Análisis termodinámico de un disco de freno automotriz con pilares de ventilación tipo NACA 66-209

Abstract

Introducción: El sistema de frenado de un automóvil debe trabajar en forma segura y predecible en cualquier circunstancia, lo cual implica disponer de un nivel estable de fricción, en cualquier condición de temperatura, humedad y salinidad del medio ambiente. Para un correcto diseño y operación de los discos de freno, es necesario considerar diferentes aspectos, tales como la geometría, el tipo de material, la resistencia mecánica, la temperatura máxima, la deformación térmica, la resistencia al agrietamiento, entre otros. Objetivo: En el presente trabajo se realizó el análisis del sistema de freno a partir del pedal como inicio de los cálculos de cinética y dinámica de los elementos constitutivos y de esta manera simular el comportamiento de un freno automotriz con pilares de ventilación tipo NACA 66-209. Metodología: El desarrollo de la investigación se llevó a cabo mediante la ejecución de un Análisis de Elementos Finitos (FEA) con la ayuda del Software SolidWorks Simulation, donde se llevó a cabo el modelo geométrico del disco con la finalidad de identificar los elementos sometidos a máximas variaciones de temperatura. Resultados: Los resultados obtenidos demuestran que con los cálculos matemáticos se logró validar el correcto funcionamiento de sistema de frenado a diferentes condiciones de operación, con lo que se pudo optimizar este tipo de geometría para los discos ayudando a la evacuación más rápida de calor respecto a otros tipos de frenos de disco. Conclusiones: Los resultados demuestran que estos sistemas trabajan en condiciones óptimas siempre garantizando altos niveles de seguridad y operación en comparación con otros tipos de geometrías, además de poder determinar sus condiciones de funcionamiento en diferentes condiciones de trabajo.