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Sistema de Frenado Automotriz

Los frenos nacen y funcionan bajo un principio esencial: generar fricción en la llanta en movimiento para disminuir la velocidad o detener por completo a un vehículo.

La interacción entre el frenado y el movimiento de un vehículo puede ser entendida como un intercambio de energías: el movimiento se conoce como energía cinética y la operación para realizar el frenado esta denominada como energía de calor. Una vez que la energía de calor contrarresta a la energía cinética, el auto se detiene.

Componentes del sistema de frenado

• Pedal de freno: Pieza metálica que transmite la fuerza ejercida por el conductor al sistema hidráulico. Con el pedal conseguimos hacer menos esfuerzo a la hora de transmitir dicha fuerza. El pedal de freno forma parte del conjunto pedalera, donde se sitúan 2 o 3 palancas de accionamiento individual que nos permiten manejar los principales sistemas del vehículo.

• Bomba de freno: Es la encargada de crear la fuerza necesaria para que los elementos de fricción frenen el vehículo convenientemente. Al presionar la palanca de freno, desplazamos los elementos interiores de la bomba, generando la fuerza necesaria para frenar el vehículo; Básicamente, la bomba es un cilindro con diversas aperturas donde se desplaza un émbolo en su interior, provisto de un sistema de estanqueidad y un sistema de oposición al movimiento, de tal manera que, cuando cese el esfuerzo, vuelva a su posición de repose.

• Canalizaciones: Las canalizaciones se encargan de llevar la presión generada por la bomba a los diferentes receptores, se caracterizan por que son tuberías rígidas y metálicas, que se convierten en flexibles cuando pasan del bastidor a los elementos receptores de presión. Estas partes flexibles se llaman latiguillos y absorben las oscilaciones de las ruedas durante el funcionamiento del vehículo.

• Bombines (frenos de expansión interna): Es un conjunto compuesto por un cilindro por el que pueden desplazarse uno o dos pistones, dependiendo de si el bombín es ciego por un extremo o tiene huecos por ambos lados (los dos pistones se desplazan de forma opuesta hacia el exterior del cilindro.

Tipos de Sistemas de frenos:

En la actualidad, los dos grandes sistemas que se utilizan en los conjuntos de frenado son: frenos de disco (contracción externa) y frenos de tambor (expansión interna).

Todos los conjuntos de frenado sean de disco o de tambor tienen sus elementos fijos sobre la mangueta del vehículo, a excepción de los elementos que le dan nombre y que son sobre los que realizamos el esfuerzo de frenado (estos elementos son solidarios a los conjuntos de rueda a través de pernos o tornillos).

En todos los vehículos el sistema de frenos incluye dos posibilidades:

1.- Frenos de marcha: Un sistema que puede manipular el conductor, generalmente con el uso de un pedal y que sirve para para disminuir la velocidad del vehículo o detenerlo y poder mantenerlo inmóvil. La fuerza de frenado de este sistema la puede establecer el conductor de acuerdo a la presión que ejerza sobre el pedal de accionamiento.

2.- Frenos de estacionamiento: Los que sirven para mantener el automóvil detenido cuando no está en movimiento o cuando se deja solo aparcado. Este sistema aplica una fuerza de frenado fija y suficientemente elevada como para bloquear la rueda. Normalmente en los vehículos ligeros se acciona a través de un pedal o con el uso de una palanca que se aplica manualmente.

Ambos sistemas pueden ser completamente independientes, no obstante, en la mayoría de los vehículos es común encontrar que los dos sistemas accionen los mismos elementos de frenado con diferente vía de accionamiento.

Mecanismos utilizados para producir el rozamiento.

Con independencia del modo de accionamiento de los frenos, en la práctica se utilizan tres formas principales para producir la fuerza de rozamiento en la rueda que conduce al frenado:

1.- Frenos de zapata.

2.- Frenos de disco.

3.- Frenos de banda.

Frenos de zapata

Los frenos de zapata son muy utilizados en la maquinaria en general y especialmente para los frenos de los automóviles y ferrocarriles.

En todos los casos estos frenos funcionan haciendo rozar con fuerza una zapata, o bien de hierro fundido, o bien de acero recubierta de un material especial de fricción, con un tambor metálico cilíndrico solidario a la rueda en movimiento con la intensión de detenerlo, o en caso tal, mantenerlo detenido. El tambor generalmente es de hierro fundido, especialmente tratado térmicamente y recibe el nombre de tambora. En algunas aplicaciones, como en los trenes la zapata roza directamente y sobre el exterior de la rueda de acero.

Estos frenos pueden ser de dos tipos según su construcción:

1.- Con zapatas exteriores que rozan con la superficie exterior del tambor.

2.- Con zapatas interiores que rozan en la superficie interior de tambor.

Frenos de disco

Los frenos de disco no tienen una aplicación tan universal como los de zapata. Su principal campo de aplicación es en frenos de automóviles y motocicletas.

Este tipo de frenos necesita una mayor fuerza de accionamiento para obtener la misma fuerza de frenado, comparada con los otros tipos de frenos, por esta razón es muy poco utilizado en la industria.

La capacidad de auto regulación para compensar el desgaste de los materiales de fricción, la simplicidad de construcción, el bajo costo de las piezas de fricción y su elevada durabilidad sin fallo, son, entre otras, las ventajas que lo han llevado a ser los frenos por excelencia de los vehículos.

Antiblockiersystem

ABS proviene del alemán Antiblockiersystem y es un dispositivo muy empleado en aviones y automóviles, para evitar que los neumáticos pierdan la adherencia con el suelo durante el proceso de frenado.

En 1978 Bosch hizo historia cuando introdujo el primer sistema electrónico de frenos antibloqueo, tratando de conseguir que fuera más difícil bloquear una rueda en una frenada brusca, con lo que se consigue una mayor seguridad (no sólo para coches, sino también para camiones, trenes y aviones).

El ABS se suma al sistema de frenado tradicional. Consiste en una bomba incorporada a los circuitos del líquido de freno y unos sensores que controlan la velocidad de giro de las ruedas. De modo que, si al frenar bruscamente una o varias ruedas reducen repentinamente sus revoluciones, es detectado por el ABS que interpreta que las ruedas están a punto de bloquearse sin que el vehículo se haya parado, por lo que éste empezará a patinar sin control, para evitarlo los sensores mandan una señal a la central del sistema de control del ABS, que sin la intervención del conductor reparten la presión que se realiza en cada freno sobre cada rueda. En el momento que se ha normalizado la situación devuelve el control del freno al conductor que continúa presionando el freno sobre las ruedas con intensidad plena.

Para que el ABS entre en funcionamiento el conductor debe mantener presionado el pedal de freno a tope, y como el proceso de control se repite con una frecuencia superior a cincuenta veces por minuto, el conductor detecta una cierta vibración en el pedal de freno mientras actúa el ABS.

Con el ABS se mantiene el coeficiente de rozamiento estático durante la frenada, evitando el deslizamiento del automóvil sobre el piso, de modo que la distancia de frenada siempre es menor cuando actúa el sistema ABS de frenada.

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