Diseño y construcción de un banco de pruebas térmicos para discos de freno

La seguridad de las personas sin duda alguna debe ser el objetivo principal que debe primar en cualquier diseño, siendo los vehículos las máquinas más usadas por las personas, los sistemas que conforman los vehículos deben cumplir y ser diseñados para brindar la mayor seguridad posible. Por tanto el presente trabajo de investigación ha desarrollado el estudio y el análisis del comportamiento de un importantísimo sistema del vehículo como lo es el sistema de frenos centrando su estudio principal en los discos de freno, siendo los mismos encargados de disminuir al mínimo la velocidad del vehículo. Se ha tratado de identificar y revisar cada uno de los problemas que se presentan en su diseño, así como las mejoras que se han desarrollado hasta la actualidad. Por esto se presenta como objetivo principal de la presente tesis, el estudio del comportamiento térmico de los discos de freno, el estudio y desarrollo del análisis, se realizará mediante el diseño, construcción y pruebas de un Banco de Pruebas térmicas, en el cual los discos podrán ser sometidos a distintos procesos de frenado, pudiendo ser estos, excesivos o graduales, tratando de simular lo máximo a la realidad en un vehículo, el banco se encontrará dotado de cuatro sensores, que brindarán la información para el análisis, siendo estos un sensor de temperatura de discos de freno, un sensor de temperatura de las pastillas, un sensor de velocidad de giro del motor, y un sensor que simulará a través del desplazamiento la aplicación de una fuerza de frenado. El estudio se desarrollará en tres discos, un disco macizo, un disco hiper-ventilado y un disco hiper-ventilado con perforaciones en configuración de cruz, teniendo en cada brazo de la cruz dos perforaciones de 6mm, las pruebas que se desarrollarán y se generan en los mismos serán idénticas; teniendo como objetivo el de identificar las diferencias de comportamiento de evacuación de temperaturas entre ellos. Los valores sensados serán comunicados a la computadora, por medio de una tarjeta de adquisición de datos, que por configuración serial se comunicará con la PC, a una velocidad de transmisión de 9600 baudios, los valores se presentarán en una pantalla gráfica desarrollada en el programa LabVIEW, los datos se registrarán de forma constante a una velocidad de transferencia de 50 milisegundos. Los datos de temperatura de disco y pastilla se presentarán en una gráfica con una escala máxima de 300OC. De la misma manera se desarrollará un modelo matemático que definirá el comportamiento del disco en el banco, tomando para esto diferentes suposiciones con la finalidad de disminuir la complicación del mismo. El modelo tendrá la posibilidad de ser contrastado en la experimentación en el desarrollo de las pruebas, se realizará un análisis multidimensional con la finalidad de aproximarse en gran medida a la realidad. El modelo matemático considera la transmisión de calor en régimen transitorio a través del disco, mediante los mecanismos combinados de conducción y acumulación de calor así como intercambio de calor al medio circundante (convección). Las pruebas desarrolladas y su proceso se han realizado para que sean aplicadas en su posterioridad por estudiantes