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seat600

Calor en una frenada

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Vamos a hacer un experimento téórico...

Un 307 SW va como un loco llaneando a 180 Km/h, con un peso de 1450 Kg y de repente se cruza un ciclista y el 307 SW mete un frenazo de urgencia, entra el ABS para que las ruedas no bloqueen. No ocurre ningún accidente pero el cliclista llama al conductor del 307 cosas que no pueden nombrarse aquí.

Pregunta 1.

Si el calor específico del acero es 450 J/KgºK, y los 4 discos de freno pesan unos 30 Kg, y la temperatura ambiente es de 20ºC ¿que temperatura media alcanzarían los discos de freno?. Se puede despreciar la disipación de calor de los discos por la brevedad de la frenada que no da tiempo a enfriarse.

Respuestas posibles:

A. 354 ºC

B. 254 ºC

C. 154 ºC

D. 54 ºC

Pregunta 2

Si el líquido de frenos es un DOT3 (hasta 220ºC), como el que llevan normalmente los coches ¿entraría en ebullición el líquido con la consiguiente pérdida de frenada, en esta frenada brutal?

Símplemente estamos calculando si el coche se quedaría sin frenada o no.

Vamos, echad mano de vuestra lógica :idea:

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Símplemente estamos calculando si el coche se quedaría sin frenada o no.

Vamos, echad mano de vuestra lógica :idea:

Yo creo que no, sino menuda mierda de frenos. Se castigan más unos frenos bajando un puerto que en una frenada brusca.

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A ver... la cuestión es convertir la energia cinetica que lleva el coche a calor disipado en la frenada...

La enercia cinetica: Ec=1/2mv2, donde m es la masa (1450 kg) y la v es la velocidad (180 km/h +-48.6 m/s)

Entonces... Ec=1/2x1.450.000gx(48.6)^2=1.712.421 J

El siguiente paso es saber cuanto se calientan los discos para disipar ese calor.. y aqui es donde tengo más "poblemitas"...

Se supone que cada disco es capaz de disipar 450J por cada kg de peso y ºk que sube... entonces si tenemos 4 discos de 30 kg, podrian disipar 4x30x450j=54.000j por cada ºk

Como tenemos que disipar 1.712.451J, tenemos que los discos subirian 1.712.451/54.000=31.7ºk que para es caso es lo mismo que ºc...

Con lo que la temperatura de los discos seria los 20ºc iniciales más los 31ºc que suben por el frenazo, total 51ºc...

¿No es demasiado poco?

Me da que tengo un problema de unidades en algún sitio... :roll: :roll:

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Los ºK y los ºC no son lo mismo, ambos son unidades de temperatura pero la referencia es distinta.

La formula para hacer la transformación es T expresada en ºK = T en ºC + 273. Pasa la temperatura inicial a ºK y haz de nuevo los calculos :wink:

Me da que tengo un problema de unidades en algún sitio... :roll: :roll:

:

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Los ºK y los ºC no son lo mismo, ambos son unidades de temperatura pero la referencia es distinta.

La formula para hacer la transformación es T expresada en ºK = T en ºC + 273. Pasa la temperatura inicial a ºK y haz de nuevo los calculos :wink:

Ya Jose, eso ya lo pense... pero creo que en este caso lo que importa es la "variación" de temperatura... y que suba 30ºk es lo mismo que que suba 30ºC... no se si me explico... :oops:

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En eso te doy toda la razón, ala variación es la misma :roll:

pero creo que en este caso lo que importa es la "variación" de temperatura... y que suba 30ºk es lo mismo que que suba 30ºC... no se si me explico... :oops:

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Los ºK y los ºC no son lo mismo' date=' ambos son unidades de temperatura pero la referencia es distinta.

La formula para hacer la transformación es T expresada en ºK = T en ºC + 273. Pasa la temperatura inicial a ºK y haz de nuevo los calculos :wink:

[/quote']

Ya Jose, eso ya lo pense... pero creo que en este caso lo que importa es la "variación" de temperatura... y que suba 30ºk es lo mismo que que suba 30ºC... no se si me explico... :oops:

Lo que está claro es que no debes poner la oreja en el disco después de semejante frenada :roll:

Saludos. Jose

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Despues de repasar varias veces el enunciado y mis números se me plantean un par de dudas...

Pregunta 1.

Si el calor específico del acero es 450 J/KgºK, y los 4 discos de freno pesan unos 30 Kg, y la temperatura ambiente es de 20ºC ¿que temperatura media alcanzarían los discos de freno?. Se puede despreciar la disipación de calor de los discos por la brevedad de la frenada que no da tiempo a enfriarse.

¿Que quiere decir que los 4 discos de freno pesan 30kg?

  1. [*]si pesan 30 kg cada disco, tenemos que 4 discos x 30 kg x 450 J/kgºk = 54.000 J[*]si pesan 30 kg entre los 4 discos, tenemos 30 kg x 450 J/kgºk = 13.500j [/list:o]

Al principio cometí un error al pasar los km/h a m/s... en realidad son 50m/s, con lo que la Ec=1.812.500 J

Solución:

  1. [*]1.812.500J / 54.000J = 33.56ºk=33.56ºC, que si los sumamos con lo 20ºC de partida nos da aprox. 54ºC; por tanto,
solución A[*]1.812.500J / 13.500J = 134.25ºk=134.25ºC que sumados con lo 20ºC de partida nos da aprox. 154ºC; por tanto, solución B[/list:o]

Y aún asi me sigue pareciendo muy poco.... :(:(

Juan... socorro!!!

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Abel se ha acercado muchísimo... (en azul las correcciones)

Primero la energía cinética del coche es:

Ec=1/2mv2

donde m es la masa (1450 kg) y la v es la velocidad (180 km/h = 50 m/s)

Entonces... Ec=1/2x1.450x50)^2=1.812.500 J

Luego has considerado que cada disco pesa 30 Kg, y yo he puesto que todos los discos pesan 30 Kg juntos, ese es el error, pero tu apreciación del incremento de temperatura es correcta, veamos:

dT = E/(c m)

dT = incrmenento de tempertura (da igual que sean ºK o ºC)

E=energía en Julios

c=calor especifico

p=masa

dT = 1.812.500 J / (450 x 30) = 134 ºK de incremento

Como la temperatura ambiente es 20ºC

La temperatura de los discos es:

T = 20 + 134 = 154 ºC

Por lo tanto la respuesta correcta es la C, 154ºC y además el líquido DOT3 es suficiente, ya que no se superan los 220ºC.

De esto se deducen varias cosas:

1. El 307 está preparado perfectamente para frenadas de urgencia desde la velocidad máxima.

2. Si el peso de los discos de freno es mayor, la temperatura que alcanzan es menor. Si los discos pesaran 60Kg en lugar de 30Kg, la temperatura sería de 87 ºC.

3. Utilizar materiales con mayor calor específico que el acero, por ejemplo la fibra de carbono, que tiene 710 J/KgK, reduce la temperatura considerablemente. El mismo ejemplo pero con discos de carbono, la temperatura sería de 105ºC.

4. Si la frenada fuera desde 120 Km/h, la temperatura sería de 80ºC.

Como vemos, los frenos están holgados y en condiciones normales es muy, muy difícil alabear los discos por exceso de temperatura, ya que para que se produzca el efecto de reblandecimiento de los discos, deben alcanzar temperaturas cercanas a los 800ºC, muy lejos de las medidas aquí.

A ver... la cuestión es convertir la energia cinetica que lleva el coche a calor disipado en la frenada...

La enercia cinetica: Ec=1/2mv2, donde m es la masa (1450 kg) y la v es la velocidad (180 km/h +-48.6 m/s)

Entonces... Ec=1/2x1.450.000gx(48.6)^2=1.712.421 J

El siguiente paso es saber cuanto se calientan los discos para disipar ese calor.. y aqui es donde tengo más "poblemitas"...

Se supone que cada disco es capaz de disipar 450J por cada kg de peso y ºk que sube... entonces si tenemos 4 discos de 30 kg, podrian disipar 4x30x450j=54.000j por cada ºk

Como tenemos que disipar 1.712.451J, tenemos que los discos subirian 1.712.451/54.000=31.7ºk que para es caso es lo mismo que ºc...

Con lo que la temperatura de los discos seria los 20ºc iniciales más los 31ºc que suben por el frenazo, total 51ºc...

¿No es demasiado poco?

Me da que tengo un problema de unidades en algún sitio... :roll: :roll:

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Tu solito has llegado a la solución.... 154 ºC. Eres una máquina :idea:

Quería decir 30Kg los 4 discos de freno, ya que los disco delanteros pesan unos 9 Kg cada uno y los traseros 6 Kg cada uno: total 30 Kg.

Despues de repasar varias veces el enunciado y mis números se me plantean un par de dudas...

solución A 1.812.500J / 13.500J = 134.25ºk=134.25ºC que sumados con lo 20ºC de partida nos da aprox. 154ºC

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Mucho tiempo libre tenéis.......Disfrutarlo mientras podais..... 8) 8)

Mi respuesta, tarde pero respuesta:

1ª: Cuando tenga un hueco repasaré las cuentas.

Añado: con las pastillas actuales de la peyó, con 4 frenadas, en poco espacio, como esa, tienes los discos como tortas y las pastillas cristalizadas.

2ª: No. Pero añado: antes de "hervir" el liquido dilatarán los latiguillos, y antes de dilatar los latiguillos, tendrás los discos como tortas......entonces le mandarás un viaje al ciclista....

P.d.: ¿Donde se compra el tiempo libre?

Un saludín,

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Mucho tiempo libre tenéis.......Disfrutarlo mientras podais..... 8) 8)

P.d.: ¿Donde se compra el tiempo libre?

Un saludín,

Las 2 horas 50 minutos Berlín-Madrid, dan para mucho...

Además tengo más preparadas... pero las vamos a ir espaciando para no quemaros las neuronas.

Por cierto, si hay que hacer 4 frenadas de 180 Km/h a 0 seguidas, eso no es una frenada de emergencia, es conducción temeraria... y para eso no esta preparado nuestro cohce.

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Joer cuando yo digo que aqui hay gente que sabe de todo, es que hay gente que sabe de todo, desde ruedas,ruidos,motores.....y hasta de formulitas que hace años que no las veo ni en pintura.

No sereis fisicos nucleares camuflados???? o algo asi.

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Ja, ja, ja.... físicos nucleares, ja, ja, ja... esos se dedican a jugar a las canicas con protones, neutrinos, mesones y leptones en cámaras de burbujas.

Nosostros nos dedicamos a las cosas serias :idea:

Joer cuando yo digo que aqui hay gente que sabe de todo, es que hay gente que sabe de todo, desde ruedas,ruidos,motores.....y hasta de formulitas que hace años que no las veo ni en pintura.

No sereis fisicos nucleares camuflados???? o algo asi.

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Bueno si no sois fisicos nucleares entonces que trabajais en un sitio donde se utilizan mucho las formulitas.Ummmmmmmmmm, pues ya esta sois de la NASA, y para entreteneros os meteis en este foro y nos poneis la cabeza como un bombo con tantas formulitas :roll: :roll: . Es que hay algunos que lo de las formulitas las dejamos en el instituto hace ya tiempo je je je je.

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Yo pienso que son de la competencia de la peyó, y entran en el foro para sicoanalizarnos con estos problemitas, y para saber todos los defectos que tienen el 307, para sacar un modelo de automovil paralelo, encuadrado dentro de la misma categoría, y dirigido al mismo rango de personas, intentando no caer en los defectos comunes del 307. 8)

Un saludo, espías.......habeis sido descubiertos :twisted:

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Lo que vulgarmente se llama alabeado de discos de freno realmente es una variación del espesor de los discos. Un disco realmente alabeado tiene espesor constante.

Por lo que sé de los discos de freno, no sólo en coches suele producirse por 2 causas:

1. Defectos en la calidad del material del disco. No es homogéneo y presenta zonas más blandas. Es lo más habitual ya uqe conseguir una colada con dureza constante es difícil (concentración de carbono en el hierro constante)

2. Vibraciones en la ruedas. Las plaquetas de freno siempre están tocando, La vibración hace que las plaquetas toquen más por unas zonas que por otras.

¿está claro ahora?

Muy bien; precioso.

Pero...

...ahora me asalta la duda...

...como %@#*! se nos tuercen los discos!!!????

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Ja, ja, ja, nos habéis descubierto... trabajamos para la NASA en el diseño de la sonda "Nuevos Horizontes" a Plutón, en la Red de trabajo del Espacio Profundo de la NASA, el centro de operaciones de la misión en el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.

Yo pienso que son de la competencia de la peyó, y entran en el foro para sicoanalizarnos con estos problemitas, y para saber todos los defectos que tienen el 307, para sacar un modelo de automovil paralelo, encuadrado dentro de la misma categoría, y dirigido al mismo rango de personas, intentando no caer en los defectos comunes del 307. 8)

Un saludo, espías.......habeis sido descubiertos :twisted:

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Ja, ja, ja, nos habéis descubierto... trabajamos para la NASA en el diseño de la sonda "Nuevos Horizontes" .....

Pues va buena la sonda esa....como hayais copiado el volante motor, o uséis el mismo compuesto de las pastillas de freno (causa por lo que tuercen los discos de la peyó), o simplemente la electrónica :roll: :roll: , jaja, veremos si llega a la luna para la primera reparación en garantia, si no para antes por tener problemas con el fap, o con la junta cónica...

Venga, suerte con la sonda, ya me dirás el consumo medio por autopista hacia plutón, cuando ponga una velocidad de crucero acpetable despues de la primera reparación....

Un saludo.

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Muy bueno.... ja, ja, ja... afortunadamente esos componentes sólo hacen falta en los motores del siglo XIX (los de combustión interna).

La sonda lleva motores de hidrógeno como bombustible y oxígeno, como comburente, mucha más sencillitos que los Hdi del pasado.

Ja' date=' ja, ja, nos habéis descubierto... trabajamos para la NASA en el diseño de la sonda "Nuevos Horizontes" .....[/quote']

Pues va buena la sonda esa....como hayais copiado el volante motor, o uséis el mismo compuesto de las pastillas de freno ....

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Ja, ja, ja, nos habéis descubierto... trabajamos para la NASA en el diseño de la sonda "Nuevos Horizontes" a Plutón, en la Red de trabajo del Espacio Profundo de la NASA, el centro de operaciones de la misión en el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.

¡¡¡¡Cierto!!!! Aquí están las pruebas previas en Saturno:

kapkrim1em.jpg

En la foto se ve el prototipo camuflado conducido por Abel y Powered by Parra. La foto la tomó el Navarro desde su 307 aparcado en Urano.

:twisted:

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