BOMBA DE FRENO ( CILINDRO MAESTRO)

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BOMBA DE FRENO ( CILINDRO MAESTRO)
SEBASTIAN MOISIES VIAÑA ROSADO
LENER DAVID VIZCAINO CARO
DONCENTE
 ING FAINER CERPA OLIVERA
UNIVERSISDAD DE LA GUJAIRA 
FACULTAD DE INGENIERIA
RIOHACHA- LA GUAJIRA 
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN …………………………………………………………. 3
OBJETIVOS……………………………………………………………….. 4
 OBJETIVO GENERAL ……………………………………………….. 4
 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ………………………………………….. 4
MARCO TEÓRICO ……………………………………………………… 5
METODOLOGÍA ………………………………………………………… 10
RESUSLTADOS……………………………………………………………11
CONCLUSIÓN ……………………………………………………………. 12
BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………. 13
INTRODUCCION
El presente informe se tendrá en cuenta el siguiente tema, la ingeniería inversa o retro ingeniería, con base a esto se llevará a cabo un proceso de diseño teniendo en cuenta una recopilación de medidas. Así mismo se establecerá las diferentes piezas, y a su vez saber cómo interactúan las piezas entre ellas. Por otro lado, se observarán sus funciones y operaciones y su proceso de fabricación hasta obtener el objeto terminado. Por consiguiente, se escogió la bomba de frenado tipo tándem (cilindro maestro) que es un componente de los vehículos presente en el sistema de frenos, lo cual ayuda a frenar el vehículo en caso de emergencias, principalmente se encarga en convertir una fuerza mecánica en presión hidráulica, presurizando el líquido en todo el sistema. 
Palabras claves: ingeniería inversa, diseño, bombas de frenado, fuerza mecánica, presión hidráulica 
	
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
Desarrollar y replicar en la herramienta CAD la bomba de frenado (cilindro maestro), con el fin de analizar minuciosamente su estructura y funcionamiento para así conocer algún fallo y mejorarlo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
· consultar información en relación a la bomba de frenado (cilindro maestro).
· identificar los componentes de la bomba de frenado. 
· Diseñar en el programa CAD la bomba de frenado.
· Presentar los resultados mediante un informe.
 
MARCO TEÓRICO
 La bomba de frenado (cilindro maestro) fue un invento que revoluciono la manera de conducir, puesto que los sistemas de freno anterior a esta eran totalmente difíciles de tener, los sistemas anteriores necesitaban de mucha fuerza para frenar. Durante 1904, Frederick George Heath (Heath Hydraulic Brake Co., Ltd.), Redditch, Inglaterra diseñó e instaló un sistema de frenos hidráulicos (agua / glicerina) en un ciclo usando una palanca de manillar y un pistón. Obtuvo la patente GB190403651A por “Mejoras en frenos accionados hidráulicamente para ciclos y motores”, así como posteriormente por tuberías hidráulicas de caucho flexible mejoradas.
 En 1908, Ernest Walter Weight de Bristol, Inglaterra, ideó e instaló un sistema de frenado hidráulico (de aceite) en las cuatro ruedas en un automóvil. Lo patentó en Gran Bretaña (GB190800241A) en diciembre de 1908, luego en Europa y Estados Unidos y luego lo exhibió en el Salón del Automóvil de Londres de 1909. Su hermano, William Herbert Weight mejoró la patente (GB190921122A) y ambos fueron asignados a Weight Patent Automobile Brake Ltd. de 23 Bridge Street, Bristol cuando se estableció en 1909/10. 
 La compañía, que tenía una fábrica en Luckwell Lane, Bristol, instaló un sistema de frenado hidráulico en las cuatro ruedas en un chasis Metallurgique, equipado con una carrocería Hill and Boll, que se exhibió en el Salón del Automóvil de Londres de noviembre de 1910. Aunque más automóviles tenían el sistema de frenos instalado y la compañía se publicitó mucho, desapareció sin lograr el éxito que merecía.
· Malcolm Loughead (quien más tarde cambió la ortografía de su nombre a Lockheed) inventó los frenos hidráulicos, que luego patentaría en 1917. [2] [3] "Lockheed" es un término común para el líquido de frenos en Francia.
· Fred Duesenberg usó frenos hidráulicos de Lockheed Corporación en sus autos de carreras de 1914 [4] y su compañía automotriz, Duesenberg , fue la primera en usar la tecnología en el Modelo A de Duesenberg en 1921.
· Knox Motors Company de Springfield, MA estaba equipando sus tractores con frenos hidráulicos a partir de 1915. 
CONSTRUCCIÓN
La disposición más común de frenos hidráulicos para vehículos de pasajeros, motocicletas, Scooter y ciclomotores consiste en lo siguiente:
Pedal o palanca de freno
 Una varilla de empuje (también llamada varilla de accionamiento) Un conjunto de cilindro maestro que contiene un conjunto de pistón (compuesto por uno o dos pistones, un resorte de retorno, una serie de juntas / juntas tóricas y un depósito de fluido)
Líneas hidráulicas reforzadas
 Conjunto de pinza de freno que generalmente consta de uno o dos pistones huecos de aluminio o acero cromado (llamados pistones de pinza), un juego de pastillas de freno térmicamente conductoras y un rotor (también llamado disco de freno) o tambor unido a un eje. El sistema generalmente se llena con un líquido de frenos a base de glicol-éter (también se pueden usar otros líquidos).
Teniendo en cuenta lo anterior en una época, los vehículos de pasajeros solían utilizar frenos de tambor en las cuatro ruedas. Más tarde, se utilizaron frenos de disco para la parte delantera y frenos de tambor para la parte trasera. Sin embargo, los frenos de disco han demostrado una mejor disipación del calor y una mayor resistencia al "desvanecimiento" y, por lo tanto, son generalmente más seguros que los frenos de tambor. Por eso, los frenos de disco en las cuatro ruedas se han vuelto cada vez más populares, reemplazando a los tambores en todos los vehículos menos en los más básicos. Sin embargo, muchos diseños de vehículos de dos ruedas continúan empleando un freno de tambor para la rueda trasera. La siguiente descripción utiliza la terminología y configuración de un freno de disco simple.
Operación del sistema
En un sistema de frenos hidráulicos, cuando se presiona el pedal del freno, una varilla de empuje ejerce fuerza sobre el pistón (s) en el cilindro maestro, haciendo que el líquido del depósito de líquido de frenos fluya hacia una cámara de presión a través de un puerto de compensación. Esto da como resultado un aumento en la presión de todo el sistema hidráulico, forzando el fluido a través de las líneas hidráulicas hacia una o más pinzas donde actúa sobre uno o más pistones de pinza sellados por una o más juntas tóricas asentadas (que evitan la fuga del fluido). ).
 Luego, los pistones de la pinza de freno aplican fuerza a las pastillas de freno, empujándolas contra el rotor que gira, y la fricción entre las pastillas y el rotor hace que se genere un par de frenado, lo que ralentiza el vehículo. El calor generado por esta fricción se disipa a través de conductos de ventilación y canales en el rotor o se conduce a través de las almohadillas, que están hechas de materiales especiales tolerantes al calor, como kevlar o vidrio sinterizado. Alternativamente, en un freno de tambor, el líquido entra en un cilindro de rueda y presiona una o dos zapatas de freno contra el interior del tambor giratorio. Las zapatas de freno utilizan un material de fricción tolerante al calor similar al de las pastillas de los frenos de disco.
 La liberación posterior del pedal / palanca del freno permite que los resortes en el conjunto del cilindro maestro devuelvan el pistón maestro a su posición. Esta acción primero alivia la presión hidráulica en la pinza, luego aplica succión al pistón del freno en el conjunto de la pinza, moviéndolo de regreso a su alojamiento y permitiendo que las pastillas de freno suelten el rotor. El sistema de frenado hidráulico está diseñado como un sistema cerrado: a menos que haya una fuga en el sistema, el líquido de frenos no entra ni sale de él, ni el líquido se consume con el uso. Sin embargo, pueden producirse fugas por grietas en las juntas tóricas o por un pinchazo en la línea de freno. Se pueden formar grietas si se mezclan dos tipos de líquido de frenos o si el líquido de frenos se contamina con agua, alcohol,anticongelante o cualquier otro líquido. 
Un ejemplo de un sistema de freno hidráulico
 Los frenos hidráulicos transfieren energía para detener un objeto, normalmente un eje giratorio. En un sistema de frenos muy simple, con solo dos cilindros y un freno de disco, los cilindros podrían conectarse a través de tubos, con un pistón dentro de los cilindros. Los cilindros y tubos están llenos de aceite incompresible. Los dos cilindros tienen el mismo volumen, pero diferentes diámetros y, por lo tanto, diferentes áreas de sección transversal. El cilindro que usa el operador se llama cilindro maestro. El freno de disco giratorio estará adyacente al pistón con la sección transversal más grande. Suponga que el diámetro del cilindro maestro es la mitad del diámetro del cilindro esclavo, por lo que el cilindro maestro tiene una sección transversal cuatro veces menor. Ahora, si el pistón del cilindro maestro se empuja hacia abajo 40 mm, el pistón esclavo se moverá 10 mm. Si se aplican 10 newtons (N) de fuerza al pistón maestro, el pistón esclavo presionará con una fuerza de 40 N.
 Esta fuerza se puede aumentar aún más insertando una palanca conectada entre el pistón maestro, un pedal y un punto de pivote. Si la distancia del pedal al pivote es tres veces la distancia del pivote al pistón conectado, entonces multiplica la fuerza del pedal por un factor de 3, al presionar el pedal, de modo que 10 N se convierte en 30 N en el pistón maestro y 120 N en la pastilla de freno. Por el contrario, el pedal debe moverse tres veces hasta el pistón maestro. Si presionamos el pedal 120 mm hacia abajo, el pistón maestro se moverá 40 mm y el pistón esclavo moverá la pastilla de freno 10 mm.
Detalles de los componentes
(Para sistemas de frenos automotrices de servicio ligero típicos)
 En un automóvil de cuatro ruedas, el FMVSS Standard 105, 1976; requiere que el cilindro maestro se divida internamente en dos secciones, cada una de las cuales presuriza un circuito hidráulico separado. Cada sección suministra presión a un circuito. La combinación se conoce como cilindro maestro en tándem. Los vehículos de pasajeros suelen tener un sistema de frenos dividido delantero / trasero o un sistema de freno dividido en diagonal (el cilindro maestro de una motocicleta o scooter solo puede presurizar una sola unidad, que será el freno delantero).
 Un sistema dividido delantero / trasero utiliza una sección del cilindro maestro para presurizar los pistones de la pinza delantera y la otra sección para presurizar los pistones de la pinza trasera. En la mayoría de los países, la ley exige ahora un sistema de frenos de circuito dividido por razones de seguridad; si un circuito falla, el otro circuito aún puede detener el vehículo. Los sistemas de división diagonal se utilizaron inicialmente en los automóviles de American Motors en el año de producción de 1967. La parte delantera derecha y la trasera izquierda son servidas por un pistón accionador, mientras que la parte delantera izquierda y la trasera derecha son servidas, exclusivamente, por un segundo pistón accionador (ambos pistones presurizan sus respectivas líneas acopladas desde un solo pedal). Si alguno de los circuitos falla, el otro, con al menos un frenado de la rueda delantera (los frenos delanteros proporcionan la mayor parte de la fuerza de frenado, debido a la transferencia de peso), permanece intacto para detener el vehículo dañado mecánicamente. En la década de 1970, los sistemas divididos en diagonal se habían vuelto comunes entre los automóviles vendidos en los Estados Unidos. Este sistema se desarrolló con el diseño de suspensión de los automóviles con tracción delantera para mantener un mejor control y estabilidad durante una falla del sistema.
 La función de una bomba de freno marca de autos (Kia) nos habla sobre principios de la hidráulica en la bomba de freno El principio detrás de cualquier sistema hidráulico es simple: las fuerzas que se aplican en un punto se transmiten a otro punto por medio de un fluido incompresible. En frenos, se denomina «líquido de frenos». Como es común en hidráulica, la fuerza inicial que se aplica para operar el sistema se multiplica en el proceso. La cantidad de multiplicación se puede encontrar comparando los tamaños de los pistones en cada extremo.
 En los sistemas de frenos, por ejemplo, el pistón que impulsa el líquido es más pequeño que los pistones que operan las pastillas de freno, por lo que la fuerza se multiplica y ayuda a frenar de manera más fácil y eficiente. Otra característica resaltante de la hidráulica es que las tuberías que contienen el fluido pueden ser de cualquier tamaño, longitud o forma, lo que permite que las líneas se alimenten casi en cualquier lugar.
METODOLOGÍA
 En el presente informe tiene una metodología de tipo experimental se manipulará y observará la bomba de freno su efecto sobre los frenos hidráulicos y conocer su funcionamiento apoyado en lo aprendido en la clase de diseño en las herramientas CAD, a partir de modelos de bombas de freno ya existentes, enfocándonos en ingeniería inversa, se implementará propuesta por Robert L Norton en su libro de “diseño de maquinaria” tomando el diseño de una bomba de freno tipo tándem que posee dos cámaras de hidráulica separadas haciendo efecto de dos sistema, Para mejorar distribución de frenado cada circuito que se encarga de las llantas delanteras y el otro las llantas traseras esto quiere decir cabe de señalar que si un circuitos falla el vehículo todavía se puede detener, que se puede ver también afectada las distancia de frenado haciendo ver que este tipo de cilindro maestro es mucho más seguro para evitar un siniestro vial.
RESULTADOS
CONCLUSIÓN
 Es necesario concluir diciendo que este informe va con el fin de afianzar técnicas de diseño en herramientas CAD para el desarrollo de prototipos o de elementos de maquinarias que se encuentran en el mercado para hacer uso de modificación en el diseño del elemento, como se ha dicho anterior mente se hizo énfasis en la bomba de freno (cilindro maestro) que se puede decir que esta pieza es fundamental en el sistema de freno, ayudando a detener el vehículo exitosamente hay que mencionar que también existen dos tipos de bombas de freno (cilindro maestro) cilindro maestro sencillo y cilindro maestro doble(tándem) puesto que el cilindro maestro escogido fue tipo (tándem) teniendo en cuenta que posee dos cámaras hidráulicas que están separadas que se crea dos circuitos hidráulicos de frenado independientes para así logra una mejor distribución del frenado cabe de resaltar que este tipo de cilindro es mucho más seguro que el anterior de mencionar por su diseño de doble circuito puesto si uno falla uno queda funcional aumentando la distancia de frenado. 
Bibliografía.
https://www.motoryracing.com/pruebas/noticias/los-frenos-y-su-evolucion/ 
https://www.pruebaderuta.com/bomba-de-frenos-o-cilindro-maestro.php 
https://hmong.es/wiki/Hydraulic_brakes 
https://www.kia.com/pe/util/news/-como-funciona-un-freno-hidraulico-.html 
https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/7785721.pdf 
 
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	Sheet1
	Vista de dibujo1
	Vista de dibujo5
	Vista de dibujo6
	Vista de dibujo7
PLANO_ARANDELA_
P1_P2.pdf
 
12
,9
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,9
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,0
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ARANDELA P1
 R0
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 3
,8
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8,
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11
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0,
02
° 
 2
,5
0 2
,7
5 
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13
,3
0 
 
12
,3
0 
 8,00 
ARANDELA P2
A A
B B
C C
D D
E E
F F
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
CLIENTE UNIDADES PROYECTO
PARTE
A3
FORMATO REVISION
MATERIAL
HOJA 1
ESCALA
1:1
FAINER CERPA
mm INGENIERIA INVERSA 
mm
ACERO
ARANDELA P1- P2
	Sheet1
	Vista de dibujo1
	Vista de dibujo2
	Vista de dibujo3
	Vista de dibujo5
	Vista de dibujo10
	Vista de dibujo11
PISTON_2.pdf
 5
5,
40
 
 5
,8
0 
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5°
 
 2
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5°
 
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,0
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 45° 
 1
2,
80
 1
1,
80
 
 11,10 
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 8,00 
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10
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7,
90
 
 
23
,8
0 
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12,
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A A
B B
C C
D D
E E
F F
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
CLIENTE UNIDADES PROYECTO
PARTE
A3
FORMATO REVISION
MATERIAL
HOJA 1
ESCALA
2:1
FAINER CERPA
mm INGENIERIA INVERSA 
mm
ALUMINIO
PISTON 2
	Sheet1
	Vista de dibujo1
	Vista de dibujo2
	Vista de dibujo3
	Vista de dibujo4
ENSAMBLE__DE_BO
MBA_DE_FRENO1.pdf
EMSAMBLE
A A
B B
C C
D D
E E
F F
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
CLIENTE UNIDADES PROYECTO
PARTE
A3
FORMATO REVISION
MATERIAL
HOJA 1
ESCALA
1:1
FAINER CERPA
mm INGENIERIA INVERSA 
mm
VARIADO
	Sheet1
	Vista de dibujo1
ENSAMBLE__DE_BO
MBA_DE_FRENO.pdf
ALUMINIO
ACERO
PLASTICO
ALUMINIO
ALUMINIO
ACERO
ACERO
COBRE
PLASTICO
CAUCHO
BRONCE
CAUCHO
CAUCHO
CAUCHO
ACERO
ACERO
ACERO
ACERO
ACERO
9
20
3
14
8
18
11
19
7
16
10
5
13
2
6
15
4
12
21
1
17
22
BRONCE
ACERO
ACERO
ITEM NO. PART NUMBER DESCRIPTION QTY.
1 BLOQUE_BOMBA 1
2 CONO 1
3 ENVASE 1
4 PISTON_1 1
5 PISTON_2 1
6 RESORTE_1 1
7 RESORTE_2 1
8 T_REPARTIDORA 1
9 TAPA_ENVASE 1
10 ANILLO-RETENEDOR 2
11 TUBERIA_1 1
12 RETENEDOR_P1 1
13 RETENEDOR_P2 1
14 SOPORTE_DEL_DEPOSITO 2
15 ARANDELA_DE_MUELLE 1
16 ARANDELA_P2 1
17 TORNILLO_1 1
18 TRORNILLO_T1 2
19 TORNILLO_B1 2
20 TUBERIA_2T 1
21 ANILLO_SEGURIDAD 1
22 TORNILLO_PRISIONERO 1
A A
B B
C C
D D
E E
F F
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
CLIENTE UNIDADES PROYECTO
PARTE
A3
FORMATO REVISION
MATERIAL
HOJA 1
ESCALA
1:2
FAINER CERPA
mm INGENIERIA INVERSA 
mm
VISTA EXPLOCIONADA
VARIADO
	Sheet1
	Vista de dibujo4
ANILLO_RETENEDO
R_Y-SOPORTE DEL DEPOSITO.pdf
 5
,0
0 
 3
,4
0 
 
23
,9
0 
 
10
,0
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13
,5
0 
 
22
,0
0 
ANILLO RETENEDOR
 
30
,0
0 
 
28
,4
0 
 R
0,
80
 
 
12
,2
0 
 
20
,0
0 
 
16
,0
0 
 6
,0
0 
 3
,4
0 
 1
2,
00
 
 R1,50 
 4
5°
 
 2
,0
0 
 8
,5
0 
SOPRTE DEL DEPOSITO
A A
B B
C C
D D
E E
F F
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
CLIENTE UNIDADES PROYECTO
PARTE
A3
FORMATOREVISION
MATERIAL
HOJA 1
ESCALA
3:1
FAINER CERPA
mm INGENIERIA INVERSA 
mm
CAUCHO
SOPORTE_DEPOSITPO
	Sheet1
	Vista de dibujo1
	Vista de dibujo2
	Vista de dibujo5
	Vista de dibujo6
	Vista de dibujo7
	Vista de dibujo8
PLANO_TORNILLO_
B1_T1.pdf
 5
,1
0 
 1
5,
10
 
 0
,3
17
5 
 0
,0
79
4 
 6
0°
 
 0,1719 
 R0,50 
5,30 19,50
 1
0,
10
 
 
9,
70
 
 
5,
30
 
 5
,1
0 
 1
5,
10
 
5,30 20,20
 1
0,
60
 
 
10
,4
0 
 
5,
30
 
A A
B B
C C
D D
E E
F F
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
CLIENTE UNIDADES PROYECTO
PARTE
A3
FORMATO REVISION
MATERIAL
HOJA 1
ESCALA
5:1
FAINER CERPA
mm INGENIERIA INVERSA 
mm
TORNILLO B1 Y T1
BRONCE
	Sheet1
	Vista de dibujo1
	Vista de dibujo2
	Vista de dibujo3
	Vista de dibujo4
	Vista de dibujo5
	Vista de dibujo6
	Vista de dibujo7