Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

Anlisis de eficiencia de frenado de la vlvula compensadora de peso en el eje posterior, para mejorar la seguridad del vehculo

 

Analysis of the braking efficiency of the weight compensating valve on the rear axle, to improve the safety of the vehicle

 

Anlise da eficincia de travagem da vlvula de equilbrio de peso do eixo traseiro para melhorar a segurana do veculo

Ins Francisca Snchez-Correa I
insanchezco@uide.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-6410-5571 
Francisco Antonio Acosta-Enrquez II
fracostaen@uide.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-6370-0958
Juan Carlos Rubio-Tern III
jrubio@uide.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-5815-0154
 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

 

 

 

*Recibido: 29 de junio del 2022 *Aceptado: 12 de julio de 2022 * Publicado: 20 de agosto de 2022

 

 

       I.            Estudiante de Ingeniera en Mecnica Automotriz Universidad Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.

    II.            Estudiante de Ingeniera en Mecnica Automotriz Universidad Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.

III.            Ingeniero en Mecnica Automotriz, MBA mencin PYMES, Universidad Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.

 

 

 

Resumen

El mercado automotriz ecuatoriano, ofrece diferentes tipos de frenos, los cuales estn instalados en la mayora de vehculos, sin embargo, no todos los sistemas de frenos son completamente eficientes al momento de frenado en condiciones extremas de carga o livianos, el estudio del presente artculo sugiere una solucin alternativa al evaluar el rendimiento en condiciones de manejo reales para esos vehculos que demanden de una frenada efectiva con carga o sin carga, utilizando la vlvula compensadora de freno instalada en el eje posterior de los vehculos.

La investigacin es abordada para un segmento particular automotriz, analizaremos los datos mediante pruebas de laboratorio y de campo segn la normativa EC-13H estableciendo como material referencial la vlvula compensadora de freno trasero de una camioneta HILUX pick up, que pertenece a la categora N1, la misma que corresponde a la normativa INEN 2185 la cual permite estudiar los materiales de friccin que ingresan o se fabrican en el Ecuador. Las pruebas de laboratorio realizadas respecto al material original mantienen un ndice estndar de frenado, las pruebas en pista nos permiten corroborar que la temperatura alcanzada y la distancia recorrida al frenar se mantiene dentro de los parmetros permisibles en nuestro caso alcanzamos una temperatura mxima de 66 C y eficiencia en el eje posterior de 55.38%, al accionar el sistema de frenos; En los resultados de laboratorio se evidencia una mayor eficiencia con la vlvula conectada llegando a tener hasta un 1.6% de incremento en la reaccin del frenado, y la exactitud del mismo, mejorando de forma tangible el frenado del vehculo.

Palabras Clave: Material de friccin; vlvula compensadora de freno trasero.

 

Abstract

In the Ecuadorian automotive market, different types of brakes are offered, which are used in all vehicles, however, not all brakes are completely efficient at the time of braking in real driving conditions, the study of this article uses the rear brake compensator valve, to evaluate its performance and operation under real driving conditions when braking. The investigation approached the subject from a particular automotive segment made specific observations, the data obtained through laboratory and field tests are analyzed according to the EC-13H regulation, demonstrating as reference material the rear brake compensating valve of a HILUX pick up truck that belongs to the N1 category that corresponds to the INEN 2185 regulation which allows studying the friction materials that enter or are manufactured in Ecuador. The laboratory tests carried out respect to the original material maintain a standard braking rate, the track tests allow us to corroborate that the temperature reached and the distance traveled when braking remain within the permissible parameters with a maximum temperature of 66 C and efficiency on the rear axle of 55.38%. When activating the brake system, the vehicle wheels turn with greater difficulty due to their friction, on the other hand the engine is dragged by the vehicle when moving forward if it is not landed in such a way that the mass of the vehicle decelerates. The force acting in the direction of travel keeps the wheels moving on the road until the vehicle's kinetic energy has been converted into braking work. Laboratory results show greater efficiency with the valve connected, reaching up to a 1.6% increase in braking reaction, and its accuracy, tangibly improving vehicle braking.

Keywords: Friction material; rear brake compensating valve.

 

Resumo

O mercado automvel equatoriano oferece diferentes tipos de traves, que so instalados na maioria dos veculos, no entanto, nem todos os sistemas de travagem so completamente eficientes na travagem em condies extremas de carga ou luz, o estudo deste artigo sugere uma soluo alternativa para avaliar o desempenho em condies reais de conduo dos veculos que exigem uma travagem eficaz com ou sem carga, utilizando a vlvula compensadora do travo instalada no eixo traseiro dos veculos.

A investigao abordada para um determinado segmento automvel, analisaremos os dados atravs de testes de laboratrio e de campo de acordo com a norma EC-13H, estabelecendo como material de referncia a vlvula compensadora do travo traseiro de um camio HILUX, que pertence categoria N1, a mesma que corresponde norma INEN 2185, que permite estudar os materiais de frico que entram ou so fabricados no Equador. Os testes de laboratrio realizados em relao ao material original mantm uma taxa padro de travagem, os testes de pista permitem-nos confirmar que a temperatura atingida e a distncia percorrida na travagem permanece dentro dos parmetros admissveis no nosso caso, atingimos uma temperatura mxima de 66C e eficincia no eixo traseiro de 55,38%, para operar o sistema de travagem; nos resultados de laboratrio h provas de uma maior eficincia com a vlvula ligada atingindo at 1,6% de aumento na reaco de travagem, e a preciso da mesma, melhorando de forma tangvel a travagem do veculo.

Palavras-chave: Material de frico, vlvula de compensao do travo traseiro.

 

Introduccin

Durante la frenada de un vehculo se debe evitar el bloqueo tanto de los neumticos delanteros como los traseros con el fin de obtener una frenada ptima, maximizando la desaceleracin y disminuyendo el tiempo de frenada, especialmente en condiciones de baja adherencia donde debido a la disminucin de la misma es ms factible que se produzca este fenmeno (Correa Neira, 2020).

Se determinar la eficiencia del frenado con la vlvula compensadora de freno posterior, utilizando el freno-metro, como herramienta de diagnstico, para comprobar la fuerza de frenado en cada eje y los beneficios al momento de frenado en condiciones reales de manejo, es por este motivo que el estudio abarca pruebas de laboratorio de la vlvula compensadora de freno posterior para evaluar su rendimiento y seguridad bajo las mismas condiciones al frenar. En el sistema de freno se destaca la lnea base del vehculo, para asegurar condiciones operativas ptimas de los sistemas de suspensin y frenos del vehculo de prueba, el funcionamiento de la vlvula compensadora de freno posterior debe ser aprobado como un dispositivo indispensable, es por eso que en el presente estudio se comprobar la utilidad de la vlvula y los beneficios que esta representa para el vehculo, para determinar esto, ser necesario realizar estudios que comprueben el estado y condiciones de trabajo, comprobando as la eficiencia de frenado, para esto ser necesario efectuar pruebas de campo y de laboratorio bajo las normas ya establecidas, que permitan identificar su eficiencia y su aporte a la seguridad operativa del vehculo.

En la revisin vehicular especfica, realizada peridicamente por un ente certificador se verifica el cumplimiento de normas de seguridad, las mismas que permitirn definir los parmetros de frenado necesarios que se deben cumplir como requisito indispensable necesario para circular sin ningn problema, adems determinar de forma legal la necesidad de un mantenimiento preventivo del vehculo inspeccionado. Esta revisin se lleva a cabo mediante pruebas de laboratorio con procesos ya establecidos, en base al reglamento EC13H, dicho documento normaliza las pruebas de ruta, por los que usando un freno-metro, como medio de diagnstico, evaluaremos resultados bajo las mismas condiciones en vehculos categora M, N y O en lo relativo al equipo de frenado. Los datos adquiridos con las pruebas realizadas, se comparan con los datos que nos ofrece la misma categora de vehculo bajo las normas establecidas, adicionalmente se comparan los valores para analizar los resultados. Teniendo en cuenta que el accionamiento de frenado es fundamental para detener al vehculo, el accionar con fuerza el freno de mano. Detener el vehculo cuando es solicitada por el conductor la masa y peso del vehculo ayuda a frenar suavemente para evitar levantamiento de la parte posterior. Es importante conocer que si frenamos bruscamente en caminos montaosos provocaremos un sobrecalentamiento del sistema y prdida de equilibrio del automvil (Chiroque Chavez, 2020).

El sistema de frenos es una parte fundamentalmente importante del vehculo, la que permite al operador disminuir la velocidad o detener el mismo segn sea necesario, debemos destacar que su principio de funcionamiento radica en absorber la energa cintica generada por el motor y transformarla en calor por causa de la friccin entre los accesorios del freno para disipar al ambiente (Coloma Torres, 2021).

Las caractersticas de los diferentes tipos de vlvulas que son fabricadas para ayudar con la eficiencia de frenado, varan dependiendo de su funcin mecnica en relacin al tipo de vehculo y el peso del mismo, con el fin de realizar un estudio general de los materiales de frenado, hemos considerado tanto la respuesta al frenar, as como la compensacin y distribucin de peso en la parte delantera y posterior del vehculo, en el que se demuestra el equilibrio de peso para ayudar al frenado del vehculo, ya que se genera una accin de freno no equitativo sobre las ruedas posteriores (Barba Nieto, 2019). A partir del anlisis del fading de freno se prioriza las caractersticas de funcionamiento sobre la vlvula compensadora de freno posterior que trabaja al accionar el freno y las condiciones de trabajo en el freno, las medidas obtenidas, demuestran cuales son los efectos que resultan en el vehculo a causa del sobrecalentamiento y fallo (Cisneros Topete, 2018), se destaca que las pruebas se realizaron en un vehculo categora N1 bajo pruebas normalizadas ECE13H.

 

Fundamento terico

Es supremamente importante considerar que los frenos son utilizados constantemente y estn expuestos a grandes esfuerzos durante el proceso de conduccin que implica el frenado frecuente y a esfuerzos trmicos extraordinarios durante una brusca accin de freno, por otra parte, el sistema de frenado se puede ver afectado al no tener una respuesta mecnica inmediata y apropiada del vehculo, la misma que podra causar una respuesta tarda de freno y descontrol del peso del vehculo.

Es por esto que el freno de servicio deber funcionar de manera eficaz en todo momento, el conductor debe accionar el pedal de freno sin retirar las manos del volante, el freno garantiza seguridad al accionarse de manera secuencial durante la marcha normal, este circuito est constituido por un pedal de accionamiento, una bomba hidrulica con depsito de lquido de freno, servofreno, discos de freno, pinzas de freno, zapatas de freno, tambores de freno, lquido de freno, y la vlvula compensadora de freno posterior. Cuando hablamos del sistema de freno hidrulico podramos clasificar a los vehculos entre los que, s tienen el sistema ABS y los que no, adicional a esto todos los vehculos cuentan con un freno de estacionamiento de accin manual, el que se utiliza para inmovilizar al vehculo cuando est parado. Tcnicamente, en cuanto a la operatividad del sistema de freno, la accin se transmite desde la bomba hacia los cilindros por medio de tuberas rgidas de acero, algunos vehculos en la parte posterior cuentan con limitadores de presin, la misma que se incrementa a mayor carga o disminuye a menor carga del monoplaza, incrementando el agarre de los neumticos, es por esta razn que se debe tomar en cuenta las consecuencias que se producen al frenar, considerar la transferencia de pesos para analizar el sistema de frenos, puesto que se acciona longitudinalmente y se transfiere el peso del eje posterior al eje delantero; es decir, evidencia una descarga de pesos. En contraste, cuando se incrementa el peso en el eje delantero, el frenado es efectivo gracias al aumento del agarre de los neumticos (Coloma Torres, 2021).

Con respecto a la fuerza de frenado que puede desarrollar el vehculo, se determina en caso de ensayo en el freno-metro que está limitada por la adherencia existente entre el neumtico y el freno-metro de rodillos, lo que en la prctica vendra a ser entre el neumtico y la calzada. El desequilibrio de frenado es otro de los parmetros representativos del funcionamiento del sistema de frenado y tambin se mide durante la inspeccin, este se traduce como la diferencia de fuerzas de frenado entre ruedas de un mismo eje, si este se presenta en un alto grado de desequilibrio conlleva a que durante la frenada, un lado del vehculo genere ms fuerza de frenado que el otro lado, provocando lo que se conoce como un momento de guiada, esta accin provoca que el vehculo gire hacia el lado en el que la fuerza de frenado es mayor.

 

Elementos de seguridad

Los autos poseen seguridad activa y pasiva las cuales nos protegen de cualquier impericia o descuido al manejar.

Al hablar de seguridad activa se destacan los sistemas ABS, los que junto a los sensores activados son los responsables de mantener un trayecto uniforme, generando la actuacin activa de las partes del freno, como son el ESP servofreno activo, unidad de control hidrulica y aceleracin lateral que ayuda al conductor a realizar la compensacin necesaria para obtener confort y seguridad al manejar.

Por otra parte, la seguridad pasiva se refiere a los componentes de seguridad, elementos fundamentales de la estructura del vehculo cuya funcin principal es evitar daos en los ocupantes al momento de un impacto, se componen de: juego de airbags, cinturones de seguridad y reposacabezas del vehculo.

 

Sistema de freno

El principal trabajo del sistema de frenos es detener el vehculo de manera progresiva y segura de acuerdo a las circunstancias de la marcha y las necesidades del conductor, hasta poner esttico al vehculo, es importante que al mismo tiempo pueda modular la rapidez, seguridad y equilibrio del automvil en las vas carrzales y aś no ocasionar accidentes catastrficos (Correa Neira, 2020).

Estructuralmente el freno de disco consta de componentes mecnicos como pastillas y los mbolos, los mismos presionan los componentes contra los cálipers mediante el sistema de friccin, lo que permite detener el vehculo cuando está en movimiento.

Las pastillas estn fabricadas de material cermico, cada pastilla debe tener un espesor mayor que el mnimo especificado y no deben estar contaminadas con grasa o lquido de freno.

Los mecanismos de frenos son ventilados para reducir el calor, ya que la temperatura extremadamente alta podra llegar a inactivar el sistema.

Es importante destacar, que el disco no debe tener fisuras, surcos profundos o rajaduras y no debe exceder los lmites de variacin de espesor y de concentricidad (Chiroque Chavez, 2020).

 

Neumticos

Al seleccionar los neumticos es fundamental regir nuestra decisin guiados en las especificaciones del fabricante, ya que tienen diferentes normativas, con esto podremos obtener una frenada precisa y estable, adems de aumentar de la accin de frenado.

 

 

Dinmica de frenado

 

Frenado del vehculo

El objetivo del sistema de frenos en un automvil es reducir la energa cintica y potencial de la unidad en movimiento, llegando a detenerlo en caso de ser necesario. La disminucin de la energa cintica, se logra transformndola en energa calrica a travs de la friccin entre los materiales que componen el sistema de frenos, para que la friccin ocurra, el sistema de freno dispone de un sistema de actuacin que permite la friccin entre las piezas encargadas de ejercer, en el caso de los vehculos el mecanismo usado para actuar en el sistema de frenos es el pedal (Gutirrez Gonzlez, 2019).

 

Clculo dinmico del sistema de frenado

Principalmente el frenado se produce gracias al rozamiento entre las pastillas y los discos de freno, transformando la energa cintica del vehculo en calor. Para calcular esta energa disipada es necesario saber la masa del vehculo, el factor de correccin, las masas rodantes y la velocidad que lleva el vehculo al momento que empieza a frenar. Para un vehculo convencional su masa(m) es aproximadamente de 1930 Kg, el factor de correccin para masas rodantes (i) para un vehculo de velocidad media es 1,05, y tomando una velocidad de 80 Km/h para efectos de clculo (equivalente a 22,22 m/s) se obtiene el siguiente valor de energa disipada en el freno trasero (Garca Len, 2018):

Ef = i*m*(V2 - Vf2) /2 = 500270,3 J (GARCIA LEON, 2018)

Para calcular la energa disipada en el freno delantero (Ed) es necesario saber que la energa total se distribuye entre un 75 % y 80 % en el eje delantero debido a que la mayor cantidad de masa del vehículo se presenta en ese eje, de lo que resulta [4]:

Ed = Ef * 0,75= 375202,72 J. (Garca Len, 2018)

Del total de energa que se absorbe en el eje delantero, un 90% se disipa en el disco de freno y un 10% en la pastilla [4].

Edisco = Ed * 0,9 = 337682,45 J (Garca Len, 2018)

Un automvil tiene 2 ejes y cada eje tiene dos discos, aś que la energa disipada se reparte entre ellos:

E = Edisc/2 = 168841,22 J. (Garca Len, 2018)

La optimizacin del sistema de frenado en este caso es que la energa se disipe en el menor tiempo posible y, de esta manera, evitar sobrecalentamientos y fallas del sistema (Garca Len, 2018).

 

Efectos de deslizamiento en la frenada

El deslizamiento durante la frenada se produce cuando la fuerza de frenado del vehculo supera a la capacidad de adherencia de los neumticos con el asfalto produciendo el bloqueo de las ruedas del vehculo. Cuando un vehculo se encuentra en esttico, el peso del mismo se distribuye sobre cada eje dependiendo de la concentracin de la masa en el mismo. Adems, durante el frenado del vehculo, se produce un efecto debido a la inercia del vehculo de transferencia de peso desde el eje trasero al eje delantero, la cual aumenta cuanto mayor es la desaceleracin del vehculo (Gutirrez Gonzlez, 2019).

 

Normativa tcnica 2185 y EC13H

Los requisitos para homologar un elemento de friccin al ecuador como: pastillas de freno, empaques de zapata se rigen bajo esta normativa tcnica demostrando parmetros de dureza y friccin en la que toda empresa que fabrique o importe material tiene que aprobar la normativa, entre los requisitos hay que tomar en cuenta los materiales no debeŕ tener imperfecciones ni deformaciones que afecten el funcionamiento y no debeŕ sufrir alteraciones a un lapso no menor a un ao. Bajo estos requisitos se deber realizar un mtodo de ensayo para que un elemento de friccin logre ingresar al mercado ecuatoriano y ser parte del funcionamiento del sistema de frenos (Olavares, 2021). La eficacia de un sistema de frenado se va a determinar midiendo la distancia de frenado en relacin con la velocidad inicial del vehculo, para la homologacin de cualquier vehculo la eficacia del frenado se determinar en ensayos en pista en laboratorio que sern efectuados en condiciones de las velocidades indicadas para cada tipo de ensayo (Reglamento no 13-H, 2015).

 

 

 

 

Materiales y Mtodos

 

Mtodo

En esta investigacin principalmente se comprende el tema desde un segmento particular automotriz haca observaciones especficas, donde se analiza los datos obtenidos mediante las pruebas de laboratorio y de campo segn la normativa EC-13H en relacin con las variables independientes y dependientes mostradas en la tabla 3 y tabla 4 las cuales son parte de la investigacin. Los datos obtenidos nos permitirn una evaluacin donde se seguir un criterio objetivo a la investigacin creando una descripcin evaluativa descriptiva del funcionamiento de los materiales.

 

Materiales

 

Vehculos

A nivel nacional existen camionetas con diferente capacidad de carga y distribucin de freno para lo cual teniendo en cuenta los criterios de seguridad y normativas europeas se escogi la camioneta pick up Toyota Hilux categora N1.

Se considera que la fortaleza fundamental con la que cuenta la camioneta Hilux de Toyota es la calidad que ofrece a sus clientes, ya que es capaz de adaptarse y ser resistente a casi cualquier tipo de clima, por esta razn se ha ganado el sobre nombre de indestructible, todo esto sumado a la comodidad de un SUV, para brindar al consumidor una experiencia satisfactoria en el viaje (Barbern Benavides, 2018).

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuente: Autores

Figura 1: HILUX 2004

 

Vlvula compensadora de freno posterior

 

Fuente: Autores

Figura 2: Vlvula compensadora de freno posterior

 

La mayor capacidad de frenado siempre va a ser en los frenos delanteros con un 60 % de capacidad de frenado y en los posterior un 40%, donde la vlvula se instala en el freno posterior (Tufio Ortega, 2021).

La bomba tiene dos lneas de freno que son de salida, una que se encuentra en el frente de la bomba la cual es para el actuador del ABS y otra se encuentra al costado de la bomba , esta es la principal para los cuatro frenos y se reparte para los frenos delanteros tanto izquierdo como derecho ,adems para los frenos traseros primero llega a la vlvula compensadora y se reparte a los frenos posteriores de tal forma que emite la fuerza de frenado cuando la camioneta est cargada o cuando est vaca.

De tal manera que la vlvula se conecta al diferencial con un muelle, en donde tiene tres tubos, dos son de entrada y uno de salida, en el cual la lnea principal sale desde la bomba de freno, la otra lnea distribuye para los frenos posteriores y los tambores, por ende, la ltima lnea es la entrada que viene directo desde el actuador del ABS donde el mecanismo que acta sobre la vlvula compensadora se mueve dependiendo el peso de la camioneta si est cargada o est vaca. Teniendo en cuenta si el frenado de las llantas delanteras y posteriores es un 50% - 50% se pueden empezar a bloquear las ruedas traseras en frenadas irregulares a fuertes, de tal forma que la camioneta puede empezar a perder el equilibrio en la parte posterior por eso la mayor fuerza de frenado es en los frenos delanteros (Sanmartn Vaca, 2018).

Cuando la camioneta lleva peso o no lleva peso en el balde va a variar el espacio de la vlvula modificando la altura y eso afecta la compresin del muelle, donde abre o cierra la vlvula conforme al movimiento la palanca de la vlvula modificando la fuerza de frenado en la parte superior. El trabajo de la vlvula ayuda a distribuir el peso y fuerza del frenado para que no se bloqueen las ruedas (Balla, 2014).

 

Fuente: Autores

Figura 3. IMAGEN

 

Normativa

La normativa EC13H la cual se va a utilizar alude primordialmente procesos para las pruebas de campo y las pruebas de laboratorio el cual ayuda a verificar si los datos de ruta suben el rango estndar con referencia a la vlvula compensadora de freno posterior. En la tabla (poner cita de la tabla) se observa las condiciones para las pruebas, velocidad promedio, tiempo y nmero de pruebas. Donde por seguridad tiene un lmite de 120 km/h.

El ensayo en el fren metro permite obtener caractersticas de inercia necesaria, los frenos montados son idnticos a los del tipo del vehculo inicial, de tal manera que obtiene un registro continuo de la velocidad de giro del disco o del tambor y tiempo de frenado.

 

Equipo

Para el siguiente anlisis se utiliz el freno metro brak 3000 el cual cumple con la normativa Inter local ISO 376 es la nica a nivel local que cubre la calibracin original.

Los valores que determina el freno metro son datos de funcionamiento bajo rodillos de alto desempeo que mide la eficiencia de frenado.

 

Figura 4: Lnea de Inspeccin Tcnica de Vehculos ligeros 4Tm

Dimensiones

4,915 x 1700 x 1780 mm.

Peso

1760 kg.

Va Admisible

755 2.200 mm.

Mx. Peso Eje

4.000 kg

Medidas Rodillos

723 x 206 mm

Distancia Ejes Rodillos

400 mm

Velocidad Prueba

80 km/h

Potencia Motor

102 CV / 75 kW

Coeficiente Friccin

Seco > 0,9

 

Hmedo > 0,7

Rango de Medicin

0 6 kN

Alimentacin

3 x 230 / 3 x 400 V

 

50 / 60 Hz

Condiciones de Trabajo

Temperatura -5 +40C

Humedad Relativa < 95%

Fuente: (VTEQ, 2021)

 

Los valores que obtenemos del freno- metro son bajo el funcionamiento de los rodillos de alto desempeo el cual mide la distancia y eficiencia de frenado.

 

Resultados y Discusin

 

Datos de entrada

En la tabla 2 detalla los valores que se utilizan en cada una de las pruebas realizadas manteniendo la categora del vehculo y colocando datos importantes para el desarrollo de las pruebas, las cuales son ejecutadas por una sola persona para mantener los datos con la misma presin de frenado y peso establecido con el conductor.

 

Figura 5: Datos de entrada

VEHCULO

HILUX

Ao

2004

Fuerza de frenado

60,72 Dan.

Selector marcha de transmisin

Neutro

Nmero de pruebas

6

Velocidad de prueba

80 km/h

Temperatura ambiente

12 C

Coeficiente de Adherencia carretera

≥ 0,70

Presin Inflado de neumticos

30 psi

Medidas neumtico

205/75/R16

Vehculo sin carga

1104 Kg

Vehculo con media carga

1232 Kg

Vehculo con carga completa

1341 Kg

Fuente: Autores

 

Pruebas de laboratorio

 

Prueba con la vlvula compensadora de freno posterior

En primer lugar, se medir la distancia de frenado desde el punto donde se acciona el pedal de freno hasta que el vehculo frene completamente para verificar la distancia recorrida sin peso en el balde.

 

Figura6: Resultado prueba de laboratorio con vlvula

CON LA VLVULA COMPENSADORA DE FRENO

PRUEBA CON VLVULA

 

 

 

post Izq. (KN)

post Der

(KN)

Eficiencia eje post

Velocidad Distancia

VLVULA SIN CARGA

3221,2

3392,1

61,9%

80 km/h 30,3 m

VLVULA CON MEDIA CARGA

3943,1

4430,7

61,7%

80 km/h 29,4 m

VLVULA CON CARGA COMPLETA

4608,5

47740,2

60,3%

80 km/h 28,1 m

Fuente: Autores

 

Prueba sin vlvula compensadora de freno posterior

Los resultados detallados en la tabla 4, indican un aumento en la eficacia en el eje posterior de freno sin carga, un aumento de distancia con carga completa y una fuerza de adherencia mayor con carga.

 

Figura 7: Resultado prueba de laboratorio sin vlvula

SIN LA VLVULA COMPENSADORA

PRUEBA SIN VLVULA

 

 

 

post Izq. (KN)

post Der (KN)

Eficiencia eje post

Velocidad Distancia

SIN CARGA

3120,3

3275,6

60,3%

80 km/h 30,3 m

CON MEDIA CARGA

3828,8

4328,2

59,8%

80 km/h 32,2 m

CON CARGA COMPLETA

4500,7

47637,5

53.6%

80 km/h 35 m

Fuente: Autores

 

Pruebas de campo

Las pruebas de campo bajo la normativa EC13H se realizan para establecer los procesos de nuestro estudio y poder sustentar el uso de la vlvula de compensacin de freno posterior con carga, sin carga, con carga media, y la medicin del desplazamiento del vehculo durante la frenada con y sin la vlvula.

 

Prueba de campo, con carga y la vlvula conectada

De acuerdo con los resultados detallados en la tabla 5 se puede observar un incremento de distancia directamente proporcional al peso y la velocidad, el recorrido del pedal de freno conforme al tiempo de freno es el ideal para mantener una distancia uniforme y segura.

 

Figura 8: Resultado prueba de campo vlvula compensadora de freno

 

Velocidad inicial

Distancia

Tiempo de frenado

Velocidad final

 

 

Km/h

Mts

Seg

 

Km/h

 

CON VLVULA

 

 

 

 

 

 

Sin carga

4

30

3,9

 

 

80

 

Media carga

5,4

29,5

3,72

 

80

 

Carga total

5,2

28,7

3,59

 

80

 

SIN VLVULA

 

 

 

 

 

 

Sin carga

5,1

30,5

4,1

 

80

 

Media carga

5,7

31,1

4,5

 

80

 

Carga total

6,8

34,2

4,9

 

80

 

Fuente: Autores

 

Prueba de campo, sin carga y con la vlvula conectada

Principalmente la prueba permiti definir rangos de distancia y tiempos, en la tabla 6 detalla una elevada distancia con un aporte mayor al freno si el vehculo est sin carga, a mediana y alta carga el vehculo no tarda en detenerse por completo, pero logra una mejor adherencia a la carretera en bajas revoluciones.

 

Comparativa de resultados

Las pruebas realizadas en diferentes condiciones de carga en la camioneta con la vlvula de compensacin de freno posterior conectada y con la vlvula desconectada se puede analizar la eficiencia de frenado, la distancia recorrida y la velocidad estimada al accionar el freno.

Como se puede observar en la tabla 3 y en la tabla 4 las pruebas de laboratorio indican el porcentaje de eficiencia en el eje posterior donde se ubica la vlvula, teniendo en cuenta que se necesita una relacin de 40 por ciento en la parte delantera y 60 por ciento en la parte posterior indicando que la vlvula ayuda a la compensacin de peso al momento de accionar el freno para tener la correcta proporcin de peso total del vehculo.

 

Fuente: Autores

Figura 9: Prueba de laboratorio

 

Conclusiones

Una vez realizados los ensayos con la vlvula conectada y desconectada se tiene resultados favorables hacia la vlvula conectada con diferentes variables que son sin carga, con carga media y con carga completa. Los valores de tiempo de frenado con y sin la vlvula de compensacin de freno posterior en la prueba de campo se puede analizar que con la vlvula conectada tiene menor tiempo de recorrido, teniendo mayor exactitud al frenar.

Los resultados de laboratorio determinan un porcentaje mayor de eficiencia en el eje posterior con la vlvula conectada, llegando a tener un valor sin carga de 61,9 %, con carga media de 61,7% y con carga completa de 60,3%, a diferencia de los resultados sin la vlvula de compensacin de freno posterior al tener un valor sin carga de 60,3%, con carga media de 59,8% y con carga completa de 60,3%, todas las pruebas fueron realizadas a 80km/h con una distancia aproximada de 30 metros de desplazamiento.

Concluyendo con el estudio sobre la utilizacin de la vlvula compensadora de freno posterior para mayor seguridad y precisin de frenada sabiendo que el peso del vehculo va a influir indispensablemente en el frenado hay que tener en cuenta las pruebas realizadas en laboratorio donde se llega a obtener un 60% de frenada con la vlvula y en la prueba de campo con la vlvula tiene menor tiempo de frenada siendo ms eficaz al momento de frenar.

 

Referencias

1.      Correa Neira, M., Pravia Rojas, J., & Snchez Sandoval, A. L. (2020). Diseo e implementacin de un sistema de supervisin de frenos hidrulicos en los vehculos livianos.

2.      Chiroque Chvez, J. C. (2020). Anlisis de los sistemas de frenos de un vehculo-determinacin del sistema de frenos ptimo.

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