INSTITUTO DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICO PÚBLICO R.M Nº 1477-91-ED “MISIONEROS MONFORTIANOS”

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INSTITUT
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INSTITUTO DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICO PÚBLICO
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“MISIONEROS MONFORTIANOS”
R.M Nº 1477-91-ED
ON
CHACLACAYO
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RT
OS
MONFO
I. DATOS INFORMATIVOS
1.1. DIRECTOR
1.2. ÁREA
: LIC. PEREZ CORDOVA, Gustavo Luís.
: laboratorio de mecanismos
1.3. ESPECIALIDAD
: Mecánica automotriz
1.4. GRADO SECCION
: 2 do
1.5. HORAS SEMANALES : 4 horas de teoría
: 4 horas de práctica
II. NOMBRE DE LA ACTIVIDA
: “calculo técnico sobre la distancia de
Frenado”.
III. APRENDIZAJE ESPERADO
· Identificar, reconocer y aprender el uso de las técnicas de unión o
articulaciones.
· medir los diferentes tipos de ángulos o cotas direccionales correctamente.
IV. TEMA TRANSVERSAL
:”la globalización”.
V. ESTRATEGIA METODOLOGICA.
MOMENTOS
INICIO
ACTIVIDADES
-despertar en interés del estudiante
contándole una anécdota.
-Formar grupo de trabajo
-Se entrega las separatas con
contenido de información.
-¿Qué tipos de fuerzas coactantes
existen?
RECURSOS
-cuaderno
-pizarra
-lapicero
-mota
-plumones
-dibujos
-separatas
TIEMPO
PROCESO
FINAL
- Concepto del cálculo de frenada
- principio de funcionamiento
- fuerzas y momentos que actúan en el
proceso de frenado
A. Fuerza de frenado
B. Resistencia a la rodadura
C. Acciones aerodinámicas
D. Resistencia del motor y
transmisión
E. Condiciones impuestas por la
adherencia
F. Reparto óptimo de las fuerzas
de frenado
- repartos de cargas en el vehículo
-Evaluación de las muestras que
realizo en las prácticas y sustentación
de los procedimientos que realizo.
-Intercambio de ideas.
-Papelotes
-Plumones
-Tornillos
-Tuercas
-Destornillador
-multimedia
-Cuaderno de
trabajo
-Papelotes
-Folder de
practica
VI. EVALUACION
INDICADORES
-Habilidad y destreza del uso
correcto de las herramientas
-identifica los diferentes tipos
de ángulos direccionales.
-Aplica
las
normas
de
seguridad e higiene.
TECNICAS
-Exposición.
-Evaluación.
-auto Evaluación de
actitudes.
INSTRUMENTOS
-lista de cotejo.
-Ficha de evaluación.
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INSTITUTO DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICO PÚBLICO
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“MISIONEROS MONFORTIANOS”
R.M Nº 1477-91-ED
ON
CHACLACAYO
ER
RT
OS
MONFO
HOJA DE INFORMACIÓN
I.- DATOS INFORMATIVOS:
1.1. DIRECTOR
1.2. ÁREA
: LIC. PEREZ CORDOVA, Gustavo Luís.
: laboratorio de mecanismos
1.3. ESPECIALIDAD
: Mecánica automotriz
1.4. GRADO SECCION
: 2 do
1.5. HORAS SEMANALES : 4 horas de teoría
: 4 horas de práctica
1.6. DOCENTES RESPONSABLES: Quispe llamocca jimmy
II.- TEMA
” calculo técnico sobre la distancia de frenado “
III.-OBJETIVOS


Diagnosticar y explicar el funcionamiento general de la distancia del
frenado.
Describir y demostrar adecuadamente los diferentes componentes que
forman la parte del sistema de frenos y su eficacia de frenado.
IV.-DESARROLLO DEL TEMA
4.1 CONCEPTO DEL CALCULO DE FRENADA.
Uno de los sistemas fundamentales de todo vehículo automóvil es el que le confiere
la capacidad a reducir su velocidad incluso llegando a detenerlo sí así lo decide el
conductor. Dicho sistema es el sistema de freno.
4.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El principio de funcionamiento de un sistema de frenado es la reducción de la
energía cinética y/o potencial para transformarla en energía calorífica. Con esta
transformación de energía se consigue la reducción de la velocidad del vehículo.
Consideramos los vehículos como cuerpos rígidos, no dotados, por tanto, de
suspensiones. Así mismo, se considerará que el movimiento se produce en línea
recta y sin acciones laterales, por lo que el análisis de los esfuerzos y movimientos
asociados al proceso los estudiaremos a lo largo de este capítulo.
4.3. FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN EN ELPROCESO DE FRENADO.
Veremos a continuación los diferentes esfuerzos que intervienen durante el
proceso de frenado, algunos de ellos nos podrían parecer irrelevantes, pero
veremos que son de vital importancia dependiendo del tipo de conducción que
realicemos.
G. FUERZA DE FRENADO
Las principales fuerzas retardadoras del vehículo en el proceso de frenado
son las que se desarrollan en la superficie de las ruedas como consecuencia
de su contacto con la calzada, al serles aplicados pares que se oponen a su
movimiento, es decir, las fuerzas de frenado.
H. RESISTENCIA A LA RODADURA
La resistencia a la rodadura así como la resistencia aerodinámica del
vehículo intervienen como fuerzas retardadoras en el proceso de frenado.
Aunque su influencia es pequeña frente a la fuerza de frenado, pero aún así
ayudan durante el proceso de deceleración. La resistencia a la rodadura,
fundamentalmente está compuesta por la fricción neumático – suelo y
perdidas mecánicas en el sistema de transmisiones. Su valor es
generalmente pequeño en comparación con las otras fuerzas en juego. El
valor de la resistencia a la rodadura crece casi proporcionalmente a la
velocidad.
I. ACCIONES AERODINÁMICAS
Las fuerzas aerodinámicas al avance solo tienen interés como fuerza
retardadora a altas velocidades. A velocidades moderadas o bajas pueden
despreciarse frente al valor de la fuerza de frenado.
Las fuerzas aerodinámicas son importantes a altas velocidades ya que su
valor aumenta con el cuadrado de la velocidad que el vehículo lleve. Es decir
que cuando doblamos la velocidad de un vehículo, por ejemplo de 80 km/h
a 160 km/h la resistencia aerodinámica al avance, por ejemplo 40 Kg. se
multiplica por cuatro siendo necesario un empuje de 160 Kg. En la siguiente
tabla vemos como crecen las fuerzas aerodinámicas y de rodadura así como
la potencia necesaria que debe tener el vehículo para superarlas.
Velocidad
(Km/h)
40
80
120
160
200
Resistencia
Aerodinámica
(Kg)
5.3
21.6
48.6
86.3
135.0
Resistencia
a la
Rodadura
(Kg)
10.0
14.0
19.0
26.0
32.0
Resistencia
Total (Kg)
15.3
35.6
67.6
112.4
167.0
Potencia
necesaria
(CV)
2.3
10.7
30.6
67.9
126.2
J. RESISTENCIA DEL MOTOR Y TRANSMISIÓN
La resistencia que ofrece el motor constituye, en muchos casos, un factor
importante en el proceso de frenado. La potencia, como el par resistente,
que ofrece el motor en procesos de frenado en los que permanece
conectado a las ruedas a través de la transmisión, es importante cuando
gira a un gran número de revoluciones y disminuye con la velocidad, hasta
hacerse pequeño en el último intervalo de un proceso de frenado.
4.4. CONDICIONES IMPUESTAS POR LA ADHERENCIA
El bloqueo de las ruedas de un eje produce efectos negativos, ya que en una
situación de bloqueo, el coeficiente de fricción entre el neumático y la calzada
adquiere un valor inferior al de máxima adherencia (m=0,75), lo cual produce el
deslizamiento del neumático sobre la calzada. En consecuencia, cuando las ruedas
se bloquean, disminuye el valor de la fuerza de frenado respecto a la máxima
fuerza potencial que puede obtenerse en condiciones de rodadura previas al
bloqueo de las ruedas, ya que el coeficiente de fricción rueda / suelo cae a valores
muy bajos del orden de m=0,2 o inferior en pavimentos mojados.
Si el eje que se bloquea es el trasero la adherencia de las ruedas de dicho eje con el
suelo disminuye fuertemente como se ha visto antes, por lo que cualquier
inestabilidad puede provocar el giro del vehículo sobre su eje haciendo perder
totalmente la estabilidad direccional. Es decir, si en una situación de conducción
normal nosotros tiramos con violencia del freno de mano, hasta llegar a bloquear
los neumáticos, el vehículo tenderá a derrapar de la parte trasera hasta situarse a
contra dirección.
Si las ruedas que se bloquean son las del eje delantero, las fuerzas de inercia
aplicadas al centro de gravedad y las de rozamiento o adherencia en las ruedas,
proporcionan un momento de guiñada que disminuye con el valor de la
perturbación lateral. Esto provoca que el sistema sea estable, es decir, las fuerzas
tienden a hacer que el vehículo recupere su posición longitudinal. En esta situación
se origina una cierta pérdida de control direccional, menos grave, en términos
generales, que la inestabilidad provocada por el bloqueo del eje trasero y el
vehículo, tiende en principio a seguir una trayectoria recta sin obedecer a la
dirección del mismo.
4.5. REPARTO ÓPTIMO DE LAS FUERZAS DE FRENADO.
Cuando el vehículo se encuentra estático, la masa del vehículo se reparte entre el
eje delantero y el eje trasero, con valores que el diseño del vehículo ha provisto.
Casi todos los vehículos comerciales de nuestros días, son ligeramente más
pesados en la zona delantera que en la trasera. Ya que, no solo, el motor está
ubicado en la parte delantera, sino que además al traccionar en ese mismo eje, caja
de cambio, diferencial, las transmisiones, etc. se encuentran en el eje delantero.
4.6 CONSECUENCIAS DEL FRENADO
Si al vehículo en movimiento se le aplica una fuerza igual y de sentido contrario a
la fuerza que produce el movimiento, se origina en él una aceleración negativa o
deceleración que llega a anular el movimiento ya que, para detener el vehículo, hay
que anular el trabajo desarrollado absorbiendo la energía cinética producida en el
movimiento; es decir, se debe aplicar una fuerza de frenado (Ff) que anule la fuerza
de impulsión (Fi).
4.7. REPARTO DE FRENADA
Considerando que tenemos en las cuatro ruedas el mismo grado de adherencia, la
fuerza de frenado se distribuye por igual entre las ruedas delanteras y las traseras
en función del peso que soportan. En el reparto de la fuerza de frenado hay que
tener en cuenta que, en el momento de frenado y por efecto de la inercia, aparece
una fuerza (F) que aplicada al centro de gravedad del vehículo (C.G), desplaza el
conjunto de elementos suspendidos (peso total del vehículo) hacia adelante. Este
efecto obliga a modificar las cargas sobre los ejes, ya que parte del peso se desplaza
de las ruedas traseras a las delanteras, con lo cual aumenta la adherencia de éstas
al suelo, debiendose aplicar, por tanto, una mayor fuerza de frenado a las ruedas
delanteras.
El peso transferido (Pt) en función de la fuerza (F), denominado carga dinámica,
que depende del peso del vehículo y de la velocidad de desplazamiento, origina, en
el momento de frenado, una inclinación del vehículo cuyo ángulo (ß) depende de la
situación del centro de gravedad y de la distancia entre ejes, así como de las
características de flexibilidad en la suspensión de sus ejes.
4.8 REPARTOS DE CARGAS EN EL VEHÍCULO
El reparto de cargas sobre los ejes del vehículo, según la posición del grupo
motopropulsor, suele estar comprendido entre los siguientes valores:
a. Motor delantero y propulsión trasera: el 50% para cada eje
b. Motor y tracción delantera: el 60% en el eje delantero y 40% en el trasero
c. Motor y propulsión traseros: el 40% en el eje delantero y el 60% en el
trasero
4.8. Distancia de parada
Se llama distancia de parada, al espacio recorrido por el vehículo desde que se
accionan los frenos hasta que se detiene por completo. Esta distancia depende de
la fuerza de frenado, grado de adherencia al suelo en ese momento, velocidad del
vehículo, fuerza y dirección del viento, etc., factores todos ellos variables y muy
difíciles de determinar que no permitirán calcular con exactitud el valor de la
distancia de parada.
La distancia de parada de los vehículos suele calcularse por medio de una fórmula
simplificada; en esta fórmula no se tiene en cuenta la resistencia del viento, se
considera que los neumáticos están en buen estado y se aplica la máxima fuerza de
frenado.
D
V2
e
254
= distancia de parada en metros
= velocidad en Km/h
= porcentaje de eficacia de los frenos
= constante para que para que las distancias vengan expresadas en metros
Dando valores a esta fórmula, con una eficacia de frenada conocida, se puede
representar en una gráfica como la siguiente, la distancia de parada en función de
la velocidad del vehículo. Como se puede apreciar la distancia de parada no crece
proporcionalmente a la velocidad, ya que, a 50 km/h le corresponderían 12 metros
de distancia de parada y sin embargo al doble de velocidad (100 km/h) le
corresponderían 47 m.
V.-.BIBLIOGRAFÍA:
 Manual Shilton.
 Manual Técnico del Automóvil
 Chasis y carrocería del Automóvil
GTZ
William H.Crouse.2da




Toyota
Ceac
Lic. Pérez Córdova, Gustavo L.
Internet
Edición.
Edit. Marcombo
Manual de Entrenamiento
Manual de Técnicos
Guía didáctica
WWW.MECANICA Virtual
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HOJA DE OPERACIONES
I. DATOS INFORMATIVOS
1.1. DIRECTOR
1.2. ÁREA
: LIC. PEREZ CORDOVA, Gustavo Luís.
: laboratorio de mecanismos
1.3. ESPECIALIDAD
: Mecánica automotriz
1.4. GRADO SECCION
: 2 do
1.5. HORAS SEMANALES : 4 horas de teoría
: 4 horas de práctica
1.6. DOCENTES RESPONSABLES: Quispe llamocca jimmy
II.- TEMA:
“CALCULANDO LAS FUERZAS DE FRENADA”
III.- ELEMENTOS DE TRABAJO.
3.1.- Herramientas.
 Un automóvil
 Cinta métrica
 Regla preferiblemente grande
 Los dinamómetros
3.2.- Materiales fungibles.

Franela.

Grasa.

lubricante.

Combustible.

Lijas.

Liquido de freno
IV.- PROCESO OPERACIONAL.
Recordemos siempre esto
F  ma
m
F
a
a
F
m
Donde
F = fuerza
A = aceleración
M = masa
El peso de un cuerpo (P) es igual al producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g).
P  m g
Nota: para decir que la fuerza está medida en Newton, la unidad de masa tiene que ser el kg y
la de la aceleración el m/s2
Ejercicios
1. Un coche de 1200 kg acelera a razón de 0’8 m/s2. Calcula la fuerza ejercida por el motor
del coche.
M = 1200 kg
F = --A = 0’8 m/s2
F  m  a entonces F = 1200 kg x 0’8 m/s2
F= 960kg m/s2
2. Calcula la masa de un cuerpo sabiendo que una fuerza de 90 N le imprime una aceleración
de 3 m/s2.
M = kg
F = 90 N
A = 3 m/s2
F  ma
entonces 90N = M · 3 m/s
270kg =M
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Evaluación escrita de mecánica automotriz.
Nombre y apellido: ………………………………………………….
Sección: ………………. Promoción:………….. Fecha:……………
Preguntas.
a. Un móvil de 120 kg es movido por un motor con una fuerza de 600 N.
Calcula la aceleración que adquirirá.
b. Un coche de 1200 kg que parte del reposo, tarda 20 s en alcanzar una
velocidad de 100 m/s. Calcular la fuerza ejercida por el motor.
c. La fuerza ejercida por los gases de escape de un avión a reacción es de
12000 N. Sabiendo que la masa del mismo es de 3000 kg, averigua el tiempo
necesario que tiene que suministrar la fuerza de los gases para que el avión
aumente su velocidad de 900 a 1300 m/s.
d. A un cuerpo de 150 kg se le aplica una fuerza de 600 N.
a) Calcula la aceleración que se le comunica.
b) Calcula la velocidad que poseerá si le aplicamos la fuerza durante 8s.
c) Calcula el espacio recorrido en ese tiempo.
Un ciclista de 100 kg de masa, que marcha a 40 m/s, ve un semáforo en rojo. Si
dispone de 5 s para frenar y detenerse en el semáforo, calcula la fuerza aplicada
con los frenos para conseguirlo.
Un automóvil de 1000 kg que lleva una velocidad de 40 m/s, acelera
uniformemente y alcanza la velocidad de 100 m/s al cabo de 10 s.
a. ¿Cuál ha sido la aceleración del automóvil?
b. ¿Qué fuerza ha ejercido el motor?
Un coche de 1200 Kg arranca con aceleración de 0’4 m/s2.
a. ¿Qué fuerza experimenta el motor del coche?
b. Al cabo de 25 s, ¿qué velocidad posee?
A un cuerpo de 10 kg de masa le aplicamos una fuerza de 5 N.
c. Hallar la aceleración que se le comunica.
d. Si la fuerza actúa durante 5 s, ¿qué velocidad tiene a
los 5 s?
Un coche de 3500 kg de masa, que circula con una velocidad de 70 m/s se detiene
en 5 s. Calcula la fuerza que ejercen los frenos.
¿Qué fuerza de frenado es necesario aplicar a un coche de 850 Kg que va a 24 m/s
para que se detenga en 6 s? ¿Qué espacio recorre durante el frenado?