Modelización matemática del desgaste en pastillas de freno de vehículos

Abstract

El presente trabajo de investigación analiza la situación actual de vehículos con respecto al sistema de frenos y tiene el propósito de identificar las variables que intervienen en el desgaste de pastillas de freno. Para cumplir con dicho propósito en laboratorio de la carrera de Ingeniería Automotriz de la Universidad Técnica del Norte se realizaron ensayos de desgaste por abrasión en dos tipos de pastillas de materiales cerámicos y asbesto. Para el ensayo se diseñaron 4 probetas por cada tipo pastilla, a cada una de las probetas se aplicó carga de 90 N, 110 N, 130N y 150 N, velocidad de 200 rpm y 20 repeticiones con una duración de 30 segundos en cada probeta hasta completar los 10 minutos del ensayo. El equipo utilizado fue la máquina de desgaste por abrasión regulada en la normativa ASTM G-65. De acuerdo con el comportamiento del desgaste con los resultados obtenidos se platearon modelos matemáticos de tipo polinómicos y potenciales sujetos a las variables: desgaste de la pastilla, tiempo y carga aplicada. Con el método de regresión se determinó la relación existente entre las diferentes variables identificadas y también el modelo que describe el desgaste. Posteriormente se utilizó el modelo matemático de Archard para validar el modelo matemático propuesto en el presente trabajo. Posterior a la comparación entre el modelo y la ecuación de Archard se determinó que el modelo presenta un mejor ajuste con respecto a los valores experimentales. Los dos modelos planteados en el presente trabajo cumplen con describir el desgaste experimental con un bajo porcentaje de error, sin embargo, únicamente uno de ellos es capaz de ofrecer valores de desgaste realistas más allá del dominio de modelación.