Tema pdf descarga. Sumario: Curso de bombero conductor. 1. Sistemas de frenos en vehículos de bomberos. Freno de servicio. Freno de estacionamiento. Freno de emergencia. Freno auxiliar. 2. Sistema de frenado NFPA 1901. Retardadores electromagnéticos. Freno de escape. Freno de compresión. Retardador de transmisión. Métodos de control. 3. NFPA 1901. Características principales en los sistemas de frenos.
Firefighter driver course. Summary: 1. Braking systems in fire engines. 2. NFPA 1901 braking system. 3. NFPA 1901. Main characteristics of braking systems.
CURSO DE BOMBERO CONDUCTOR
Sistemas de frenado en camiones de bomberos
NFPA 1901 Estándar para aparatos contra incendio automotrices
1. LOS SISTEMAS DE FRENOS EN VEHÍCULOS DE BOMBEROS
1.1 Freno de servicio
El sistema de freno de servicio es el principal sistema de frenos. Este es usado para frenar la máquina y mantenerla inmóvil.
Características mínimas que debe garantizar
1. La seguridad en todas las condiciones funcionales de marcha, con la carga operativa para este tipo de vehículos.El freno de servicio o de pie actúa sobre todas las ruedas del vehículo, puede ser:
- hidráulico
- neumático
- combinación de ambos
El sistema de frenado podrá ser con discos en las cuatro ruedas, asistido con los siguientes sistemas de control antibloqueo:
- Sistema antibloqueo (ABS) Anti-Lock Brake System.
- Sistema (ALB) Anti-Lock Bracker.
- Sistema de Tracción Antideslizante (ASR) Anti Slip Regulation.
Además, podrán incluir por lo menos uno de los siguientes sistemas:
- EBS - Electronic Braking System - Sistema Electrónico de Frenado.
- EBL - Electronic Brake Limiter - Limitador Electrónico de Frenado.
- EBD - Electronic Brake Distribution - Distribución Electrónica de Frenado.
Entre otros; el (los) cual(es) deberá(n) garantizar las condiciones de frenado referidas previamente.
2. Ser capaces de detener completamente el vehículo de bomberos
- Desde una velocidad de 32,2 km/h (20 mph) en una distancia que no exceda de 10,7 m (35 pies).
3. Los frenos de servicio, así como el freno de parqueo, deben ser sistemas independientes, accesibles para ajuste y mantenimiento.
4. Sistema de libre mantenimiento en los ajustadores automáticos y los ejes de levas.
5. Se deberá conocer la capacidad del compresor de aire en m³ (cúbicos) por minuto.
6. El conjunto de frenado tendrá un sistema automático de expulsión de agua y humedad (secador de aire - air dryer) al estar el vehículo en operación.
7. Debe contar con válvulas de drenaje manual en cada tanque de reserva.
8. Controles en el tablero de instrumentos de la cabina (interruptor/perilla con válvula para accionar/liberar freno de parqueo, manómetros para visualizar presión del sistema).
9. El sistema de frenos estará acorde al cálculo estático y dinámico del vehículo, el peso bruto y demás componentes que se requieran de modo tal que se garantice el frenado y estabilidad del vehículo
10. El vehículo contará con una salida de aire conectada al sistema de neumático de los frenos y como accesorio contará con una manguera de 10 metros con salida para suministro de aire.
1.2 Freno de estacionamiento
El sistema de freno de estacionamiento o parqueo, es un freno cuyo objetivo es mantener la máquina estacionada en su lugar. (En algunas máquinas el freno de parqueo sirve también de freno de emergencia.
Si el freno de parqueo es utilizado para frenar la máquina, este debe ser probado posteriormente para verificar la capacidad de parqueo después del incidente. que garanticen las siguientes características mínimas:
- Que el freno de estacionamiento o de mano, podrá actuar solamente sobre las ruedas del eje trasero, y su efectividad será tal que, a plena carga, permitirá mantener inmóvil el vehículo en una pendiente del 40% sobre terreno seco rugoso y no disgregable.
- Los frenos de servicio, así como el freno de parqueo, deben ser sistemas independientes, accesibles para ajuste y mantenimiento.
- Debe poseer mecanismo de accionamiento para freno de parqueo, todo este sistema alimentado por compresor de aire con capacidad mínima para el peso bruto del vehículo y demás componentes de este.
1.3 Freno de emergencia
El sistema de freno emergencia o secundario es un sistema de emergencia en caso de que algo le pase al sistema de freno de servicio. (En muchos casos el sistema de freno de emergencia es de menos capacidad y debe ser usado solo para detener la máquina en caso de emergencia.
Debe garantizar las siguientes características mínimas:
- Que el freno de emergencia será de accionamiento automático y entrará en acción cuando accidentalmente se produzca una avería que haga descender la presión del circuito de freno por debajo de su nivel mínimo de seguridad.
1.4 Freno auxiliar
Debe garantizar las siguientes características mínimas:
≫ Que el frenado auxiliar puede realizarse mediante la acción del motor, la transmisión u otros medios que actúen sobre la transmisión del aparato.
Los sistemas de frenado auxiliares complementan los frenos de servicio, aumentando la potencia de frenado y reducen la probabilidad de que los frenos de servicio se sobrecalienten.
- El Comité de Aparatos de la NFPA consideró que esta capacidad era importante en los aparatos de bomberos, que son más propensos a frenar con fuerza y frecuencia. Además de estos beneficios en materia de seguridad, el uso adecuado de un sistema de frenado auxiliar prolongará la vida útil de los frenos de servicio, reduciendo el coste y la frecuencia del mantenimiento.
≫ Deberá contar con un sistema de frenos adicionales a los frenos de servicio del vehículo.
Entre los cuales podrá ser:
- Retardador de la transmisión.
- Retardador de la línea de transmisión.
- Retardador de escape.
- Retardador hidráulico.
- Retardador hidrodinámico.
- Freno de escape.
- Freno de motor.
- Retardador de la línea motriz.
- Retardador de la transmisión
≫ El sistema de frenado auxiliar deberá entregarse con una certificación.
- Donde se indique que el freno auxiliar a instalar es aceptado por el fabricante del vehículo, en caso de no ser suministrado por éste.
≫ Adicionalmente, debe garantizar:
- Que no disminuye el desempeño o calidades del vehículo, así como el plazo de la garantía que ofrece el fabricante.
- Que no afecte la distancia mínima requerida al piso al elemento más bajo del vehículo, 35 centímetros (13.78 pulgadas).
2. SISTEMA DE FRENADO NFPA 1901
La norma NFPA 1901 para aparatos automotrices contra incendios requiere que cualquier aparato de más de 33 000 lb GVW (14968.548 kilogramos) esté equipado con un sistema de frenado auxiliar.
Esto significa un sistema que ayuda a detener el aparato que no sean los frenos de servicio ubicados en los extremos de las ruedas.
El frenado auxiliar se puede lograr a través de:
- La acción del motor.
- La transmisión u otros medios que actúan sobre el tren de transmisión del aparato.
Al igual que con cualquier diseño de sistema de ingeniería, existen ventajas y desventajas para cada sistema.
2.1 RETARDADORES ELECTROMAGNÉTICOS
Los retardadores electromagnéticos crean su poder de frenado utilizando la fuerza que puede generar un campo magnético.
Puedes experimentar esta fuerza si unes los polos norte o sur de dos imanes. En las aplicaciones de vehículos, los campos magnéticos son creados por la electricidad que fluye a través de un conjunto de bobinas.
La energía eléctrica inicial para generar el campo proviene de las baterías del vehículo y es reemplazada por la salida del alternador del motor. Se genera energía eléctrica adicional a través de la acción giratoria del sistema.
El retardador electromagnético tiene dos componentes principales:
- El estator (parte estacionaria).
- El rotor (parte giratoria).
Cuando se energizan los electroimanes en el estator, esto crea corrientes de Foucault en los rotores a medida que giran a través del campo magnético del estator. Esto da como resultado fuerzas que actúan para evitar que el rotor gire.
El frenado ocurre cuando estas fuerzas crean un par opuesto a la rotación del eje de transmisión. El calor se genera como resultado de esta interacción electromagnética que se disipa a través de las aletas de refrigeración de los rotores.
Los retardadores electromagnéticos están separados del motor y la transmisión y deben montarse en la línea de transmisión.
Los dos métodos más comunes son:
• Montado en marco
- En este método, el estator y el rotor se montan dentro de los rieles del bastidor. Los ejes motrices están unidos a la entrada y salida del retardador. Este método tiene la ventaja de proporcionar un montaje sólido para los componentes, pero puede estirar la transmisión, lo que requiere un aumento de la distancia entre ejes. Este método se conoce como retardador de "montaje axial".
• Montado en el eje
- En este método, el conjunto de estator y rotor es una parte integral del eje trasero. En aplicaciones de eje tándem, el eje delantero alberga el retardador. Este método ocupa menos espacio en la transmisión, pero aumenta la masa del eje móvil y expone los componentes del retardador al movimiento del eje. Este método se conoce como retardador de “Montaje Focal”.
Los retardadores electromagnéticos proporcionan la máxima potencia a velocidades más altas de la línea de transmisión. A medida que la velocidad del vehículo cae, también lo hace el campo magnético generado.
Los retardadores generalmente se dimensionan en función del peso bruto total del vehículo y la capacidad de la junta universal. Se pueden dimensionar para proporcionar más retardo del que puede producir el motor del vehículo.
Ventajas:
- Funcionamiento silencioso
- Capaz de proporcionar frenado cuando el motor no está funcionando o la transmisión en neutral
- No requiere mantenimiento específico.
- Los retardadores electromagnéticos proporcionan un tiempo de reacción más rápido que los retardadores hidráulicos.
- Frenado progresivo basado en la posición del pedal.
- No se requieren piezas de desgaste ni reemplazo de fluidos.
- Se puede integrar con sistemas ABS.
Contras:
- Se necesita capacitación del operador sobre el uso general y cuándo usar en condiciones resbaladizas.
- Consume electricidad del vehículo para funcionar; puede requerir un alternador más grande.
2.2 FRENO DE ESCAPE
Todo motor de combustión interna toma aire a través de la entrada de aire y lo elimina a través del tubo de escape. Si tuviera que tapar el tubo de escape para que no escape ningún escape, el motor dejaría de girar. Este es el efecto que utiliza el freno de escape para proporcionar potencia de frenado.
Un freno de escape es un dispositivo que crea restricción en el sistema de escape. Esta restricción aumenta la presión en el colector de escape que, a su vez, aplica presión sobre el pistón durante la carrera de escape del motor. Esto actúa contra la inercia rotacional del motor, lo que hace que la fuerza de frenado se transmita a la transmisión y, posteriormente, a los neumáticos y la carretera.
- Históricamente, los frenos de escape eran dispositivos simples que consistían en una válvula tipo guillotina o mariposa aguas abajo del turbocompresor. Esta válvula está modulada para reducir el área de salida de los gases de escape creando presiones más altas en el múltiple de escape.
- En los motores modernos, esta contrapresión puede ser creada por el turbocompresor de geometría variable (VGT). Una cubierta se mueve dentro de la carcasa de la turbina reduciendo el área de salida de los gases de escape. Esta restricción da como resultado una mayor presión del colector de escape. La fuerza de frenado es máxima a altas revoluciones del motor y disminuye a medida que se reduce la velocidad del motor.
Ventajas:
- Freno auxiliar más económico.
- Los motores con turbos de geometría variable pueden proporcionar frenado de escape sin hardware adicional.
- Más silencioso que los frenos de compresión del motor.
Contras:
- Proporciona aproximadamente la mitad de la potencia de frenado de los frenos de compresión del motor tradicionales.
- Para sistemas que no sean VGT, puede requerir mantenimiento periódico o ajuste de la válvula.
- No hay configuraciones múltiples disponibles: operación de encendido/apagado.
- Fuerza de frenado limitada a bajas revoluciones del motor.
2.3 FRENO DE COMPRESIÓN
Al igual que el freno de escape, el freno de compresión utiliza la acción de "bombeo" de un motor de combustión interna para generar potencia de frenado. Pero donde el freno de escape usa un dispositivo externo al bloque del motor, el freno de compresión usa las válvulas del propio motor.
Las válvulas de escape normalmente se abren para permitir que los gases salgan del cilindro después de la carrera de potencia. El sistema de frenos de compresión evita que el combustible ingrese a los cilindros y cambia la forma en que se abren y cierran las válvulas.
Cuando se requiere fuerza de frenado, el sistema permite que el motor comprima el aire de admisión, pero luego libera este aire a la corriente de escape antes de que pueda retroceder. Este tipo de freno convierte el motor de un dispositivo de producción de energía a un dispositivo de absorción de energía. En efecto, el motor se convierte en un compresor de aire.
Un freno de compresión del motor utiliza un mecanismo para abrir las válvulas de escape cerca del final de la carrera de compresión de un motor diésel. El escape del aire comprimido del cilindro le quita energía al pistón cuando regresa al punto muerto inferior. Algunos sistemas también abren la válvula de escape del cilindro acompañante durante la carrera de admisión para permitir que entre más aire en la carrera de compresión del cilindro acompañante. Debido a que hay más presión inicial, se necesita más energía para comprimir el aire en el cilindro acompañante.
El freno de compresión del motor funciona solo cuando el operador no está pisando los pedales del acelerador o del embrague. Al igual que el freno de escape, la cantidad de frenado disponible depende de la velocidad del motor (las rpm más altas dan como resultado una mayor fuerza de frenado).
La fuerza de frenado máxima que puede producir un motor en particular depende de factores como la relación de compresión y el desplazamiento del motor. Algunos motores pueden generar tanta potencia de frenado como la que producen para el movimiento hacia adelante.
Ventajas:
- Menos costoso que otros sistemas de retardador.
- Más fuerza de frenado que los frenos de escape tradicionales.
- Requiere un mantenimiento mínimo: ajuste al configurar válvulas e inyectores.
- Nivel de frenado seleccionable por el usuario.
- Puede integrarse con control de crucero para aplicaciones automatizadas.
- Controles integrados con transmisiones automáticas que permiten bajar de marcha para un mayor frenado.
- Funcionamiento suave.
Contras:
- Puede resultar en un ruido de escape adicional no permitido por algunas ordenanzas de la ciudad.
- Se necesita capacitación del operador sobre el uso general y cuándo usar en condiciones resbaladizas.
- Fuerza de frenado limitada a bajas revoluciones del motor.
2.4 RETARDADOR DE TRANSMISIÓN
Mientras los frenos de servicio usan fricción mecánica para detener un vehículo, el retardador de la transmisión usa fricción fluida.
Dentro de la carcasa del retardador hay un volante de paletas que gira a la velocidad del eje de salida de la transmisión. En funcionamiento normal, este volante gira en una cavidad con aire a su alrededor. Este giro crea un arrastre mínimo en la línea de transmisión. Cuando se solicita el frenado auxiliar, la cavidad se llena con líquido de transmisión. Este fluido es batido por las paletas en el volante creando resistencia. Cuanto más fluido haya en la cavidad, mayor será la fuerza de frenado.
Esta acción de agitación reduce la velocidad del vehículo, pero también calienta el fluido de la transmisión. Los diseñadores de chasis deben tener en cuenta este calor adicional al diseñar el sistema de refrigeración. La capacidad del enfriador de transmisión aumenta y el resto del sistema está diseñado para acomodar el calor.
Ventajas:
- Trabajo independiente de la velocidad del motor o la relación de engranajes de la transmisión.
- Potente fuerza de retardo incluso a baja velocidad del vehículo.
- Integrado dentro de la transmisión y controlado por el controlador de transmisión.
Contras:
- Generar calor que debe ser disipado por el sistema de enfriamiento del vehículo.
- Más costoso que el freno de escape o el freno de compresión del motor.
2.5 MÉTODOS DE CONTROL
Mientras que aplicar los frenos de servicio es simplemente empujar el pedal del freno, el control de freno auxiliar ofrece muchas más posibilidades.
No todos los métodos de control posibles están disponibles con todos los tipos de frenos auxiliares.
Estos son algunos de los posibles métodos, consulte con el fabricante de su aparato para seleccionar un método que esté disponible en el tipo de freno que seleccione:
- Totalmente encendido cuando se suelta el pedal del acelerador.
- Completamente encendido cuando se presiona el pedal del freno.
- Encendido cuando se pisa el pedal del freno, con frenado progresivamente creciente a medida que se pisa más el pedal.
- Palanca de mano separada.
3. NFPA 1901-2016 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS
Estándar para aparatos contra incendio Automotrices
3.1 FRENOS DE SERVICIO
Los frenos de servicio (de aire o hidráulicos) deberán detener completamente la máquina de bomberos desde una velocidad de 20 mph (32,2 km/h) en una distancia que no exceda de 35 pies (10,7 m).
3.2 FRENO AUXILIAR
Todos los aparatos con un GVWR de 36.000 lb (16.330 kg) o superior deberán estar equipados con un sistema de frenado auxiliar:
- Los frenos auxiliares deben tener un interruptor para desactivarlos en condiciones de carretera adversas.
- Las luces de freno DOT se iluminarán cuando se aplique el freno auxiliar.
- Siempre que se utilice un dispositivo de frenado secundario, como los ralentizadores de la transmisión o los dispositivos de restricción de los gases de escape, deberán tener un interruptor para apagarlos durante las condiciones adversas de la carretera.
- Todos los aparatos de bomberos, incluidos los que tengan un eje de más de 29.000 libras, deberán cumplir con la norma 49 CFR 571 121.
- El sistema de frenado auxiliar debe funcionar según lo previsto por el fabricante del sistema de frenado auxiliar.
- Si el aparato ene una bomba contra incendios, la curva de potencia de frenado certificada por el fabricante del motor suministrado, mostrando la velocidad máxima regulada.
- La certificación de la curva de potencia de frenado deberá estar firmada por un funcionario responsable del fabricante del motor.
- En el panel del operador de la bomba se colocará una e queta de prueba que indique las descargas y presiones nominales junto con la velocidad del motor determinada por la prueba de certificación para cada unidad, la posición de la bomba en serie/paralela utilizada y la velocidad regulada del motor indicada por el fabricante del motor en una curva de potencia de frenado certificada.
