Estudio Numérico de la Transferencia de Calor y la Velocidad del Flujo de Aire en el Rendimiento de un Freno de Disco Auto-Ventilado
Autores: García-León, R. A.; Afanador-García, N.; Gómez-Camperos, J. A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estudio Numérico de la Transferencia de Calor y la Velocidad del Flujo de Aire en el Rendimiento de un Freno de Disco Auto-Ventilado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Sistema de frenos
Disipación de calor
Frenos de disco
Geometría
Palas de ventilación
Transferencia de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el sistema de frenos, la disipación de calor generada por la fricción entre el disco y la pastilla debe evacuarse lo más rápido posible. En este trabajo, se estudiaron cinco frenos de disco automotrices comunes a través de teorías matemáticas de transferencia de calor y métodos numéricos utilizando el software ANSYS. Además, se realizó una comparación directa entre los valores experimentales, teóricos y de simulación encontrados en la literatura abierta para proponer un freno de disco con una geometría mejorada en términos de disipación de transferencia de calor. Se consideraron los resultados numéricos para proponer dos posibles soluciones de geometrías de freno de disco utilizando palas de ventilación N-38 empleadas en ingeniería aeronáutica. Se logró una mejora en la disipación de temperatura de aproximadamente el 23.8% en comparación con las cinco geometrías analizadas con una pala de ventilación tipo N-38 simple. La disipación de calor en los frenos depende en gran medida de la geometría del disco, la geometría de las palas, el material del que está fabricado, el material de la pastilla, el peso del vehículo y las condiciones de operación, como se puede verificar con cálculos matemáticos y experimentos. Los resultados obtenidos demuestran que los discos pueden utilizarse de manera efectiva en condiciones de trabajo extremas (80 km/h y 33 grados C), sin afectar la seguridad de los ocupantes y el sistema de frenos.
Descripción
En el sistema de frenos, la disipación de calor generada por la fricción entre el disco y la pastilla debe evacuarse lo más rápido posible. En este trabajo, se estudiaron cinco frenos de disco automotrices comunes a través de teorías matemáticas de transferencia de calor y métodos numéricos utilizando el software ANSYS. Además, se realizó una comparación directa entre los valores experimentales, teóricos y de simulación encontrados en la literatura abierta para proponer un freno de disco con una geometría mejorada en términos de disipación de transferencia de calor. Se consideraron los resultados numéricos para proponer dos posibles soluciones de geometrías de freno de disco utilizando palas de ventilación N-38 empleadas en ingeniería aeronáutica. Se logró una mejora en la disipación de temperatura de aproximadamente el 23.8% en comparación con las cinco geometrías analizadas con una pala de ventilación tipo N-38 simple. La disipación de calor en los frenos depende en gran medida de la geometría del disco, la geometría de las palas, el material del que está fabricado, el material de la pastilla, el peso del vehículo y las condiciones de operación, como se puede verificar con cálculos matemáticos y experimentos. Los resultados obtenidos demuestran que los discos pueden utilizarse de manera efectiva en condiciones de trabajo extremas (80 km/h y 33 grados C), sin afectar la seguridad de los ocupantes y el sistema de frenos.