Sistema de frenos de aire: componentes, principio de funcionamiento y aplicaciones
INTRODUCCIÓN
«Los frenos son tan importantes como un motor para un automóvil» muy correctamente dijo como si se requiere el motor para ejecutar un vehículo que también requiere los frenos para detenerlo, Esta declaración también se asemeja a la primera ley de Newton, todos estamos familiarizados con. Como sabemos hoy en día en los vehículos ligeros utilizamos el sistema de frenos hidráulicos para detener o desacelerar el vehículo, pero las preguntas surgen, ¿Es el sistema de frenos hidráulicos eficaz cuando se trata de vehículos pesados? Si no es así, ¿qué necesitamos para detener o desacelerar los vehículos pesados como autobuses y camiones? Vamos a buscar las respuestas.
El sistema de frenos de aire es un tipo de sistema de frenado que se utiliza generalmente en los vehículos comerciales pesados o vehículos que requieren algún sistema de frenado realmente potente y eficiente. Es un tipo de freno de fricción en el que, en lugar de líquido hidráulico, se utiliza aire como medio de compresión para las pastillas de freno.
El sistema de frenos de aire neumático se utiliza generalmente en vehículos pesados como autobuses y camiones.
Los frenos de aire fueron inventados por George Westinghouse para su uso en los trenes. Después de haber demostrado su calibre en los trenes, los frenos de aire se adaptaron posteriormente para ser utilizados en vehículos pesados. La seguridad y la confianza en el frenado que los frenos de aire proporcionan a los vehículos pesados están avaladas hasta el día de hoy.
¿Por qué necesitamos un sistema de frenos de aire?
Como ya hemos discutido el sistema de frenos es la necesidad de un vehículo de automóvil, pero como todos sabemos cuando se trata de la aplicación de cada vehículo no es lo mismo como algunos vehículos se utilizan para fines de utilidad de luz como los coches y las bicicletas y algunos se utilizan para fines pesados como los autobuses y camiones, Como la carga de los vehículos ligeros y pesados varía, la fuerza de frenado necesaria para detener el vehículo pesado es mucho mayor que la de los vehículos ligeros, por lo que los vehículos pesados deben estar equipados con un sistema de frenado que pueda proporcionar la fuerza de frenado suficiente para detener o desacelerar el vehículo.
* Cuando hablamos de vehículos ligeros, los frenos hidráulicos proporcionan una fuerza de frenado más que suficiente para detener o desacelerar el vehículo debido a su corta dimensión, pero cuando se trata de los vehículos pesados que son de gran tamaño la eficacia del sistema de frenos hidráulicos es la gran preocupación.
* Como el fluido se utiliza para presionar el pistón en el sistema de frenado hidráulico la seguridad es la gran preocupación ya que si hay alguna fuga en los componentes del sistema hidráulico la eficiencia del frenado se reduce fácilmente o incluso se pierde por completo, ya que el aire está siempre disponible por lo que el fallo del freno debido a las fugas es la menor preocupación en el sistema de frenado de aire.) del sistema de frenos hidráulicos aumenta con el aumento del tamaño del vehículo, lo que a su vez hace que sea muy complejo de instalar, lo que no es un problema con el sistema de frenos de aire.
* Debido a las medidas de seguridad como el fallo de los frenos y la eficiencia, el Gobierno ha hecho que sea obligatorio para los vehículos pesados como los autobuses y los camiones para utilizar el sistema de frenos de aire.
Así que debido a estas razones mencionadas en marzo de 1872 George Westinghouse introdujo el sistema de frenado de aire para el sistema de frenado en los ferrocarriles debido a su característica a prueba de fallos.
Componentes principales
1. Compresor de aire- Es el compresor que bombea aire de la atmósfera al tanque de almacenamiento de aire y es impulsado por el motor a través de la transmisión por correa.
2. 2. Regulador del compresor de aire – Es el dispositivo utilizado en el sistema de frenos de aire que controla la presión de compresión del aire que se bombea al tanque de almacenamiento de aire a través del compresor de aire.
3. Secador de aire – Es el dispositivo utilizado para eliminar el contenido de humedad del aire procedente de la atmósfera para evitar que las líneas y el almacenamiento de aire de la condensación de agua que puede causar el fracaso de los frenos, como durante los inviernos debido a la congelación de que el agua condensada.
4. Almacenamiento de aire (depósito) – Es el dispositivo utilizado para eliminar el contenido de humedad del aire procedente de la atmósfera. Almacenamiento de aire (depósito)- Es el tanque que se utiliza para almacenar el aire comprimido enviado por el compresor, este almacenamiento siempre tiene suficiente cantidad de aire comprimido para que los frenos puedan ser aplicados varias veces y también evita el fallo de los frenos cuando el compresor de aire muestra un mal funcionamiento.
5. Pedal de freno- Es el mecanismo que es operado por el conductor y se utiliza para accionar los frenos con el fin de detener o desacelerar el vehículo. Los frenos al ser presionados empujan el aire comprimido que a su vez aplica los frenos al neumático en movimiento.
6. Colector de suciedad- Es el dispositivo que se coloca dentro de una línea de tubería de freno en el lugar donde se separa una rama y se lleva a la válvula triple que elimina la suciedad del aire antes de enviarlo a la válvula triple.
7. Cilindro de freno o cámara de freno- Es el dispositivo que consiste en un cilindro y un pistón sobre el que se aplica la presión del aire comprimido para empujar las pastillas de freno que a su vez hace contacto por fricción con el disco o tambor para detener o desacelerar el vehículo.
8. Válvula de freno o válvula triple. Válvula de freno o válvula triple- El accionamiento y la liberación del freno requiere la liberación continua y la acumulación de presión dentro de las líneas de freno y el cilindro de freno de acuerdo con el movimiento del pedal de freno esto se hace por la válvula triple utilizada en el sistema de frenos de aire.
9. Tambores de freno – El tambor de freno es el componente a través del cual la fuerza de frenado debido al contacto de fricción entre las pastillas de freno y el revestimiento del tambor se transfiere a la rueda con el fin de detener o desacelerar el vehículo, la superficie exterior del tambor de freno que consiste en el revestimiento del tambor gira con la rueda y la parte interior que consiste en las zapatas de freno se mantiene en su estado de reposo cuando no se pisa el pedal de freno.
Nota – Por lo general, los tambores de freno se utilizan en el sistema de frenos de aire, pero con la disposición adecuada el freno de disco también se puede utilizar en el sistema de frenos de aire.
Funcionamiento del sistema de frenos de aire
Una configuración típica del sistema de frenos de aire para un vehículo pesado consiste en frenos de servicio, frenos de estacionamiento, un pedal de control y un tanque de almacenamiento de aire. Los frenos de estacionamiento en esta configuración consisten en un conjunto de frenos de disco o de tambor mantenidos en posición de bloqueo por un mecanismo de resorte. Para liberar el freno de estacionamiento y poner el vehículo en movimiento se necesita presión de aire. En el caso de los frenos de servicio que se utilizan para el funcionamiento regular del vehículo, se presiona un pedal para detener o activar y desactivar el freno.
Generalmente, se utiliza una presión de 6,8 a 8,2 bares para este tipo de aplicación. La mayoría de los vehículos comerciales pesados utilizan tambores con sistemas de frenos de aire, aunque ahora el uso de los frenos de disco también se está poniendo al día. Todos los vehículos equipados con frenos de aire tienen un manómetro montado en el salpicadero y a la vista del conductor, lo que permite al conductor o al operador del vehículo ser completamente consciente de la presión operativa en el compresor. Además, existen sistemas y mecanismos de seguridad adecuados que alertan al conductor o al operador si se produce un mal funcionamiento o una caída repentina de la presión de funcionamiento. Como mecanismo de seguridad de emergencia en caso de una caída repentina extrema de la presión de aire, los frenos de estacionamiento accionados por resorte se activan inmediatamente poniendo el vehículo en una parada segura.
El principio básico de un sistema de frenos de aire es similar a cualquier otro tipo de sistema de frenado, el único factor diferenciador es el uso de aire comprimido en lugar de fluidos hidráulicos. Así que, en principio, no es más que un sistema de frenado convencional.
Sistema de alimentación: El corazón de cualquier sistema de frenos de aire es el compresor, El compresor es el dispositivo que genera y en cierto modo regula el flujo de aire comprimido en el sistema. El compresor es alimentado por el motor directamente y utiliza el lubricante común disponible con el motor.
El aire comprimido es empujado a través de una bobina de refrigeración y en un secador de aire. Desde aquí, el aire se almacena en un tanque de reserva para su uso. El tanque de reserva está conectado con una intrincada red de circuitos para los frenos delanteros, los frenos traseros y los frenos de estacionamiento. El sistema de suministro también contiene la válvula de drenaje, la válvula limitadora de presión y la válvula de seguridad.
Sistema de control: El sistema de control consiste ampliamente en el circuito de freno de servicio, el circuito de freno de estacionamiento y el circuito de freno del remolque (si es aplicable). El circuito de freno de servicio consta de dos circuitos de freno individuales para el freno delantero y el trasero. Ambos circuitos están conectados a sus depósitos especiales para mayor seguridad en caso de que falle el depósito principal.
El circuito de freno de estacionamiento está conectado a un mecanismo de muelle en el que se utiliza la presión del aire para mantener el muelle en posición desbloqueada. Una caída de presión de este circuito provoca la activación de los frenos de estacionamiento. El sistema de freno de remolque tiene sus propios conductos para su funcionamiento y se utiliza cuando hay un remolque unido al vehículo. Tiene una línea de suministro y una línea de control. El conducto de alimentación es alimentado por el depósito principal y el conducto de control recibe la señal del sistema de frenos de servicio para un mejor frenado.
Cuando el conductor de un vehículo pisa el pedal de freno para detener o desacelerar el vehículo, se producen los siguientes procesos Cuando el conductor pone en marcha el motor, el compresor de frenos se pone en marcha al ser impulsado por el motor, que a su vez comienza a comprimir el aire atmosférico y a través del gobernador del compresor este aire comprimido con una presión óptima es enviado al depósito de aire comprimido que siempre tiene alguna cantidad de aire almacenado del ciclo anterior.
2. Cuando el conductor pisa el pedal de freno, la válvula de salida de la válvula triple se cierra y la válvula de entrada se abre, lo que a su vez da paso al aire comprimido del depósito para que pase a través de los conductos de freno del sistema.
3. Este aire comprimido que fluye a través de los conductos de freno se transfiere al cilindro de freno que tiene pistón en su interior.
4. Cuando el aire comprimido aplica presión sobre el pistón dentro de la cámara del freno, el pistón se aleja de su posición original, lo que convierte esta energía neumática en energía mecánica. En el extremo de la rueda del cilindro de freno, los tambores de freno se colocan dentro de la cual hay una carcasa del actuador mecánico como los resortes o los slacks que tienen pastillas de freno en su extremo exterior.
6. Debido al movimiento del pistón debido a la presión aplicada por el aire comprimido, El actuador mecánico dentro del tambor de freno se expande que a su vez empuja las pastillas de freno en dirección hacia el exterior con el fin de hacer contacto de fricción con las líneas de tambor giratorio.
7. Con este contacto de fricción entre las pastillas de freno y las líneas de tambor giratorio los frenos se aplican a las ruedas con el fin de detener o desacelerar el vehículo.
Aplicación
Debido a su propiedad de evitar el fallo de los frenos, los sistemas de frenos de aire se utilizan ampliamente en varios vehículos, pero en los vehículos pesados como camiones y autobuses, debido a las regulaciones gubernamentales de vehículos, el sistema de frenos de aire es obligatorio.
1. Se utiliza en los ferrocarriles
2. Todos los camiones y autobuses en la carretera hoy en día utilizan sistemas de frenos de aire, algunos de ellos son.
* autobuses Volvo 9400PX.
* camión Bharat Benz 3123R.
* camiones con múltiples remolques,
* autobuses de alta velocidad de larga distancia,
* vehículos de utilidad militar y
* semirremolques