Revista Polo del Conocimiento


Open Journal Systems

 

 

 

Evaluacin de la rentabilidad del sistema de freno hidrulico electro (EHB) Vs. El sistema convencional en un vehculo

 

Evaluation of the profitability of the electro hydraulic brake system (EHB) Vs. The conventional system in a vehicle

 

Avaliao da rentabilidade do sistema de freio eletro-hidrulico (EHB) Vs. O sistema convencional em um veculo

Bryan Isaac Guaman-Garcs I
bryan.guaman023@ist17dejulio.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-9687-8824 

,Francisco Pozo II
dpozo@ist17dejulio.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3276-1491
Carlos Quingla III
cquingla@ist17dejulio.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-8793-5364
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

 

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

* Recibido: 23 de septiembre de 2022 *Aceptado: 18 de octubre de 2022 * Publicado: 22 de noviembre de 2022

 

 

        I.            Instituto Superior Tecnolgico 17 de Julio, Urcuqu, Ecuador.

     II.            Instituto Superior Tecnolgico 17 de Julio, Urcuqu, Ecuador.

   III.            Instituto Superior Tecnolgico 17 de Julio, Urcuqu, Ecuador.

 

 

 


 

Resumen

El sistema de frenos en un vehculo representa uno de los sistemas o elementos ms importantes de un auto, esto se debe a que son el sistema de seguridad principal, con el cual se puede detener el automvil y as evitar posibles accidentes que pongan en riesgo la seguridad e integridad fsica de los conductores y los peatones. En este sentido la presente investigacin se fundamenta en la revisin para evaluar la rentabilidad del sistema de frenos hidrulicos elctrico HEB comparado con el sistema de frenado tradicional, por lo cual se emple una metodologa de revisin bibliogrfica documental, mediante la ubicacin de los motores de bsquedas ms frecuentes dispuestos en la web, este tipo de informacin se encuentra dispuesta en diferentes documentos, como tesis de grados, revistas cientficas indexadas como Scopus, Latindex, Redalyc y Google Acadmico. Dentro de la principal conclusin es que los sistemas de frenos son vitales para cualquier vehculo, y la rentabilidad de estos dos sistemas de frenado radica bsicamente en el uso del que se disponga, y por supuesto la utilidad del sistema de frenado elegido.

Palabras claves: Sistemas de Frenos; Elctrico; Rentabilidad.

 

Abstract

The braking system in a vehicle represents one of the most important systems or elements of a car, this is because they are the main security system, with which the car can be stopped and thus avoid possible accidents that put the safety at risk. safety and physical integrity of drivers and pedestrians. In this sense, the present investigation is based on the review to evaluate the profitability of the HEB electric hydraulic brake system compared to the traditional braking system, for which a documentary bibliographic review methodology was used, through the location of search engines. Most frequently available on the web, this type of information is found in different documents, such as degree theses, indexed scientific journals such as Scopus, Latindex, Redalyc and Google Scholar. Within the main conclusion is that braking systems are vital for any vehicle, and the profitability of these two braking systems lies basically in the use that is available, and of course the usefulness of the chosen braking system.

Keywords: Brake Systems; Electric; Cost effectiveness.

 

 

Resumo

O sistema de travagem de um veculo representa um dos sistemas ou elementos mais importantes de um automvel, isto porque so o principal sistema de segurana, com o qual se pode parar o automvel e assim evitar possveis acidentes que ponham em risco a segurana. integridade fsica de motoristas e pedestres. Nesse sentido, a presente investigao baseia-se na reviso para avaliar a rentabilidade do sistema de freio eltrico hidrulico HEB em comparao com o sistema de freio tradicional, para o qual foi utilizada uma metodologia de reviso bibliogrfica documental, por meio da localizao de mecanismos de busca. na web, esse tipo de informao encontrado em diferentes documentos, como teses de graduao, revistas cientficas indexadas como Scopus, Latindex, Redalyc e Google Acadmico. Dentro da principal concluso que os sistemas de travagem so vitais para qualquer veculo, e a rentabilidade destes dois sistemas de travagem reside basicamente na utilizao que se tem disponvel, e claro na utilidade do sistema de travagem escolhido.

Palavras-chave: Sistemas de Freio; Eltrico; Efetividade de custo.

 

Introduccin

Un vehculo en movimiento (energa cintica) que acciona los frenos reduce la velocidad, y como consecuencia dicha energa se transforma en calor generado por la friccin. Esta transformacin de energa genera un aumento de la temperatura de todo el sistema. Durante las frenadas fuertes, la disipacin de potencia en una pastilla de freno est alrededor de 30 kW, lo que da como resultado temperaturas de superficie muy altas (Rodriguez et al., 2019).

Por lo cual, los frenos representan uno de los sitemas mas importantes de un vehiculo, principalmente por la seguridad que representa a la integridad fisica de los pasajeros. En los ltimos aos, la movilidad elctrica se ha convertido en un rea de inters tanto para la industria automotor como para la investigacin (Monroy et al., 2020).

La industria automotriz est haciendo frente a grandes desafos, implementar sistemas de fabricacin ecolgica, la crisis energtica, el aumento del uso de diferentes tipos de energa renovable que en un largo plazo podran reemplazar el uso de combustibles fsiles tradicionales, que daan tanto el medio ambiente como la salud pblica. En la bsqueda de obtener energa limpia, se han enfocado en convertir la energa que de alguna forma se desecha en el entorno ambiental, en energa til. Esta tecnologa tambin se utiliza en el campo de la alimentacin de sensores inalmbricos para evitar el uso de bateras convencionales que necesitan ser reemplazadas o recargadas peridicamente (Alvarado et al., 2022).

Es por esto que los sistemas de frenos tambien han presentado cambios significativos, aunque en esencia su funcionalidad y proposito sigue siendo la misma.

Tal como se indic anteriormente, la empresa automotriz ha dado sus primeros pasos en cuanto a la modificacin de los componentes de los vehculos tradicionales, por el cambio a vehculos elctricos, en el que casi todos los elementos que funcionaban con derivados del petrleo (bsicamente), han sido reemplazados por otros elementos, como es el caso del sistema de frenos, el cual es uno de los elementos de seguridad ms importantes de los vehculos, estos han sido modificados segn la necesidad de cada modelo hibrido o totalmente elctrico presentado hasta ahora (Calderon et al., 2022).

La presente investigacion esta enfocada en la revision de la bibliografia disponible para la determinacion de la rentabilidad entre los sitemas de frenos convencionales de los vehiculos asi como del sistema de freno hidraulico electronico HEB.

 

Metodologa

La presente investigacin se bas en una revisin documental de la informacin disponible en la web, en la que se realiz una bsqueda exhaustiva, sistemtica y lgica en la que se analizaron los principales y ms recientes documentos en los que se dispone de informacin del tema en cuestin.

Mediante el uso de palabras claves como, sistemas de frenos, frenos hidrulicos, frenos hidrulicos electro, HEB, y haciendo uso de los motores de bsqueda como Google Acadmico, revistas indexadas, Scopus, Redalyc, Latindex, entre otras se facilit el anlisis de la informacin disponible.

Al respecto, Hurtado (2020) menciona que el diseo bibliogrfico utiliza los procedimientos lgicos y mentales propios de toda investigacin: anlisis, sntesis, deduccin, induccin, entre otros.

 

 

 

Resultados y discusin

La industria automovilstica no es nueva, desde hace algunos siglos atrs los hombres en su afn de buscar ms y mejores formas de movilidad y resolver sus problemas para el transporte bien sea de materiales, comida o personas han realizado avances sorprendentes hasta llegar a esta la fecha en donde ya se comienza a hablar de autos movilizados va remota o con conduccin asistida.

Sin embargo, ha sido un largo camino el cual se ha recorrido con altas y bajas pero siempre en un constante avance, estos vehculos se les han aadido y eliminado ciertos elementos que han dado forma a estos transportes hacindolos ms confortables, elegantes y ms seguros, al respecto de esto uno de los elementos de seguridad con que se cuenta es con el sistema de frenado, el cual representa un elemento vital para la seguridad de los ocupantes de todo vehculo, estos sistemas de frenado las define Rodriguez et al. (2019) como los frenos son un sistema de seguridad destinado a prevenir colisiones, por eso su eficiencia se puede ver afectada por el desgaste no homogneo del disco debido a frenados bruscos.

De igual manera, el sistema de frenado es el encargado de desacelerar y detener el avance de un vehculo (Limaico et al., 2022). Por otra parte, la misin del sistema de frenado es la de crear una fuerza regulada para reducir la velocidad o para detener un vehculo en movimiento, as como para tenerlo estacionado (Galindo et al., 2020).

En este sentido, es importante mencionar el recorrido historico que este importante sistema del vehiculo ha tenido durante el tiempo, Bauza (2018) lo describe de la siguiente manera:

Los frenos surgieron antes incluso que los coches, debido a que ya exista la necesidad de frenar, vehculos, los carruajes tirados por caballos, el mecanismo consista en una palanca de madera, que al ser accionada por el cochero rozaba sobre la rueda del carruaje. Desde entonces han sufrido diversas evoluciones hacindolos mucho ms eficientes.

         1901: Wilhelm Maybach disea el primer freno de tambor interno.

         1902: Louis Renault disea el modelo de freno de tambor usado hoy en da.

         1902: Ramson E. Olds disea un modelo de freno de tambor externo.

         1903: Se implanta el sistema de frenado en las cuatro ruedas en un Dutch Spyker 60/80.

         1903: Sistema de frenos asistidos por cmara de aire - Malcolm Lougheed (Lockheed) disea es sistema de frenos hidrulico por el que recibe 7 patentes entre 1917 y 1923.

         1926: Se le asigna la patente de un sistema de asistencia de frenada por vaco a General Motors Corporation

         1930: Los frenos hidrulicos se instauran como norma.

         1936: Bosch patenta el sistema de antibloqueo de frenos (ABS)

         1949: Crosley motors primer fabricante americano en montar frenos de disco.

         1960: Distintos fabricantes reemplazan los frenos de tambor a frenos de disco.

         1978: Bosch introduce un sistema electrnico de ABS, multicanal y para las cuatro ruedas.

         1984: Tevis introduce una segunda versin del sistema de ABS.

         1985: Distintos modelos de General Motors utilizan un asistente de frenada elctrico.

         1999: Distintas caractersticas se aaden al ABS de Tevis, entre las cuales se incluye el sistema de control de traccin, y control de estabilidad.

Ahora bien, la tecnologia ha realizado diferentes aportes al desarrollo de los vehiculos, entre esos por supuesto, avances en el sistema de frenado.

En torno a lo anterior, resulta conveniente conocer el funcionamiento del sistema de frenado de un vehiculo convencional, Acosta y Parejo (2019) lo mencionan asi:

El sistema de freno es el encargado de desacelerar y detener la progresin del vehculo. Al pisar el pedal de freno, se empuja el lquido que va por conductos a travs del circuito. La presin del fluido acciona los pistones que llevan al contacto la cara de las pastillas con las pistas del freno. La friccin entre las dos superficies reduce la velocidad de la rueda, y con ello la del vehculo.

La siguiente figura 1, ilustra el sistema de frenado convencional.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuente: Tomado de (Acosta y Parejo, 2019)

Figura 1: Componentes de un Sistema de Frenado

 

Segn Muoz y Calle (2020) mencionan que los sistemas de frenado deben poseer las siguientes caracteristicas:

         Seguridad: La seguridad es imprescindible para un vehculo, por lo cual es necesario que estos cuentes con dos tipo de freno, uno de servicio o de pie y el otro de mano, los cuales deben permitir disminuir la velocidad, detenerlo y mantenerlo en una inclinacin de hasta 18%, por lo cual este sistema deber contar con dos circuitos independientes en caso de que se presente alguna avera en una de las ruedas.

         Progresividad: Se trata de la fuerza que se ejecuta al pisar el pedal de freno, la cual debe ser proporcional para lograr la frenada deseada. Esto quiere decir que si se desea una menor distancia para el frenado, mayor ser la fuerza que se ejerza en el pedal del freno.

         Eficacia: Para que los frenos sean eficaces, la distancia de frenado debe ser razonable y sin perder la trayectoria, por lo que no se debera hacer mucho esfuerzo al pisar el pedal del freno.

         Regularidad: Los conductores de automviles deben saber el estado de su sistema de frenos, sin importar que tanto se usan.

De igual manera, Macias (2022) explica:

Existen dos tipos de sistemas de freno para automviles: de tambor y de disco, los cuales los dos sistemas se fundamentan en la fuerza de friccin producida por el contacto entre dos superficies, pero sin embargo, su funcionamiento es diferente. Por consiguiente, seala que los frenos de tambor cuentan con un cilindro que gira con el eje de la rueda, donde se encuentra un material de friccin. En el momento en que se presiona el pedal de freno, el pistn que se encuentra dentro del cilindro, empuja el material de friccin hasta el interior del tambor a travs de un sistema hidrulico, donde se crea una friccin precisa y minimizar la velocidad o la detencin total del automvil. Este sistema es usado generalmente en la parte trasera de los automviles. Con respecto a los frenos de disco, indican que son muy utilizados por la gran eficiencia que producen, estn constituidos por dos partes: la pinza que es la parte esttica y el disco que es la parte giratoria. En el momento en que lquido de frenos hace presin sobre los pistones de la pinza, las pastillas de frenos se ponen en contacto con el disco, lo cual genera la friccin para reducir la velocidad o detencin del automvil (p. 35).

 

Fuente: Tomado de (Macias, 2022)

Figura 2: Tipos de Frenos

 

Ahora bien, no solo existe este tipo de frenos, los cuales son los convencionales, dentro de estos se encuentran los frenos hidraulicos, los cuales la zapata se monta en el tambor mediante presin de lquido. La manipulacin de las palancas de los frenos el actuador enva fluido a compresin por la lnea de freno hasta el cilindro de la rueda el pistn de cada cilindro es desplazado hacia fuera presionando la zapata contra el tambor. Al soltar el pedal baja la presin del lquido el muelle de retraccin de la balata retira esta del tambor haciendo volver a su posicin inicial regresando el lquido del cilindro a la bomba(Chiroque, 2020).

Segn Coloma y Reyes (2021), el sistema de frenos hidrulicos contempla dos aspectos importantes: Sistema Hidrulico y Materiales de Friccin. Este sistema de frenos, presenta el siguiente principio de funcionamiento:

Su funcionamiento inicia cuando acciona el operador el pedal de freno el cual acta directamente sobre la bomba maestra, una vez que esto sucede, enva el lquido a presin a travs de las caeras o mangueras. El lquido de freno transmite en este proceso la fuerza del dispositivo de accin al freno de disco. Al soltar el pedal baja la presin del lquido, el sistema vuelve a su posicin inicial y el lquido del cilindro retorna a la bomba con el fin de incrementar la fuerza de frenado.

 

Fuente: (Coloma y Reyes, 2021)

Figura 3: Esquema del sistema de Frenos Hidraulicos

 

Ahora bien, los frenos hidraulicos tambien tienen la modalidad de electricos, los cuales sustituye lo que es lo hidrulico y tambin lo mecnico. Las UC, unidades de control y electrnicos se han unido con pinzas de freno en cada rueda, todo dato es enviado desde la unidad de control central con un recorrido de buses de intercambio; tambin otros sensores sumados en cada pinza adicionan la temperatura, la posicin del actuador y la fuerza de la pinza. Gracias al desarrollo de la tecnologa, la resistencia del sistema es de 90 m/s frente a los 300 m/s de los frenos hidrulicos comunes, y esto trabaja para la investigacin y el estudio de automviles semiautnomos y autnomos(Sierra, 2019).

 

Fuente: (Sierra, 2019)

Figura 4: Sistema de Frenos Electricos

 

Al respecto, el mismo autor Chiroque (2020) realiza una exposicion de los valores de desaceleracion para diferentes tipos de freno, lo cual es muy importante para determinar la evaluacion de la rentabilidad de los frenos convencionales y los frenos hidraulicos.

 

Figura 5: Valores de Desaceleracion Para Diferentes Tipos de Frenos

Fuente: Tomado de (Chiroque, 2020)

 

 

Conclusin

Los vehculos representan un importante y sobre todo necesario medio para el transporte no solo de personas para recorrer ciertas distancias, sino tambin para el traslado de materiales, insumos, alimentos entre otros, lo que facilita mucho el avance y desarrollo de la humanidad en todos los sentidos.

En torno a esto, y para garantizar un medio de transporte seguro, los fabricantes de los vehculos han incorporado los sistemas de frenos, los cuales existen desde antes de la invencin de los vehculos como tal.

Los sistemas de frenos tradicionales aportan gran robustez y efectividad a los vehculos, sin embargo, la tecnologa ha logrado reducir los riesgos o puntos dbiles que estos pudiesen haber presentado, por lo cual los sistemas de frenos hidrulicos elctricos reducen en gran medida lo elementos mecnicos con que cuentan los sistemas de frenos tradicionales.

 

Referencias

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7.      Galindo, J., Ramos, P., & Simeon, G. (2020). Implementacin de un nuevo sistema de frenos para mejorar la disponibilidad en camiones de bajo perfil de la empresa Doe Run Peru S. R. L. - Cobriza. Huancayo: Para optar el Grado Acadmico de Bachiller en Ingeniera Mecnica de la Universidad Continental. Recuperado el 19 de Noviembre de 2022, de https://repositorio.continental.edu.pe/bitstream/20.500.12394/8060/2/IV_FIN_111_TI_Galindo_Ramos_Simeon_2020.pdf

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2022 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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