓN. La finalidad del pulmón posterior de doble acción es la de producir la fuerza de frenado en las ruedas del eje trasero en los vehículos con frenos de tambor y de disco. La parte de la membrana se destina al freno de servicio y la parte del acumulador de fuerza producida por el muelle del freno de estacionamiento. Cilindro de membrana del freno de rueda, estructura y funcionamiento, (Fig. 27)
  28. 28. 28 1. Émbolo A y C cámara de presión. 2. Anillo obturador B y D orificio de paso. 3. Muelle E y G cámara de muelle (servicio) 4. Cilindro F asiento de la válvula. 5. Tuerca de desaireación H respiradero. 6. Tapa b presión de frenado. 7. Tornillo de desaireación c presión de mando. 8. Muelle de la válvula 9. Émbolo 10. Anillo obturador 11. Empalme de la presión de frenado (13.02) 12. Empalme de mando procedente de la válvula relé (16.01) 13. Émbolo 14. Membrana 15. Muelle de retroceso 16. Vástago con horquilla Fig. 27. Pulmón de doble acción posterior.
  29. 29. 29 4.9.1. Posición de marcha. La cámara (A) está despresurizada, y en contacto con la atmósfera por medio del empalme (11) y de la desaireación de la válvula de freno de servicio. La cámara (C) está presurizada por la válvula del freno de estacionamiento y del empalme (12), que mantiene el émbolo (1) en su posición oprimido contra la fuerza del muelle (3). 4.9.2. Frenado de servicio. El aire comprimido procedente de la válvula de freno de servicio (13.02) alcanza la cámara (A) por el empalme (11) y actúa en la membrana (14), que produce una fuerza que se transmite al émbolo (13) y al vástago con horquilla (16), que se desplazan. Por medio de la palanca de freno (ajustador de holgura) articulada en la horquilla del cilindro, se produce y transmite la fuerza proporcionalmente a la presión de aplicación en el freno de la rueda. La fuerza de actuación disponible en la horquilla resulta de la presión de la cámara (A) y de la superficie útil de la membrana (14), que tiene una variación de acuerdo con el recorrido del cilindro. Cuando se interrumpe la aplicación de presión en la cámara (A), el muelle (15) actúa en el émbolo (13) y la membrana (14), y regresa a su posición inicial. Por el orificio (H), el aire entra o sale de la cámara (G) durante el funcionamiento del cilindro, y no permite que se haga vacío ni contra presión. 4.9.3. Frenado auxiliar y de estacionamiento. Desaireando la presión de la cámara (C), por la válvula de freno de estacionamiento (14.12) y del empalme (12), el émbolo (1) se desplaza por la acción del muelle (3) que actúa en la membrana (14), el émbolo (13) y en el vástago con horquilla (16), que a su vez se desplazan y producen una fuerza de frenado proporcional a la desaireación aplicada en la cámara (C). En caso de una desaireación completa, la acción del muelle (3) es máxima, y caracteriza el frenado de estacionamiento. Para desaplicar el freno, se presuriza la cámara (C) por la válvula de freno de mano (14.12) y del empalme (12), hasta que se alcance la presión de desaireación especificada.
  30. 30. 30 Compensación de presión en la cámara acumuladora de fuerza elástica (E). Es necesario garantizar una comunicación entre la cámara (E) y la atmósfera mientras el émbolo (1) se mueve hacia dentro y afuera de manera que no se permita el vacío o contra presión. En los cilindros de esta serie, el problema se resuelve, por intermedio de una válvula integrada al émbolo (1), y que funciona de la siguiente manera: a) Aplicación del freno de estacionamiento: Desaireando la presión de la cámara (C), el émbolo (1) se desplaza por la acción del muelle (3), entonces hay necesidad de admitir aire en la cámara (E) para que no haga vacío. La procedencia de este aire es de la cámara (A), que pasa por el ,orificio (B), actúa en el émbolo (9) y como no tiene presión suficiente para empujar el muelle (8), penetra por el asiento de válvula (F) que está abierto y por el orificio (D) de la cámara (E). Este aire es limpio, pues su procedencia es de la tubería que une el cilindro de freno combinado con la válvula de freno de servicio. b) Desaplicación del freno de estacionamiento: Análogamente, cuando se presuriza la cámara (C) el émbolo (1) se desplaza contra la acción del muelle (3) y el aire de la cámara (E) fluye hacia la atmósfera de manera inversa a la que fue descripta en el tópico anterior. c) Aplicación del freno de servicio: En la posición de funcionamiento más común, la cámara (C) está despresurizada, empujando el émbolo (9) contra el tope y oprimiendo la obturación (10). Así el aire que penetra en la cámara (A) en un frenado de servicio no tiene acceso al orificio (B), que ocurre solamente cuando la presión de la cámara (C) se desairea, y que abre la obturación (10). En este caso el aire fluye por el orificio (B), actúa en el émbolo (9), supera la resistencia del muelle (8), cierra el asiento de válvula (F), no tiene más acceso al orificio (D) y consecuentemente, a la cámara (E).
  31. 31. 31 4.9.4. Dispositivo de liberación mecánico. En caso de falta de presión en el circuito del freno de estacionamiento, se puede interrumpir el estacionamiento del cilindro de manera mecánica. Para hacerlo, se suelta la tuerca (5), y consecuentemente el tornillo (7). Por la rosca del orificio central de la tapa (6), el tornillo (7) se apoya en el émbolo (1) lo trae contra la acción del muelle (3) y desairea los frenos. 4.9.5. Disposición. Fig. 28. Pulmón de doble acción.
  32. 32. 32 4.9.6. Recorrido máximo de la cámara del pulmón. Recorrido máximo permitido en la cámara del freno, con frenos de leva Tamaño de la cámara, área efectiva Recorrido máximo permitido (pulgadas cuadradas) pulgadas (mm) 12 1-1/2 (38) 16 1-3/4 (44) 20 1-3/4 (44) 24 1-3/4 (44) 24 (recorrido largo) 2 (51) 30 2 (51) 1. Ajuste los frenos siempre que el recorrido aplicado de la varilla de empuje de la cámara del freno iguale o exceda el recorrido máximo permitido que se muestra en la tabla anterior. 1.1 Con los frenos liberados, mida la distancia desde la cara de la cámara de aire hasta la línea central del pasador de horquilla (Ref. A). Tome nota de la distancia exacta llamándola medida A, (Fig. 29). A. Con los frenos liberados, mida esta distancia. B. Con los frenos aplicados, mida esta distancia. C. Cámara del freno D. Ajustador de tensión manual (típico) E. Tornillo de ajuste. Fig. 29. Recorrido Máximo del pulmón.
  33. 33. 33 NOTA: tabla del recorrido de la leva bajada del Internet (//hpt.Wabco.com//) 1.2 Aplique los frenos de servicio y manténgalos aplicados con una presión de línea plena de por lo menos 6 bares (80 lbs.). Mida la distancia desde la cara de la cámara del freno hasta la línea central del pasador de la horquilla (Ref. B). Tome nota de la distancia exacta llamándola medida B, (Fig. 30). Fig. 30. Reglaje de la medida B de la horquilla del pulmón. 1.3 Reste la medida A de la medida B para determinar el recorrido aplicado. 2. Compare este valor con el valor máximo permitido del recorrido que se da en la Tabla. Si el recorrido aplicado es igual al recorrido máximo permitido o lo sobrepasa, ajuste los frenos. 2.1 Limpie la cabeza hexagonal del tornillo de ajuste. Coloque una llave o una llave de dado encima de la cabeza hexagonal del tornillo de ajuste. 2.2 Gire el tornillo de ajuste hasta que esté apretado, y luego retrocédalo hasta que el tambor quede libre. Normalmente, habrá que retroceder el tornillo de ajuste 2 ó 3 hilos de rosca.
  34. 34. 34 NOTA: Revise el ajuste del freno con la rueda en el suelo. El revisar el ajuste del freno cuando la rueda está levantada del suelo puede dar un resultado que no sea fiable. Cualquier juego o desgaste en los rodamientos de la rueda hará que el tambor esté mal alineado cuando la rueda está levantada del suelo. 2.3 Para determinar si el tambor del freno está libre, utilice una herramienta de acero para darle un golpe ligero al tambor. Se debería escuchar un sonido metálico claro. Si se oye un ruido sordo, el freno está rozando y es necesario ajustarlo más. 4.10. VÁLVULA DE ESTACIONAMIENTO. Está válvula tiene por misión disponer de un freno independiente en el remolque para ser accionado en los momentos en que se precise, como son: en el caso de estacionamiento, cuando el remolque produce bandazos o en los descensos de los puertos. Con el mando manual, y según el giro que se dé a la manivela, se obtiene en los frenos del remolque una escala progresiva de presión a voluntad del conductor. La presión máxima se obtiene con un giro de 90° en la palanca que a su vez corresponde a la posición de la (Fig. 31). Fig. 31. Válvula de estacionamiento.
  35. 35. 35 4.10.1. Funcionamiento. Al accionar la palanca 3 se ejerce una fuerza sobre la parte superior de los muelles 4 y 5 a través de la leva 2. La fuerza de empuje en los muelles desplaza al émbolo 6 que cierra la comunicación del conducto de salida de aire con la atmósfera a través del interior del émbolo 6. Simultáneamente, se abre la válvula de admisión 8 dejando pasar el aire procedente del calderón hacia la válvula amplificadora de presión y, de está, a los frenos del remolque. Al levantar la palanca 3 a su posición vertical, el émbolo 8 asciende por la acción de los resortes 4 y 5, poniendo en comunicación el conducto de salida del aire con la atmósfera (zona A) por donde se descarga el aire de los frenos. A su vez, y por efecto del muelle 7 se cierra la válvula de paso 8, cortando así el aire procedente del calderón. Fig. 32. Constitución de la válvula de mano.
  36. 36. 36 A continuación presentamos una serie de válvulas de mano actuales que se utilizan dentro de nuestro medio cada una tiene sus ventajas, su posición, y su accionamiento, va adjuntado las medidas que le corresponde a cada válvula o a cada tipo, es una serie de válvulas de control conectado, es un par de accionamientos de 2 válvulas de control, (Fig. 33). Válvula de mano PP - 2 Válvula de mano PP – 5 Válvula de mano PP – 3 Válvula de mano PP - 7
  37. 37. 37 Válvula de mano MV – 3 Válvula de mano TW – 2 y TH – 3 Fig. 33. Tipos de válvulas de mano. Válvula de mano TW - 1 Válvula de mano TW – 4
  38. 38. 38 4.11. MANÓMETRO. Fig. 34. Este elemento esta destinado para medir la presión de aire comprimido que en el sistema existe en ese momento, en el sistema de frenos dentro del funcionamiento del vehículo abarca presiones de 8 bares (120 lbs. F), en que los frenos tienen una eficacia máxima. Presiones inferiores a esta funcionan si, pero con demora o con deficiencias en el proceso de frenado. Tenemos que algunos manómetros están elaborados con un aceite llamado Glicerina que va en la cámara del reloj, esta sustancia sirve para la una clara lectura de la presión y para la refrigeración del mismo manómetro. 4.12. VÁLVULA PRINCIPAL O DE PEDAL. La presión de frenado en el vehículo se gobierna por medio de una válvula que acciona el conductor con su pie. Esta válvula está conectada al primer depósito de aire comprimido y a todos los cilindros de las ruedas. Un perno transmite el movimiento del pedal, por mediación de un fuerte muelle, al émbolo. Está construida para admitir una fuerza con el pie inferior a 30 Kgf.
  39. 39. 39 4.12.1. Constitución y funcionamiento. Está formada por un cuerpo de válvulas 1 con un vástago de accionamiento y un muelle compensador 13, que regula la presión de salida a las canalizaciones. La presión de este muelle gradúa, por medio del émbolo la abertura de la válvula. Estrangulando más o menos la salida de aire de forma que la presión de salida es casi proporcional al esfuerzo aplicado en el pedal, (Fig. 35). 1. Cuerpo de la válvula 2. Tapa de cuerpo 3. Palanca de accionamiento 4. Guardapolvo 5. Bulón de presión 6. Tela filtrante 7. Junta de émbolo 8. Émbolo 9. Asiento de la válvula 10. Muelle de presión válvula 11. Válvula 12. Muelle de ajuste y retorno del émbolo 13. Muelle de presión del émbolo 14. Codo para entrada de aire 15. Codo para salida de aire 16. Tubo de válvula. Fig. 35. Despiece de la válvula principal
  40. 40. 40 4.12.2. Posición de marcha. En esta posición el platillo de la válvula 11 apoya sobre el asiento y cierra el acceso de aire a presión del depósito a los cilindros de frenos de aire de los cilindros de freno pasa a través del tubo de la válvula 16, al interior del émbolo 8 y de aquí al filtro de aire 6 incorporado en la parte superior de la carcasa de la válvula en comunicación con el aire exterior, (Fig. 36, Fig. 37). Fig. 36. Posición de marcha. Fig. 37. Posición de viaje. 4.12.3. Posición de frenado parcial. El movimiento de giro de la palanca de accionamiento del freno 3, es transmitido al émbolo 8 por medio del bulón de presión 5 y el muelle 13 venciendo la fuerza del muelle 10. Tan pronto como el tubo de la válvula 16 se apoya en la válvula 11 queda interrumpida la comunicación entre los cilindros de los frenos y el aire exterior. Si se continúa presionando sobre la palanca del pedal del freno se separa más el plato de la válvula de su asiento correspondiente y entonces el aire a presión podrá pasar directamente del depósito de aire a los cilindros de los frenos.
  41. 41. 41 Pero al mismo tiempo llega el aire a presión por la rendija ente el tubo de la válvula y la carcasa de la misma debajo del émbolo y empuja a este nuevamente hacia arriba. Con esto se tensa el resorte 13 que actuó sobre el émbolo y su fuerza es transmitida a la palanca del pedal. Esta fuerza antagonista aumenta con la presión en los cilindros de los frenos, de tal forma que el conductor quede en todo momento notar la fuerza del frenado. El movimiento de retroceso del émbolo permanece hasta que el plato de la válvula vuelve a apoyarse sobre su asiento (posición de terminación del frenado), (Fig. 38). Fig. 38. Posición de frenado parcial. 4.1.12.4. Posición del Frenado total. La palanca de freno se pisa al fondo de modo que toda la presión del depósito pueda actuar sobre los cilindros de los frenos. Al levantar el pie de la palanca de freno se vuelve a cerrar la válvula 11 y se interrumpe el enlace con el depósito de aire. El tubo 16 se separa del plato de la válvula 11, el muelle 13 se destiende y el resorte 12 de recuperación del émbolo traslada a éste a su posición de partida, (Fig. 39).
  42. 42. 42 Fig. 39. Posición de frenado total. 4.13. PULMÓN DELANTERO DE UNA ACCIÓN. Producir la fuerza de frenado para las ruedas delanteras de los vehículos con frenos de tambor y de discos. Cilindro de membrana del freno de rueda, estructura y funcionamiento, (Fig. 40). Fig. 40. Esquematización del pulmón delantero de una acción.
  43. 43. 43 4.13.1. Posición de frenado. El aire que viene de la válvula del freno de servicio alcanza la cámara (A) por el empalme (1) y actúa en la superficie de la membrana (8), esta produce una fuerza, transferida al émbolo (7) y al vástago con horquilla (3), desplazándolos. Por la palanca del freno (ajuste de holgura) que se articula en la horquilla, se produce la transmisión de la fuerza que es proporcional a la presión que se aplica al freno de la rueda, (Fig.41). 4.13.2. Posición de marcha Cuando se interrumpe la aplicación de la presión en la cámara (A), el muelle (6) actúa en el émbolo (7) y la membrana (8) regresa a su posición inicial. Por el orificio (C), el aire atmosférico entra o sale de la cámara (B) mientras funciona el cilindro y evita que se forme vacío o contrapresión, (Fig. 41). Fig. 41. Constitución del pulmón delantero.
  44. 44. 44 4.14. CAÑERÍAS. Son las encargadas de transportar el aire comprimido a cada uno de los eleven tos del sistema de frenos, hasta lograr el accionamiento mecánico en las zapatas contra el tambor, mediante los elementos que ya estudiamos con anterioridad. Las cañerías en sí manejan diferentes tipos o niveles de presión de aire comprimido, por ejemplo podemos hablar en forma general que las cañerías que transportan aire de baja presión oscilan de 7 a 10 bares, mientras que las cañerías que transportan aire de alta presión oscilan de 14 a 20 bares, (Fig. 42). Fig. 42. Cañería flexible. A continuación presentamos varios tipos de cañerías utilizadas en los sistemas de aire a presión: • BW-101-M TIPO que UNA MANGA es normal para todas las conexiones flexibles en el sistema del freno neumático donde las condiciones no requieren manga más grande. ellos normalmente son más de usó para los Frenos de Cámara Manga, o conexiones de Manga de Remolque. Identifique por dentro y fuera del diámetro y el marcar continuo por fuera la superficie. • BW-127-M TIPO UNA MANGA es de construcción similar a BW-101M TIPO UNA MANGA pero tiene más grande dentro y fuera de los diámetros. se usa en casos especiales que requieren manga más grande que el Tipo BW-101-M normal. Identifique por dentro y fuera de los diámetros continuos por fuera la superficie.
  45. 45. 45 • BW-127-M MANGA está disponible en una longitud del máxima de 50 pies, Se proporciona como sigue: • BW-348-M TIPO la MANGA de B es de construcción similar a BW304-M TIPO la MANGA de B pero tiene más grande dentro y fuera de los diámetros. se usa en casos especiales que requieren manga más grande que el tipo normal BW-101-M y BW-304-M manga. Identifique por dentro y fuera de los diámetros. 4.14.1. Sistemas de Códigos de las Cañerías. H 425 08 1 2 3 Ejemplo. 1. Toda la manga del tipo se designa con la carta H, 2. La manga se asigna un número bajo a unos tres dígitos de 001 - 999, como por ejemplo: H069, H425. 3. Los últimos dos dígitos indican dentro del diámetro de la manga en decimosexto de una pulgada. en el ejemplo usado sobre 08 es igual a 8/16" o 1/2". 4.14.2. Extremos de la manga. Cada tipo de extremo de la manga se diseña para encajar un cierto grupo de manga con limitar dimensiones y tolerancias. • Rizo: 08 1 U–2 2 3 58 4 Ejemplo.
  46. 46. 46 1. Los primeros dos dedos indican tamaño de la manga, 2. Tipo de extremo de manga y material. 3. El primer número indica el estilo de la conexión del extremo. 4. Los últimos dos dedos indican el tamaño del conexión del extremo en decimosexto de una pulgada. • Campo embargable: 425 08 1 2 N–2 3 4 58 5 Ejemplo. 1. Descripción de manga básica, las excepciones son la 247 serie y alerta los extremos de este tipo. Los extremos se diseñan para el uso con una variedad de tipos de la manga. 2. Tamaño de la manga en decimosexto de una pulgada 3. Tipo de extremo de manga y material, 4. El primer número o la carta indica el estilo de la conexión del extremo. 5. Los últimos dos dedos indican el tamaño de la conexión del extremo en decimosexto de una pulgada.
  47. 47. 47 4.14.2.1. Tipos de cañerías y código del material. CODIDO DE LETRA TIPO DE UNION A Ondulado B Campo atacable C D E H K M atacable Ondulado Campo attachable S T U Aluminio Latón Latón Acero Ondulado Ondulado Acero Con abrazadera Acero Ondulado N P MATERIAL Latón Acero Acero Campo attachable Ondulado Ondulado Campo attachable Ondulado Latón Acero inoxidable Latón acero 4.14.3. Preparación de los ensambles de cañería. Corte el tubo en ángulo recto con un cortador del tubo cerca de la conexión de la manga. Permita una área recta adecuada el funcionamiento después sujete la tubería con un escariador exterior interno, (Fig. 43). Fig. 43. Corte de la cañería.
  48. 48. 48 • Apriete nuez despacio con tirón manteniendo el tubo con otra mano, cuando la manga agarra, cuando el tubo ya no puede voltearse detenga, éste es el punto de asimiento de anillo. apriete nuez un 1 a 1 1/16 giros adicionales más allá del punto de asiento de anillo, (Fig. 44). • Fig. 44. Acoplamiento de la nuez o tuerca de sujeción. • Después de que la manga y el nuez se ha prefijado en la tubería, el ensamble está lista para la instalación, (Fig. 45). Fig. 45. Extremo de cañería lista.
  49. 49. 49 4.14.4. Tipos de acoples más usados. • Conector del hilo recto masculino • Cañería masculina el 90° codo rígido • Pieza giratoria masculina invertida 90° codo • Pieza giratoria en T masculina invertida • Cañería masculina (corta) • Conector masculino con guardia primaveral
  50. 50. 50 5. CIRCUITOS DE FRENOS DE AIRE COMPRIMIDO 5.1. • CIRCUITO SIMPLE. Circuito de frenado principal Como primera instancia estudiaremos el funcionamiento del sistema de frenos simple, (Esquema 1), el aire absorbido por el compresor (1) directamente a la unidad de control de aire (2)que esta conformada por: filtro, regulador y por último el lubricador el mismo que contiene aceite de menor viscosidad SAE 10. el aire sigue su trayectoria llegando al depósito de aire I, (3) este tiene 4 salidas que son: al otro depósito II, (5) a la válvula de purga de aplicación manual, (6) a la válvula relay (7) y por último a la válvula principal. (12) Una válvula check (4) separa los dos depósitos este segundo tanque tiene 3 salidas que son: a la segunda válvula relay, válvula de purga 2, y la última va hacia la segunda entrada de la válvula principal. En el momento que se acciona el pedal por parte del conductor del vehículo, el aire pasa al servicio de la segunda válvula relay esta pues funciona dejando pasar el aire del segundo depósito a la segunda válvula repartidora, esta deja pasar el aire al servicio del pulmón posterior (9) se acciona e diafragma principal moviendo la palanca de empuje y esta a la palanca de desplazamiento de las zapatas mediante la leva. Ese momento de aplicación del pedal también pasa el aire al pulmón delantero (13) originando el accionamiento de la palanca de desplazamiento de la zapatas delanteras mediante la leva. • Circuito de parqueo. Del primer depósito antes de llegar el aire a la válvula principal se desvía también a un manómetro (11) y a una válvula manual de parqueo (10) esta en el momento que se le acciona deja pasar el aire al servicio de la primera válvula relay (7) y de esta a la válvula repartidora I, (8) accionando la emergencia del pulmón posterior moviéndose internamente el diafragma llevando al desplazamiento de la
  51. 51. 51 palanca que lleva al giro de la leva de las zapatas posteriores produciendo el frenado instantáneo.(Esquema 1) Esquema 1. Circuito de frenos de aire comprimido simple.
  52. 52. 52 5.2 CIRCUITO DOBLE. La seguridad en el funcionamiento de una instalación neumática de frenado puede perfeccionarse de diversas formas. La más sencilla es mediante su división en dos circuitos de frenado, en ella, cada circuito de frenado tiene un depósito de aire comprimido propio y una válvula de frenado también propia. La presión en ambos circuitos puede conocerse mediante dos manómetros, (Fig. 46). 1. Compresor 8. Llave de cierre 2. Botella de carga 9. Acoplamiento de tubo flexible 3. Regulador de presión 10. Cilindro de la rueda 4. Bomba protectora de hielo 11. Medidor de presión I 5. Válvula de seguridad 12. Válvula de pedal 6. Depósito de aire I 13. Medidor de presión II 7. Depósito de aire II 14. Válvula de freno. Fig. 46. Instalación de circuito doble.
  53. 53. 53 La válvula de frenado tiene entonces dos válvulas análogas, actuantes independientes entre sí, ambas son accionadas simultáneamente por el movimiento de la placa del pedal. Con ello fluye el aire comprimido desde los depósitos a los cilindros de las ruedas previamente evacuados, (Fig. 47), además entre los depósitos se encuentra una válvula de seguridad, en caso de fallo de un circuito de frenado, se cierra una válvula y el compresor de aire suministra entonces el aire solo al otro depósito del otro circuito. La válvula se abre nuevamente y una vez alcanzada la presión establecida. El aire en exceso escapa a través de la válvula, (Fig. 48). 5.3. CIRCUITOS HIDRONEUMÁTICOS. Es la combinación de la instalación neumática con la instalación hidráulica, el aire comprimido actúa en ellas, a través de un dispositivo reforzador del frenado, sobre el cilindro principal.
  54. 54. 54 El coche, en caso de fallo del aire a presión, puede ser todavía frenado mediante el esfuerzo muscular. Además se le puede anexionar un remolque equipado con frenos de aire comprimido, (Fig. 49). El dispositivo reforzador de frenado consiste en esencia en un cilindro de freno accionado por el aire a presión con una válvula adjunta. Una palanca establece la conexión al vástago del émbolo, la palanca desplaza el émbolo en el cilindro principal y gobierna así mismo tiempo la válvula de frenado. Al actuar el pedal de frenado, la palanca de la válvula gira sobre su centro de rotación en el vástago del émbolo. El tubo de válvula se desplaza y abre simultáneamente la válvula de admisión. El aire comprimido penetra en el cilindro de freno y refuerza la presión sobre el émbolo, (Fig. 49). 1. Compresor 8. Depósito de aire II 2. Botella de carga 9. Válvula de entrada 3. Regulador de presión 10. Llave de cierre 4. Medidor de presión 11. Acoplamiento 5. Bomba protectora de hielo 12. Refuerzo del freno 6. Válvula de freno 13. Cilindro principal 7. Depósito de aire I 14. Cilindro de la rueda.
  55. 55. 55 Fig. 49. Reforzador del freno en posición de frenado. 5.4. INSTALACIONES EN FUNCIÓN DE LA CARGA. Los ejes de un tren de remolques están frecuentemente cargados en forma irregular y sus ruedas no soportan por tanto una presión uniforme. Pero como los esfuerzos de frenado se rigen por la presión mínima de las ruedas, no siempre el frenado adquiere su plena eficacia y algunas veces el coche no resulta frenado a tiempo. Muchos camiones poseen por este motivo equipos adicionales, que ajustan la presión de frenado a las respectivas cargas sobre los ejes, y perfeccionan así esencialmente la seguridad del vehículo, en una instalación de frenado en función de la carga, sobre cada eje se encuentra un dispositivo que se denomina transmisor de presión, (Fig. 50). Este dispositivo soporta la presión del eje por medio de una conducción de presión al regulador del esfuerzo de frenado, que está inserto en la red normal de distribución, e influencia consecuentemente la presión de frenado. La distancia del eje al chasis varía con la carga, una palanca transmite este movimiento al émbolo del transmisor de presión, a pequeña carga el émbolo se desplaza hacia abajo y se abre la válvula de admisión.
  56. 56. 56 Del depósito de aire comprimido fluye entonces el aire a presión al cilindro de ajuste del regulador del esfuerzo de frenado. La válvula se cierra y desplaza hacia arriba. El proceso tiene lugar en forma inversa en la carga del eje. El regulador del esfuerzo de frenado tiene un émbolo que lleva una pieza basculante y que es repelido por muelle graduable, la pieza basculante transmite su movimiento a la válvula del regulador y establece por su relación de transmisión el equilibrio. 1. Dador de presión 5. Regulador 2. Regulador de la fuerza del freno 6. 3. Cilindro principal de freno 7. Accionadores 4. Válvula de freno 8. Depósito de aire Dador Fig. 50. Freno dependiente de la carga.
  57. 57. 57 5.5. CIRCUITO CON DOBLE RELE. Este sistema de frenos esta constituido por los elementos primordiales para efectuar el proceso de frenado en las ruedas, posee además 4 pulmones de doble acción para el efecto de frenado común mediante el pedal del conductor y para el efecto de parking mediante el accionamiento de la válvula de control. Estos modelos son los participes de los vehículos de modelo 96 que tenemos en servicio en la actualidad en nuestro medio, a continuación presentamos el circuito y su constitución, (Fig. 51).
  58. 58. 58 A Presión de frenado B Presión de servicio C Presión de comando DE Grupo generador de energía 1.01 Compresor de aire 2.01 Regulador de presión 4.03 Válvula protectora de cuatro y seis circuitos 5.01 Depósitos de aire comprimido 6.02 Válvula de desagüe automática 6.13 Válvula APU (reguladora de presión y filtro de aire) 8.02 Válvula de retención 38.02 Empalmes de comprobación DS Grupo acumulador de energía 5.01 Depósitos de aire comprimido 6.01 Separador de agua de accionamiento manual KO Grupo de luces indicadoras, manómetros e interruptores de presión 9.01 Luces indicadoras 10.01 Interruptores de presión 10.02 Interruptores de presión 11.02 Manómetro doble BV Grupo de válvulas de accionamiento 8.02 Válvula de retención 13.02 Válvula de pedal del freno de servicio 14.01 Válvula manual del freno de estacionamiento 14.12 Válvula manual del freno de estacionamiento 15.01 Válvula manual del freno auxiliar del remolque 16.01 Válvula relé del freno de estacionamiento 16.01 Válvula relé del freno de servicio de los ejes traseros 1ª Grupo del primer eje (eje delantero) 20.02 Cilindro neumático de membrana 38.02 Empalme de comprobación
  59. 59. 59 2ª Grupo del segundo eje 22.01 Cilindro combinado (Tristón) 38.02 Empalme de comprobación 3ª Grupo del tercer eje 22.01 Cilindro combinado (Tristón) 38.02 Empalme de comprobación MA Grupo de parada del motor 20.04 Cilindro de parada del motor 33.01 Válvula electro neumática MB Grupo de accionamiento del freno motor 20.05 Cilindro de accionamiento del freno motor 33.01 Válvula electro neumática AS Grupo de mando del freno del remolque 18.01 Válvula distribuidora de mando del freno del remolque 28.01 Válvula vi direccional 35.02 Cabeza de acoplamiento “Emergencia” (roja)
  60. 60. 60 5.5. Circuito de remolque con un solo relé. Aquí tenemos un circuito que representa el sistema de frenos de un remolque, notamos que la diferencia del circuito anterior tenemos simplemente 2 pulmones posteriores de doble acción por lo cual solo es necesario poner una válvula relé, (Fig. 52). a Presión de frenado b Presión de servicio c Presión de comando DE Grupo generador de energía 1.01 Compresor de aire 4.03 Válvula protectora de cuatro circuitos 5.01 Depósito de aire comprimido 6.13 Válvula APU (regulador de presión y filtro de aire)
  61. 61. 61 DS Grupo de acumulador de energía 5.01 Depósito de aire comprimido 5.02 Depósito de aire comprimido de dos compartimientos KO Grupo de luces indicadoras, manómetros e interruptores de presión 9.01 Luces indicadoras 10. 01 Interruptores de presión 11.02 Manómetro doble BV Grupo de válvulas de accionamiento 13.02 Válvula de pedal del freno de servicio 14.01 Válvula manual del freno de estacionamiento 16.01 Válvula relé 33.01 Válvula eletroneumática 45.01 Válvula eleroneumática (suspensor) 1ª Grupo del primer eje (eje delantero) 20.02 Cilindro neumático de membrana 38.02 Purgador de aire 2ª Grupo del segundo eje 22.01 Cilindro combinado (Tristón) 26.07 Regulador automático de la fuerza de carga ALB 38.02 Empalme de comprobación MB Grupo de accionamiento del freno motor 20.05 Cilindro de accionamiento del freno motor 33.01 Válvula electro neumática del freno motor MA Grupo de parada del motor 20.04 Cilindro de parada del motor 33.01 Válvula electro neumática de parada del Alimentación de accesorios A Suspensor Fig. 52. Circuito de un remolque básico
  62. 62. 62 CALCULOS DE FRENADO Acerca del proceso de frenado el trabajo en todo vehículo tiene su movimiento con una determinada energía o fuerza viva, por efecto del frenado, se transforma en otra energía inofensiva. El rozamiento de las zapatas en un tambor de freno, transforman la energía de movimiento en energía calorífica. Partiendo de la masa y la velocidad del automóvil. Trabajo del freno = (masa x velocidad) / 2 o bien Wk = (m/2) x v2 Ejemplo 1: Un automóvil con un peso de 800 Kp y llevando una velocidad de 72 km/h, se frena a completo reposo, ¿Qué trabajo supone para el freno? m = G/g = 800kp / 9,81m/s2 = 81,55 kps2/m G= 800 kp g = 9,81m/s2 v = 72km/h Wk = (m/2) x v2 = (81,55kps2/m x 20m/s x 20m/s) / 2 v= 72/3,6 = 16310kpm v= 20 m/s Los frenos están insuficientemente refrigerados. Los tambores de frenos se tuercen entonces e influencian el efecto de frenado. Se presentan las llamadas “perdidas transitorias de eficiencia” Fig. Fig. Consecuencias del sobrecalentamiento
  63. 63. 63 Demora en el frenado Depende de la acción y del funcionamiento del freno. La demora o retardo, se puede calcular partiendo de la disminución de velocidad y del tiempo para ello necesario. Representación en la demora del frenado Demora del frenado = disminución de la velocidad / tiempo de frenado O bien a = (v1 – v2) / t Y v=axt de donde a=v/t y (si v2 = 0) t=v/a Ejemplo 2: Un automóvil con una velocidad de 90km/h llega a completa detención por acción plena de los frenos, tras 5 segundos. ¿Cuál es la demora de frenado? V2 = 0 a = v / t = 25m/s / 5s = 5m/s2 V1 = 90km/h = 90/3,6 V1 = 25m/s t = 5s
  64. 64. 64 Recorrido del frenado Una longitud de frenado depende del tiempo de reacción y del propio tiempo de frenado, el tiempo de reacción es la diferencia en tiempo existente entre el momento de reconocer un obstáculo y el momento de actuación del pedal de freno. Una conducción atenta se obtienen tiempos menores. El máximo efecto del frenado se consigue a plena acción de las zapatas del freno. Sobre la carretera se reconocen entonces las huellas del frenado. La longitud de este tramo depende de la demora media de frenado y de la velocidad del vehiculo. Recorrido del frenado O bien = s1 = velocidad2 / (2 x demora de frenado) v2 / 2ª Representación de los caminos de frenado Recorrido de reacción = velocidad x tiempo transcurrido O bien s2 = v x t Recorrido hasta detención = recorrido de frenado + recorrido de reacción O bien s = s1 + s2
  65. 65. 65 Ejemplo 3: Un automóvil posee una demora de frenado de 4 m /s2 ¿Cuál será el recorrido hasta la detención, con una velocidad de marcha de 90km/h y un tiempo de reacción de 0,5s? S1 = v2/(2a) = (25m/s x 25m/s) / (2 x 4m/s2) = 78m a = 4m/s2 S2 = v x t t = 0,5 s = 25m/s x 0,5s = 12,5m S = s1 + s2 = 78m + 12,5m = 90,5m v = 90km/h / 3,6 v= 25m/s Fuerzas de frenado En las instalaciones neumáticas los esfuerzos son transmitidas directamente por aire comprimido, la presión por tensión es función entonces de la presión del émbolo y de la reacción de multiplicación de la palanca. La presión del embolo puede ser calculada partiendo de la presión de servicio y de la superficie del mismo, la presión de servicio en los sistemas de distribución de una conducción entre 4,8 y 5,3 kp/cm2, y el los de dos conducciones entre 6,2 y 7,35 kp/cm2.
  66. 66. 66 Presión del embolo = presión de servicio x superficie del embolo O bien F2 = F1 x A Presión por tensión = presión del embolo x relación de multiplicación de la palanca O bien Fs = F2 (a / b) Ejemplo 4: El embolo de una instalación neumática tiene un diámetro de 100mm y actúa a una presión de servicio 5kp /cm2. ¿Qué presión por tensión se logra con las longitudes de brazos de palanca de b = 40 mm y a = 160mm? a = 160mm F2 = F1 x A = 5kp/cm2 x 78,54cm2 = 392, 7kp b = 40mm d = 100mm Fs = F2 (a / b) = 392,7kp (160mm/40mm) = 1571 kp A = (d2 x π)/4 A = 78,54cm2 F1 = 5kp/cm2

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