SISTEMA DE FRENOS

Qué es el sistema de frenos?

El sistema de freno es el que permite reducir la velocidad o detener por completo el auto cuando está en marcha. Implica un proceso de transformación, donde la energía mecánica del movimiento se convierte en calor, generado por la fricción al accionar el pedal de frenos. La mayor parte de la presión de freno es ejercida en las llantas delanteras.

FUNCION

Como funciona el sistema de frenos?

La ley de la inercia es la encargada de regir el sistema de frenado de un automóvil. El principio básico para que ocurra el correcto funcionamiento de los frenos es la fricción.

El proceso de frenado consiste en que un cuerpo se ponga en contacto con otro en direcciones opuestas. Esto genera una fuerza que se conoce como fricción, la cual se opone al movimiento del cuerpo hasta conseguir detenerlo.

La fricción depende de 2 elementos importantes:

1. Área de contacto entre cada cuerpo.
2. Fuerza que se aplica entre los cuerpos.

En un automóvil, el área de contacto comprende los elementos que consiguen que el auto se detenga. Se refiere al área de contacto entre los discos y las pastillas, que son los elementos de frenado. En el caso de los frenos de tambor utilizan bandas y campanas. Otras áreas de contacto son las llantas y la superficie donde marcha el automóvil.

VENTAJAS

VENTAJAS QUE REPRESENTAN LOS FRENOS DE DISCO FRENTE A LOS DE TAMBOR

En los últimos 40 años o más, el frenado de vehículos comerciales ha sido ejecutado por frenos a tambor de los más variados modelos y con las tradicionales formas de actuación mecánica, hidráulica y neumática. Los modernos frenos a tambor neumáticos de hoy, alcanzaron el auge de su desarrollo y sofisticación y han atendido a los requisitos de los frenados actuales.

Los requisitos de eficiencia de frenado están, en todo el mundo, tornándose más severos, haciendo que los vehículos comerciales actuales absorban más energía en el frenado y acorten las distancias de parada.

Sin embargo, principalmente en el caso de vehículos extra-pesados, las limitaciones de la tecnología tambor / patín expansible se están haciendo más evidentes. Son varios los factores que contribuyen para esto:

La velocidad promedio de los vehículos está aumentando. Debido a la creciente relación potencia / peso, mejoras en la aerodinámica y el grado de desarrollo de los neumáticos, generando una menor resistencia al rodar. Se sabe que, incluso con un pequeño aumento en la velocidad promedio, resulta en un gran aumento en el esfuerzo de frenado debido a que la energía cinética es función del cuadrado de la velocidad.

La creciente exigencia y la expectativa de los conductores de vehículos comerciales que desean tener un desempeño de frenado más similar al de los automóviles, particularmente en el caso de la estabilidad, modulación y desempeño en caliente, áreas en las que los frenos a tambor quedan comprometidos en función de sus limitaciones de proyecto.

La conclusión a la que llegamos es que los vehículos comerciales pesados, en un futuro no muy distante, inevitablemente deberán sufrir una transición de la tecnología del freno a tambor para la nueva tecnología de los frenos a disco.

Las principales ventajas son de los frenos a disco son:

El equilibrio de las presiones en ambas caras del disco suprime toda reacción sobre el eje (delantero o trasero) del vehículo; además, estas presiones axiales no producen deformaciones de la superficie de frenado.

La dilatación transversal bajo el efecto del aumento de temperatura tiende a disminuir el juego entre disco y pastillas; de todas formas, esta dilatación es más pequeña que la radial de los frenos de tambor, lo que facilita el reglaje y simplifica los dispositivos de reglaje automático.

El disco se encuentra al aire libre y, por ello, su refrigeración está asegurada, retardándose la aparición del fading.

Los cilindros de freno están situados en el exterior y son mejor refrigerados que en los frenos de tambor, resultando más difícil la aparición del fading por aumento de temperatura del líquido de frenos.

Menor peso total, que en un automóvil de turismo puede llegar a suponer hasta 100 Kg.

Mayor facilidad de intervención y sustitución de las guarnituras.

No pierden eficacia al sumergirlos en agua

Actualmente los frenos de tambor se siguen utilizando en los vehículos de gama baja debido a su menor coste sobre los frenos de disco.

TIPOS

Tipos de frenos

Los frenos que hoy en día se emplean para detener un auto son los frenos de tambor y los de disco. Cada uno funciona con un mecanismo distinto, aunque ambos se basan en la fuerza de roce producida por el contacto opuesto de dos superficies.

Frenos de tambor: También conocidos como frenos de campana. Están compuestos por un cilindro que da vuelta con la rueda que le corresponde. Una vez que se acciona el pedal de freno, las pastillas hacen presión sobre el tambor que se encuentra conectado al eje que permite girar las ruedas. Cuando es presionado el tambor, la llanta desacelera y se puede detener el auto. Este tipo de frenos ya no es muy común, sin embargo, aún se usan en algunos autos, en especial en las ruedas traseras.

Frenos de disco: Los frenos de disco son lo más utilizados debido a la eficacia en el frenado. Tal como su nombre lo indica, trabajan con un disco. Su funcionamiento se basa en la fricción que ocurre entre las pastillas y el disco. El líquido de frenos ejerce presión sobre los pistones, encargados de mover las pinzas que sostienen las pastillas. Las pastillas ejercen roce sobre ambas caras del disco generando fricción, lo que permitirá detener el auto.Los frenos de disco, por lo general, se usan en las llantas del tren delantero, sin embargo, también se pueden usar en las cuatro llantas del vehículo; esto dependerá del fabricante y del vehículo. Los discos que usan los frenos de este tipo pueden variar.El disco de freno es confeccionado con fundición nodular de acero y grafito laminar, esto garantiza que tenga una vida útil larga. Hay una gran diversidad de discos en el mercado que cambian de acuerdo a la forma que adopta la superficie.

Tipos de discos de frenos

Discos Sólidos: Estos son el modelo de disco convencional y vienen instalados de fábrica. Su superficie es sólida o lisa, no tiene perforaciones.
Discos Ventilados: Estos discos tienen alabes entre las caras que están en contacto con la superficie de frenado. Los alabes dejan que el calor producido por las pastillas y los discos se evacue rápidamente.
Discos Perforados: Son discos con superficie perforada que permiten evacuar mejor el calor. La diferencia más importante con los ventilados es que se calientan más porque no tienen suficiente superficie de frenado.
Discos Rayados: La superficie viene rayada, permitiendo que los restos de pastillas se limpien fácilmente. No sufren agrietamiento, pero no evacuan el calor adecuadamente.
Discos Mixtos: Son discos que implementan varios de los sistemas ya mencionados. Combinan perforaciones, rayas, ventilados, etc. Esto equilibra las cualidades de cada uno.

ACCIONAMIENTO NEUMÁTICO

El accionamiento neumático de los frenos se usa casi exclusivamente para los frenos de zapata en los vehículos pesados y en general utiliza el sistema de leva de la figura 1. La leva es solidaria con una palanca que la hace girar y esta palanca a su vez está acoplada a través de un vástago a un diafragma o pistón que esta dentro de una cámara neumática. La figura 14 muestra un dibujo de uno de estos tipos de frenos.

En los vehículos con este tipo de frenos hay un compresor que llena con aire comprimido un recipiente o tanque acumulador y cuando se acciona el pedal de freno, que funciona como una válvula reguladora de presión, se alimenta con aire comprimido la cámara de frenos. La presión del aire depende de cuanto se apriete el pedal, a medida que se aprieta más la presión es mayor.

En la cámara de aire hay un diafragma que está conectado a la varilla de empuje. El aire comprimido entra a la cámara y empuja con fuerza el diafragma desplazando la varilla de empuje, y esta varilla a su vez, acciona la palanca con la leva que abre las zapatas para producir el frenado, el que será mayor o menor en dependencia de la fuerza aplicada sobre el pedal de freno.

Los frenos de aire mas modernos funcionan de manera invertida, dentro de la cámara de aire hay un poderoso resorte que mantiene las zapatas abiertas y el automóvil detenido cuando no hay presión de aire, lo que a su vez sirve como freno de estacionamiento.

Para liberar las ruedas lo que se hace es aplicar la presión de aire sobre un pistón que vence la fuerza del resorte y con ello se produce la liberación de las zapatas. Cuando se aprieta el pedal del freno lo que pasa es que se reduce la presión de aire que está venciendo la fuerza del resorte, de modo que este comienza a producir el movimiento de la varilla de empuje y apretar las zapatas contra la tambora. A medida que se aprieta más el pedal, la presión de aire dedicada a vencer el resorte es cada vez menor y este, consecuentemente aumenta la fuerza de frenado.