Revista Polo del Conocimiento


Polo del Conocimiento

 

Estudio eficiencia en frenado con empaques de friccin local e importados en vehculos de categora N1 bajo norma EC13H

 

Study of efficiency in braking with local and imported friction packaging in vehicles of category N1 under standard EC13H

 

Estudo da eficincia de travagem com juntas de frico locais e importadas em veculos da categoria N1 segundo a norma EC13H

Kevin Esteveen Yugsi-Lita I
keyugsili@uide.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-0148-3062

Luis Eduardo Gonzlez-Olaves II
lugonzalezol@uide.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-5021-7855
 

 


Guillermo Gorky Reyes-Campaa III
gureyesca@uide.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-7133-9509

Juan Carlos Rubio-Tern IV
jrubio@uide.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0002-5815-0154
 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculo de investigacin

 

*Recibido: 10 de abril de 2021 *Aceptado: 03 de mayo de 2021 * Publicado: 01 de junio de 2021

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

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

                         III.            Ingeniero Mecnico Especialidad Automotriz, Magster Sistemas Automotrices, Coordinador Investigacin EIA Universidad Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.

                         IV.            Ingeniero de Ejecucin En Mecnica Automotriz, Magister En Gestin De Empresas Mencin Pequeas y Medianas Empresas, Docente Universidad Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.


Resumen

El mercado automotriz ecuatoriano oferta diferentes empaques de friccin que se utilizan en todos los vehculos que poseen freno de zapatas, sin embargo, no todos los empaques tienen los mismos beneficios de frenado en condiciones reales de manejo, el estudio del presente artculo emplea empaques locales y regionales para evaluar su rendimiento y seguridad bajo las mismas condiciones al frenar. La investigacin aborda el tema desde un segmento particular automotriz hacia observaciones especficas, se analiza los datos obtenidos mediante las pruebas de laboratorio y de campo segn la normativa EC-13H estableciendo como material referencial los empaques de freno originales de la camioneta Amarok pick up que pertenece a la categora N1 correspondiente a la normativa INEN 2185 que 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 corroboran que la temperatura alcanzada y la distancia recorrida al frenar se mantiene dentro de los parmetros permisibles con una temperatura mxima de 66 y eficiencia en el eje posterior de 55.38%, el material local reacciona mejor con media carga obteniendo una eficiencia en el eje posterior de 61,8% mejorando tiempo de freno con 6.1 segundos y distancia de 13.4mts a 90km/h, el material regional en pista obtiene un aumento de temperatura de 79.3 con carga la mayor temperatura alcanzada sin alterar su eficiencia de frenado con 60% en el eje posterior. Los materiales en prueba demuestran una alternativa factible y admisible para un cambio con respecto al material original, generando seguridad en lo materiales de friccin que se ofertan a nivel local.

Palabras Clave: Material de friccin; empaque de zapatas; pruebas de laboratorio; normativa EC13H.

 

Abstract

The Ecuadorian automotive market offers different friction gaskets that are used in all vehicles that have shoe brakes, however, not all gaskets have the same braking benefits in real driving conditions, the study of this article uses gaskets local and regionals to evaluate their performance and safety under the same conditions when braking. The research found the issue from a particular automotive segment to specific observations, the data obtained through laboratory and field tests according to the EC-13H regulation is analyzed, establishing as reference material the original brake gaskets of the Amarok pickup truck which belongs to category N1 corresponding to the INEN 2185 standard that allows the study of friction materials that enter or are manufactured in Ecuador. The laboratory tests carried out with respect to the original material maintain a standard braking index, the tests on the track corroborate that the temperature reached and the distance traveled when braking remains within the permissible parameters with a maximum temperature of 66 and efficiency in the rear axle of 55.38%, the local material reacts better with half load obtaining an efficiency in the rear axle of 61.8% improving braking time with 6.1 seconds and distance of 13.4mts at 90km / h, the regional material on track obtains a temperature rise of 79.3 with load the highest temperature reached without altering its braking efficiency with 60% on the rear axle. The materials under test demonstrate a feasible and admissible alternative for a change with respect to the original material, generating security in friction materials that are offered locally.

Keywords: Friction material; shoe packing; laboratory tests; EC-13H regulation.

 

Resumo

O mercado automvel equatoriano oferece diferentes juntas de frico que so utilizadas em todos os veculos que tm sapatas de travo, no entanto, nem todas as juntas tm os mesmos benefcios de frenagem em condies reais de conduo, o estudo deste artigo utiliza juntas locais e regionais para avaliar o seu desempenho e segurana nas mesmas condies de frenagem. A investigao aborda o assunto desde um determinado segmento automvel at observaes especficas, analisa os dados obtidos atravs de testes de laboratrio e de campo de acordo com o regulamento EC-13H estabelecendo como material de referncia as juntas de traves originais da camioneta Amarok que pertence categoria N1 correspondente ao regulamento 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 corroboram que a temperatura atingida e a distncia percorrida na travagem permanece dentro dos parmetros admissveis com uma temperatura mxima de 66 e eficincia no eixo traseiro de 55. 38%, o material local reage melhor com carga mdia obtendo uma eficincia no eixo traseiro de 61,8% melhorando o tempo de travagem com 6,1 segundos e distncia de 13,4mts a 90km/h, o material regional em pista obtm um aumento de temperatura de 79,3 com carga a temperatura mais alta atingida sem alterar a sua eficincia de travagem com 60% no eixo traseiro. Os materiais em teste demonstram uma alternativa vivel e admissvel para uma mudana em relao ao material original, gerando segurana nos materiais de frico que so oferecidos a nvel local.

Palavras-chave: Material de frico; embalagem de sapatos de travo; testes de laboratorio; norma EC13H.

 

Introduccin

El mercado ecuatoriano oferta varios materiales de friccin para el reempaque de zapatas de freno, sin embargo, no todos los empaques tienen los mismos beneficios de frenado en condiciones reales de manejo es por tal motivo que el estudio abarca pruebas de laboratorio con empaques locales y regionales para evaluar su rendimiento y seguridad bajo las mismas condiciones al frenar. El mundo econmico del mercado de materiales de friccin ha crecido significativamente (Carter, 2021) por lo tanto se ofertan varios materiales del cual elegir sin conocer sus beneficios o defectos que se adquieren, las autoridades responsables de aceptar que material se aprueba para la importacin o creacin de materiales es el servicio ecuatoriano de normalizacin el cual establecen parmetros de friccin y mtodos de ensayo para el material no ensamblado (Servicio Ecuatoriano de normalizacion, 2017).

Por tal motivo es necesario realizar estudios que comprueben el estado del material en condiciones de trabajo para verificar la eficiencia de frenado creando as un aporte de seguridad para los ocupantes del vehculo, es necesario efectuar pruebas de campo y de laboratorio bajo normas ya establecidas. Los datos para evaluar tambin sern establecidos en la revisin tcnica vehicular el cual especifica que es un mantenimiento legal preventivo del vehculo inspeccionado peridicamente por un ente certificador (Agencia metropolitana de transito, 2013), se verifica el cumplimiento de las normas de seguridad y se define los parmetros de frenado necesarios para lograr cumplir con los requisitos necesarios para poder circular sin ningn problema.

La investigacin se llevar a cabo bajo pruebas de laboratorio con procesos ya respaldados en base al reglamento Ec13H, el documento normaliza las pruebas en ruta como por medio de un freno-metro permitiendo respaldar resultados bajo las mismas condiciones en vehculos categora M, N y O en lo relativo al equipo de frenado (Miguel Granja Paredes, 2018). Los datos adquiridos con las pruebas se comparan con los datos que nos ofrece la misma categora de vehculo en la revisin tcnica vehicular, los datos adquiridos con las pruebas realizadas se establecen en tablas y se comparan los valores para analizar los resultados.

El comercio de repuestos automotrices en el ecuador ocupa una cantidad significativa en ventas con lo que respecta a seguridad como elementos de friccin, existe una alta demanda de consumo al igual que de importacin, un estudio realizado por la universidad tcnica de valencia determina que el mayor importador de materiales de friccin y servofrenos hacia el ecuador es de procedencia china, estados unidos y Alemania con una participacin continua desde el ao 2014 (Dillon Guevara, 2019).

La caracterstica de diferentes tipos de materiales en la fabricacin de empaques de freno puede ayudar con la eficiencia de frenado debido a sus caractersticas. Los materiales fabricados con fibras de acero obtienen un coeficiente positivo en temperatura ambiente, pero a altas temperaturas tiende a formar resistencia a la decoloracin y no es compatible con ciertas superficies de friccin a diferencia de materiales con fibras de cobre (Jang, 2004). El estudio general de los materiales de friccin comprende tanto en el momento de rozamiento sobre la pastilla y en las zapatas, pero el diseo que ofrece las zapatas con el tambor al frenar se obtiene predicciones inexactas de frenado (Day A. H., 1979), en el estudio de elementos finitos demuestra las reas de contacto que no cubren toda el rea y por lo tanto genera ms temperatura y presin sobre esa rea del cual no se calcula y se genera un freno no equitativo sobre las ruedas posteriores.

Al analizar el fading de freno se prioriza las caractersticas de funcionamiento sobre los nuevos empaques de zapata que actan en el tambor y las condiciones de trabajo en el freno, las medidas obtenidas son los efectos que actan sobre el vehculo como sobrecalentamiento y fallo (Day T. , 2018). Las pruebas se realizaron en vehculo categora N1 bajo pruebas normalizadas ECE13H.

 

Fundamento terico

Los frenos estn expuestos a grandes esfuerzos trmicos durante el frenado de rutina y a esfuerzos trmicos extraordinarios durante el frenado brusco, los materiales muestran deformaciones plsticas que afectan secuencialmente a los componentes de freno. Se sabe que las desaceleraciones de alta g tpicas de los vehculos de pasajeros generan temperaturas de hasta 900 C en una fraccin de segundo (Mackin, 2002).El freno de servicio deber funcionar de manera eficaz para cada momento de su uso, el conductor deber 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 y tambores de freno (PEREZ, 2014). El sistema de freno hidrulico se divide diagonalmente en el sistema ABS o sin el sistema (Parera, 1993), adems cuentan con un freno de estacionamiento de efecto manual que se utiliza para inmovilizar al vehculo cuando est parado. El freno se transmite desde la bomba hacia los cilindros por medio de tuberas rgidas de acero, en algunos vehculos en la parte posterior hay limitadores de presin la cual ayuda a frenar con ms presin a mayor carga o menor presin si se tiene menor carga (Digest, 1971).

 

Elementos de seguridad

Los vehculos poseen seguridad activa y pasiva el cual nos permite protegernos de cualquier imperfecto ocurrido en el manejo o descuido al manejar, Seguridad activa: Los sistemas ABS con los sensores activados son los responsables de mantener un trayecto uniforme con la actuacin activa de las partes del freno, el SP 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. Seguridad pasiva: En este sistema de seguridad los elementos fundamentales son la estructura del vehculo y el sistema de retencin, los cuales su funcin principal es evitar daos en los ocupantes al momento de un impacto tomando en cuenta los airbags, cinturones de seguridad y reposacabezas del vehculo (PEREZ, 2014).

 

Sistema de freno

El mecanismo de frenos contempla parmetros de absorcin de energa y calor que logra detener las ruedas, la ejecucin del freno se basa bajo la ley de pascal el cual establece que al aplicar presin sobre un lquido confinado en un recipiente cerrado la fuerza se transmitir equitativamente (SanJuan, 1996). El accionamiento de los frenos de tambor es un mecanismo de accionamiento mecnico, hidrulico o neumtico el cual ejercer un esfuerzo sobre las zapatas desplazndolas para que entren en contacto con la pared interna del tambor, el frenado se produce gracias a la friccin que existe entre la banda de friccin y el tambor. Luego de dicho proceso y una vez desactivado el mecanismo de mando las zapatas retornan a su posicin original gracias al resorte de recuperacin (Esteban Jose Dominguez, 2012). Los frenos de tambor que se va a estudiar tienen los siguientes componentes: zapatas de freno con sus empaques de friccin, tambor de freno metlico, resortes de ajuste, porta frenos.

El accionamiento de los frenos de disco es un mecanismo mediante el cual la presin que se enva desde la bomba maestra se distribuye equitativamente a los mbolos de las pinzas de freno ocasionando una friccin de la pastilla de freno sobre el disco y as se reduce el giro con bastante fuerza absorbiendo la energa cintica de aquel momento (SanJuan, 1996).

 

Dinmica de frenado

Neumticos

Para el uso eficaz de los neumticos es necesario que el montaje de los neumticos sea segn las normas que la fbrica especfica, los neumticos con alto perfil nos ayudara a una concentricidad optima y a una disminucin de prolongacin de recorrido de freno (Robert Bosch, 2003). El deslizamiento de los neumticos es la distancia que especifica como la diferencia entre la distancia terica y la real recorrida por el automvil (Robert Bosch, 2003), el proceso fsico mediante la cual la goma de la llanta, el asfalto crea un proceso elstico en el neumtico y dependiendo de las condiciones de la calzada en conjunto con las condiciones ambientales generara deslizamiento.

 

Desplazamiento y distancia de parada

El movimiento de los neumticos genera una fuerza de impulsin que transmite a la masa del vehculo y generamos el desplazamiento. La fuerza de frenado mxima sin deslizamiento por otro lado necesitamos la fuerza de impulsin, el peso del vehculo y el coeficiente de adherencia del neumtico con el terreno tomando en cuanto el desgaste del neumtico.

La ecuacin para utilizar al medir la distancia que recorre el vehculo cuando se aplica el freno y se detiene en su totalidad influye fuerza de freno, adherencia de neumtico y la velocidad del vehculo (Esteban Jose Dominguez, 2012).

[Ec. 1]

e = Distancia de detencin en metros

E = La eficacia del sistema de frenos en %

v = Velocidad en km/h

2.4 Fuerzas presentes

En la figura 1 se puede visualizar las fuerzas que actan sobre el tambor que pueden ser medidos por medio de la ecuacin a continuacin (Esteban Jose Dominguez, 2012)

Un dibujo de una persona

Descripcin generada automticamente con confianza baja

Figura 1: Fuerza que actan sobre el tambor

Fuente: (Esteban Jose Dominguez, 2012)

 

[Ec. 2]

Donde:

= Fuerza de frenado real

K = Coeficiente de acoplamiento

= Coeficiente de rozamiento entre el ferodo de la zapata y el tambor

En base a esta frmula podemos determinar la fuerza mxima del freno de banda que podemos utilizar para colocar en cada banda de freno con la misma ecuacin y as tener un control de fuerza estandarizada.

 

Elementos de friccin

Los elementos que componen el tambor para que exista friccin son las superficies de friccin que entran en contacto, el medio de transmisin del par de torsin y el mecanismo de accionamiento, cuando se habla de friccin se entiende que las limitaciones de los materiales de friccin se expresan en trminos de la presin mayor permisible en el forro, el diseador debe pensar en trminos (Nisbett, 2008):

[Ec. 3]

=Presin mxima.

= Presin es proporcional a la tensin en la banda.

bD= rea de anchura por el dimetro.

 

Los materiales de friccin en los vehculos tienen una nomenclatura en la cual lo estableci la SAE en base a la letra griega que significa que hay friccin mxima entre los coeficientes.

 

Tabla 1: Nomenclatura coeficiente de friccin

CDIGO

Cdigo C

0.00-0.15

Cdigo D

0.15-0.25

Cdigo E

0.25-0.35

Cdigo F

0.35-0.45

Cdigo G

0.45-0.55

Cdigo H

0.55 y mayor

Cdigo Z

Sin clasificacin

Fuente: (Servicio Ecuatoriano de normalizacion, 2017)

 

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 deber tener imperfecciones ni deformaciones que afecten el funcionamiento y no deber sufrir alteraciones a un lapso no menor a un ao (Servicio Ecuatoriano de normalizacion, 2017). Bajo estos requisitos se deber realizar mtodos de ensayo para que un elemento de friccin logra ingresar al mercado ecuatoriano y ser parte del funcionamiento del sistema de frenos. La eficacia prescrita para los sistemas de frenado estar basada en la distancia de frenado y en la deceleracin media estabilizada (Diario Oficial de la Unin Europea, 2015), la eficacia de un sistema de frenado se determinar midiendo la distancia de frenado en relacin con la velocidad inicial del vehculo, para la homologacin del cualquier vehculo la eficacia del frenado se determinar en ensayos en pista y laboratorio efectuados en las condiciones siguientes: El ensayo deber llevarse a cabo a las velocidades indicadas para cada tipo de ensayo (Diario Oficial de la Unin Europea, 2015), cuando la velocidad mxima por fabricacin del vehculo sea inferior a la prescrita para un ensayo ste deber efectuarse a la velocidad mxima del vehculo.

 

 

Materiales y mtodos

Mtodo

La presente investigacin abarcara el tema desde un segmento particular automotriz hacia observaciones especficas, analizando los datos que se obtiene mediante las pruebas de laboratorio y de campo segn la normativa EC-13H en relacin con las variable dependientes e independientes que son parte de la investigacin. Los datos obtenidos se evaluarn siguiendo un criterio objetivo a la investigacin creando una descripcin evaluativa descriptiva del funcionamiento de los materiales.

 

Materiales

Vehculos

Las camionetas a nivel nacional tienen diferente capacidad de carga y distribucin de freno para lo cual siguiendo criterios de seguridad y normativas europeas se escogi la camioneta pick up Amarok categora N1, es considerada uno de los vehculos con ms acogida en Europa contando con galardones como International Van of the year (Hernandez, 2017), se analiza la eficiencia de frenado por su diseo debido a sus resultados favorables y sus sistemas como ABS y ASR (Pule Velsquez, 2013). Debido a su trascendencia en el mercado los elementos que conforman la camioneta Amarok permiten ser estudiados creando un enfoque hacia el funcionamiento didctico de la camioneta (Fraga Portilla, 2014). Siendo una de las camionetas con mejor aceptacin para el trabajo en Latinoamrica con fabricacin en Argentina (La Cronica del quindio., 2010)

 


Figura 2: Vw. Amarok TDI

Fuente: Autores

 

Zapatas de freno

A nivel local se tiene diferentes proveedores de elementos de friccin por ello es importante tener tres variables de referencia originales, local y local estas medidas sern establecidas a travs de pruebas de campo y laboratorio, para este anlisis se utiliz las placas de acero con medidas 294 x 57 originales de la marca, al igual que el material OW-1667-ZV.

 

Imagen que contiene freno, interior, moto, coche

Descripcin generada automticamente

Figura 3: Zapatas de freno original

Fuente: Autores

 

Los empaques de freno a estudiar son de varios compuestos a continuacin en la figura 4 una breve descripcin de los materiales

 


Figura 4: Materiales para elaborar empaques de zapatas

Fuente: (Jang, 2004)

 

El material original tiene compuestos exclusivos de la marca diferentes a los homologados que pueden diferir en su rendimiento debido a los materiales y componentes utilizados que pueden desgastarse ms rpido que otros (Jang, 2004), se determina si afecta directamente a la eficiencia en la prueba con el ensamble de los diferentes tipos de materiales que se logran encontrar en el mercado local.

 

 

 

 

Material de friccin original

El cdigo del material original que viene por defecto en la camioneta es OW-1667-ZV las dimensiones son 294*57 con coeficiente de rozamiento FF la cual establece 0.35-0.45 en operacin regular y en corta duracin caliente.

 

Tabla 2: Coeficiente de friccin material original

DATOS FISICOS

NIVEL DE FRICCIN TPICA

TEMPERATURAS DE TRABAJO

(SAE J661A)

Operacin

200

Regular

F

Corta Duracin

200

Caliente

F

Fuente: Volkswagen 2021, s.f.

 

Material de friccin regional

El material para estudiar es de procedencia brasilea, el empaque a estudiar tiene como coeficientes de friccin F y E el cual permite tener una operacin de 0.35-0.45 en operacin regular y con un rango de 0.45-0.55 en corta duracin caliente.

 

Tabla 3: Coeficiente de friccin material regional

DATOS FISICOS

NIVEL DE FRICCIN TPICA

TEMPERATURAS DE TRABAJO

(SAE J661A)

Operacin

200

Regular

F

Corta Duracin

250

Caliente

E

Fuente: (Frasle, s.f.)

 

Material de friccin local

El material es fabricado en Ecuador y tiene su trascendencia a travs de los aos, si bien parte de sus materiales son importados la fabricacin es ecuatoriana, se establece que el material que a empacar tiene un coeficiente G en condiciones normales de uso el cual indica que su coeficiente de rozamiento ser de 0.45 a 0.55 y en condiciones de temperatura alta F que va de 0.35 a 0.45.

 

Tabla 4: Coeficiente de friccin material local

DATOS FSICOS

NIVEL DE FRICCIN TPICA

Temperaturas de trabajo

(SAE J661A)

Operacin

150

Regular

G

Corta duracin

200

Caliente

F

Fuente: (EGAR S.A, s.f.)

 

Normativa

La normativa EC13H que se utilizara menciona principalmente procesos para las pruebas de campo y pruebas de laboratorio el cual ayuda a verificar si los datos en ruta ayudan a subir el rango estndar con referencia a el material original de zapatas. En la tabla 4 se observa las condiciones para las pruebas, velocidad promedio, tiempo y numero de pruebas. Donde por seguridad tiene un lmite de 120 km/h.

 

Tabla 5: Condiciones para prueba de ruta

CONDICIONES

V1 km/h

V2 (km/h)

S

n

80%vmax 120

0.5v1

45

5

Fuente: (Diario Oficial de la Unin Europea, 2015)

 

El ensayo en el freno-metro obtiene caractersticas de inercia necesaria, los frenos montados son idnticos a los del tipo de vehculo inicial, 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 brak3000 el cual cumple con la normativa Inter local ISO 376 (Chaemthet, 2013) es la nica a nivel local que cubre la calibracin de los dinammetros y su rea de utilizacin original.

 

Tabla 6: Lnea de Inspeccin Tcnica de Vehculos ligeros 4Tm

Dimensiones

2.320 x 680 x 280 mm.

Peso

480 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

5,4 km/h

Potencia Motor

2 x 4,6 kW

Coeficiente Friccin

Seco > 0,8

Hmedo > 0,6

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 determina el freno metro son datos de funcionamiento bajo rodillos de alto desempeo que mide la eficiencia de frenado y porcentajes de ajuste sobre las zapatas (Miguel Granja Paredes, 2018). La calibracin de celda de carga es mensual el cual especifica se utiliza un instrumento con caractersticas metrolgicas que garanticen una incertidumbre de mxima de 0.5 mm (Centro nacional de metrologia., 2015)

 

Resultados y discusin

Datos de entrada

En la tabla 6 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 pruebas son ejecutadas por una sola persona para mantener los datos con la misma presin de frenado y peso establecido con el conductor.

 

Tabla 7: Datos de entrada

VEHCULO

AMAROK

Ao

2018

Fuerza de frenado

62,7 Dan.

Selector marcha de transmisin

Neutro

Numero de pruebas

5

Velocidad de prueba

50 y 90 km/h

Temperatura ambiente

15C

Coeficiente de Adherencia carretera

≥ 0,75

presin Inflado de neumticos

29psi

Medidas neumtico

245/75/R16

vehculo sin carga

1037Kg

vehculo con media carga

1164Kg

vehculo con carga completa

1295Kg

Fuente: Autores

 

 

 

 

Pruebas de laboratorio

Pruebas de Adherencia

Las pruebas de laboratorio realizadas con el material original, regional y local a tres diferentes cargas determinan la eficiencia de freno por el aumento de adherencia en la superficie de frenado, los resultados de los materiales originales, locales y regional pueden estar determinados por el material de composicin en la fabricacin.

 

Prueba de laboratorio, material original

Los resultados detallados en la tabla 7, indican un aumento en la eficacia en el eje posterior de freno sin carga alguna, un aumento de temperatura con carga completa y una fuerza de adherencia mayor con carga.

 

Tabla 8: Resultado prueba de laboratorio empaque original

FUERZA DE ADHERENCIA TOTAL

Zapatas Originales

post Izq. (KN)

post Der (KN)

Eficiencia eje post

Temp

zapatas originales sin carga

3540,6

2597,8

60,2%

65,12℃

zapatas originales media carga

3602,8

2750,6

55,6%

65,56℃

zapatas originales carga completa

3890,6

3233,4

55,8%

66,48℃

Fuente: Autores

 

Prueba de laboratorio, material regional.

Los resultados detallados en la tabla 8, indican un aumento en la eficacia en el eje posterior de freno sin carga, un aumento de temperatura con carga completa y una fuerza de adherencia mayor con carga.

 

Tabla 9: Resultado prueba de laboratorio empaque Regional

FUERZA DE ADHERENCIA TOTAL

Zapatas con empaque Regional

post Izq. (KN)

post Der (KN)

Eficiencia eje post

Temp

Empaque Regional sin carga

3518,6

3179,2

66,4%

66,88℃

Empaque Regional media carga

3765,4

3337,6

62%

67,68℃

Empaque Regional carga completa

3987,4

3623,6

60%

68,7℃

Fuente: Autores

 

 

Prueba de laboratorio, material local

Los resultados detallados en la tabla 9, indican un aumento en la eficacia en el eje posterior de freno con media carga, un aumento de temperatura con carga completa y una fuerza de adherencia mayor con carga.

 

 

Tabla 10: Resultado prueba de laboratorio empaque Local

FUERZA DE ADHERENCIA TOTAL

Zapatas con empaque local

post Izq. (KN)

post Der (KN)

Eficiencia eje post

Temp

Empaque Local sin carga

3135,4

2919,6

59,8%

65,02℃

Empaque Local media carga

3601,4

3438,8

61,8%

66,08℃

Empaque Local carga completa

3639,4

3505,4

56,0%

66,98℃

Fuente: Autores

 

Pruebas de campo

Las pruebas de campo bajo normativa establecen lo siguiente: Realizar pruebas en pista del material original, materiales de procedencia regional y local como referencia, se realizan pruebas de freno con diferentes cargas en la camioneta comparando tiempo de freno, distancia de freno, temperaturas iniciales y finales a 50km/h y 90km/h.

 

Prueba de campo, material de friccin original

De acuerdo con los resultados detallados en la tabla 10 se puede observar un incremento de temperatura directamente proporcional a el peso y la velocidad, el recorrido del pedal de freno conforme a el tiempo de freno es el ideal para mantener una distancia uniforme y segura.

 

Tabla 11: Resultado prueba de campo empaque original

ZAPATAS ORIGINALES 50KM/H

Tiempo

Distancia

Temp inicial ℃

Temp final ℃

Seg

Mts

Izq.

Der

Izq.

Der

Sin carga

4,2

7

67,2

67,52

71,2

71,9

Media carga

5,4

7,4

71,2

71,9

72,1

72,6

Carga total

5,2

7,6

72,1

72,6

73,5

73,8

ZAPATAS ORIGINALES 90KM/H

Sin carga

5,1

11

70

70,3

72

72,4

Media carga

5,7

11.7

72,2

72,4

73,2

73,6

Carga total

6,8

13

73,4

73,6

75,7

75,8

Fuente: Autores

 

Prueba de campo, material de friccin regional

Los resultados en la tabla 11 muestran un incremento de temperatura conforme se eleva las revoluciones del vehculo al aumentar la carga, el material tiene un buen agarre en la carretera, pero tarda en detenerse por completo.

 

Tabla 12: Resultado prueba de campo empaque regional

EMPAQUE REGIONAL 50KM/H

Tiempo

Distancia

Temp inicial ℃

Temp final ℃

Seg

Mts

Izq.

Der

Izq.

Der

Sin carga

5,3

8,4

70

70,52

72

72,3

Media carga

6,1

9,7

72

72,3

73

73,1

Carga total

7.1

10,3

73

73,1

75

75,8

EMPAQUE REGIONAL 90KM/H

Sin carga

6,4

12

76

76.3

77

77,4

Media carga

9,2

14.7

77

77,4

78,2

78,6

Carga total

10,4

16

78,2

78,6

79

79,3

Fuente: Autores

 

Prueba de campo, material de friccin local

La prueba permiti definir rangos de temperatura y tiempos, en la tabla 12 detalla una elevada temperatura con un aporte mayor al freno si el vehculo esta 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.

 

Tabla 13: Resultado prueba de campo empaque local

EMPAQUE LOCAL 50KM/H

Tiempo

Distancia

Temp inicial ℃

Temp final ℃

Seg

Mts

Izq.

Der

Izq.

Der

Sin carga

5.2

7.2

63,1

63,41

67,2

67,42

Media carga

6.3

7,8

67,28

67,42

68,2

68,47

Carga total

6,6

8.1

68,2

68,47

70,45

70,8

EMPAQUE LOCAL 90KM/H

Sin carga

6,4

12

71

71,3

72,5

72,8

Media carga

7,1

13,4

72.5

72.8

73,6

73,8

Carga total

8,8

16

73,6

73,8

75.2

75,8

Fuente: Autores

 

Resultados

El desarrollo de las pruebas de los diferentes empaques indican como referencia un rango nominal del empaque original y en base a ese resultado en la figura 5 se muestra un margen alto sobre el empaque regional en eficiencia de freno, tiempo de parada y distancia recorrida, la nomenclatura en la tabla S, sin carga M media carga y T carga total es un punto importante en la comparativa de resultados debido que en funcin de las cargas podemos establecer que el material local es similar en las pruebas generadas sobre la original.

 


Figura 5: Prueba de laboratorio vs prueba de campo

Fuente: Autores

 

Conclusiones

A partir de los ensayos realizados con carga y materiales de empaque diferentes se tiene resultados favorables hacia los materiales alternos que existen en el mercado automotriz, los valores de temperatura y distancia de frenado con el material regional logran valores similares con el empaque original, por otro lado los valores de los empaques locales mantienen un perfil constante en las pruebas sin elevar demasiado la temperatura y mejorando la distancia de freno generando un margen de freno casi equitativo con el material original.

Los resultados de los ensayos sobre el material regional determinan un porcentaje mayor de eficiencia en el eje posterior sin carga llegando a obtener hasta 66.4% con una temperatura 66,88, la temperatura en pista con el material regional es directamente proporcional a la distancia recorrida aplicando el freno, el material local reacciona mejor con media carga obteniendo una eficiencia en el eje posterior de 61,8% mejorando tiempo de freno con 6.1 segundos y distancia de 13.4mts a 90km/h, el margen estndar con las zapatas originales mejora en pista la distancia de frenado a 90km/h sin carga y sin elevar demasiado la temperatura llegando a 72.4 a diferencia del empaque regional llegando a 77.4, el material con mejor agarre de frenado bajo las diferentes pruebas es el material regional.

Los materiales mantienen un coeficiente de friccin similar al original en pista y en las pruebas de laboratorio debido a su composicin y nomenclatura de rozamiento, las zapatas originales al tener un coeficiente FF determina buenas condiciones de freno sin elevar demasiado su temperatura por otro lado el material local GF y regional FE permiten elevar ms su temperatura en uso y mejorar el agarre de frenado, el ajuste generado con un haz de luz de agarre entre zapata y tambor de 2mm, permite un mejor porcentaje de eficiencia de freno en pruebas de laboratorio y pista creando una fuerza en el laboratorio para el material regional con 3518,6KN posterior izquierdo y 3179,2 KN posterior derecho, las cargas en todos los materiales conforme aumenta el peso mayor es el agarre y crea mayor temperatura, por otro lado descienden los niveles de eficiencia de frenado y demora el tiempo de parada del vehculo total, Los materiales en prueba demuestran una alternativa factible y admisible para un cambio con respecto al material original, generando seguridad en los materiales de friccin que se ofertan a nivel local.

 

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