Ingeniero

Universidad Nacional de Rosario
Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
Escuela de Ingeniería Mecánica





Asignatura: Ingeniería Mecánica



Trabajo Integrador




Realizado por: López, Diego Ignacio
Legajo: L-2753/7



Docentes:
Ing. Roberto Mas
Ing. Guillermo Rodríguez
Ing. Alexis Bregant




Año 2012Análisis
El sistema pone en juego principios y leyes físicas para lograr su objetivo. Más adelante analizaremos en detalle cada uno de ellos, pero a fines introductorios, presentamos una breve descripción del sistema de freno a disco.

“Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresassobre él”. Así lo estableció Newton en lo que se conoce como su primera ley, y es en eso en lo que se basará nuestro análisis. El objetivo del sistema de freno a disco, es desacelerar (hasta, posiblemente, dejar en reposo) un cuerpo en movimiento. Sólo lograremos esto mediante la aplicación de una fuerza que sea ejercida en dirección opuesta a aquella que mueve a nuestro objeto. Es por ello que nosvaldremos del rozamiento para poder lograr la desaceleración deseada; debemos utilizarlo para transformar la energía cinética que porta el cuerpo en energía calórica. Pero, ¿cómo controlarlo? ¿Cómo lograr que la fuerza de rozamiento (comúnmente invariable) se aplique en mayor o menor medida, según sea deseado? Se deberá aplicar presión –en todo momento controlada- en ambos lados de la rueda paraque ésta sufra el rozamiento y libere la energía que porta, transformada en energía calórica.

En profundidad, vemos que nuestro sistema consta de tres momentos fundamentales, desde que se aplica la fuerza, pasando por la transmisión y multiplicación de la misma, hasta que se ejerce sobre la superficie deseada. Según Pascal, la presión ejercida sobre un fluido dentro de un recipiente, setraducirá en igual intensidad en todas direcciones y puntos. Bien, ¿qué sucedería si pudiéramos controlar esa dirección y ese punto donde se traducirá la presión ejercida? Seguramente, lograríamos obtener la misma fuerza, pero en un lugar distinto del que fue aplicada. Sin embargo, si se amplía la cantidad de “puntos” donde la presión se verá transmitida, multiplicaríamos la fuerza ejercida, ya que setraducirá en igual magnitud. Con este sistema, no sólo lograremos multiplicar la fuerza, sino también podremos “transportarla”. Y, ya que “el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”, podremos con esa fuerza, y el rozamiento, desacelerar nuestro cuerpo.

Partiendo de esa base, vemos que nuestrosistema está compuesto por un cilindro maestro (detrás del pedal), que contiene un líquido. Unido a este cilindro, se ubican cables que se dirigen hacia las ruedas, transportando este líquido. En el extremo de cada cable, se ubica la mordaza. Ésta tiene la función de dividir la fuerza en dos partes, y dirigir cada parte hacia dos pastillas de freno. Cómo la superficie del extremo de la mordaza (dedonde las pastillas recibirán la fuerza) es mayor que la del cilindro maestro, la fuerza será mayor también. Las pastillas, debido a la fuerza recibida desde la mordaza, se desplazarán y se pegarán al disco, generando fricción. El coeficiente de fricción entre el material de las pastillas, y aquel del disco, es sumamente alto, por lo que la fuerza de rozamiento será mayor que, por ejemplo, la de larueda con la calle. Así, logramos que la energía cinética que portaban las ruedas, se transforme en calor y el cuerpo pierda velocidad.

Así pues, vemos que todo el sistema se opera desde el pedal, logrando la facilidad y comodidad de uso. Más aún, la fuerza que se ejerce puede ser controlada (existiendo un máximo posible), esta fuerza se transmitirá y multiplicará llegando al disco (lo que...