SISTEMAS DE FRENOS EN AUTOMOVILES

Un auto es un móvil que se desplaza bajo control del conductor. Es acelerado con la fuerza (torque) y potencia del motor y desacelerado con la resistencia del mismo, pero sobre todo con la aplicación de los frenos, el sistema primordial de seguridad. Un auto pesa entre unos 800 y 2500 Kg. según su tamaño y equipamientos, estando en marcha no se puede parar inmediatamente cuando el motor se desconecta del tren de fuerza, debido a la inercia, la cual varía con la velocidad y para controlarla, disminuirla o anularla, se utilizan los frenos instalados en cada una de las cuatro ruedas.
Los frenos deben responder lo más exactamente posible a la solicitud del conductor. La principal función de un sistema de frenos es la de disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehículo, o mantenerlo inmovilizado cuando está detenido Deben ser al mismo tiempo sensibles y graduables para modular la velocidad, y asegurar la detención completa y la inmovilización total del vehículo. En conjunto las exigencias de los frenos son:
• Seguridad de funcionamiento 100%
• Alto confort de frenado
• Alta resistencia térmica y mecánica
• Resistencia a la corrosión
Los frenos trabajan por rozamiento entre una parte móvil solidaria a (fijado a) las ruedas y otra parte fija solidaria a la estructura del auto. Al aplicarse los frenos, la parte fija se aprieta a la parte móvil y por fricción se consigue desacelerar el auto. Esta fricción emite calor y absorbe la energía de la inercia (a 120 Km/h un auto de 1.200 Kg aplica una potencia de frenado de más de 200 HP, lo que disipará calor hasta en una temperatura de 800°C). Para que los frenos sean más eficaces, las superficies en rozamiento deben ser muy planas para lograr un máximo contacto
El sistema de freno principal, o freno de servicio, permite controlar el movimiento del vehículo, llegando a detenerlo si fuera preciso de una forma segura, rápida y eficaz, en cualquier condición de velocidad y carga en las que rueda. Para inmovilizar el vehículo, se utiliza el freno de estacionamiento (conocido también como freno de mano), que puede ser utilizado también como freno de emergencia en caso de fallo del sistema principal. Debe cumplir los requisitos de inmovilizar al vehículo en pendiente, incluso en ausencia del conductor.
Un freno es eficaz, cuando al activarlo se obtiene la detención del vehículo en un tiempo y distancia mínimos. No deben bloquearse las ruedas para evitar el deslizamiento sobre el pavimento.
La estabilidad de frenada es buena cuando el vehículo no se desvía de su trayectoria. Una frenada es progresiva, cuando el esfuerzo realizado por el conductor es proporcional a la acción de frenado, un frenado brusco ocasiona derramamiento.
En los automóviles actualmente se trabajan dos tipos principales de sistemas de frenos: Hidráulicos y de Aire. Anteriormente se utilizaban los frenos mecánicos, sistema que hoy ya está obsoleto.
A continuación se describe brevemente las características principales de los sistemas de frenos mecánicos y de aire.
Frenos Mecánicos
Anteriormente se utilizaban frenos mecánicos; en los cuales al momento de presionar el freno con la fuerza del pie, un cable transmitía la fuerza para tratar de frenar el vehículo, estos tipos de frenos dejaron de ser funcionales cuando la potencia de los motores empezó a desarrollarse, ya que debido a las altas velocidades que empezaron a desarrollar los vehículos se requería de un gran esfuerzo físico para lograr frenar un auto, por lo tanto este sistema de frenado quedo obsoleto y se evoluciono hacia los frenos hidráulicos, pues con un esfuerzo mucho menor se logra una potencia de frenado mucho mayor.
Frenos de Aire
La mayoría de los camiones utilizan frenos de aire ya que resulta un sistema más económico y potente. En este caso, la presión ejercida por el pie del chofer en el pedal es asistida por un sistema de aire comprimido (servofreno), bastante más poderoso que los tradicionales pero que, en caso de detenerse el motor (que es quien produce el aire comprimido) representa una pérdida significativa y peligrosa en el poder de frenado. Los frenos de aire son más eficientes para grandes vehículos pero no son tan seguros.
FRENOS HIDRÁULICOS
En función de las exigencias y tipo de vehículo se emplean sistemas con distintas fuerzas de transmisión. En vehículos de turismo se emplean casi siempre sistemas de frenos hidráulicos (“frenos de pedal”) y frenos de estacionamiento (“frenos de mano”).
Este sistema se basa en que los líquidos son prácticamente incompresibles y además de acuerdo con el Principio de Pascal, la presión ejercida sobre un punto cualquiera de una masa líquida se transmite íntegramente en todas direcciones. Al ejercer una fuerza con el pie en un émbolo pequeño el fluido la transmite y, según la relación entre las secciones de los émbolos, la amplifica. También cambia la dirección y el sentido la fuerza aplicada
Los frenos hidráulicos utilizan un fluido para transmitir la acción de frenado. El sistema requiere de:
• Dispositivo de actuación: medio que permite al conductor generar y controlar la fuerza de frenado deseada.
• Dispositivo de transmisión: transmite la fuerza de frenado del conductor a los frenos de rueda. Para reducir a un mínimo los riesgos de que falle este dispositivo de seguridad, el sistema de frenos de servicio se divide en dos circuitos independientes. De esta manera cuando falla uno de los circuitos de freno, se mantiene la efectividad del segundo
• Disposición diagonal: cada circuito frena una rueda delantera y la rueda trasera diagonalmente opuesta. Este división se emplea principalmente en vehículos de tracción delantera
• Disposición paralela: con cada circuito se frena un eje. El diseño de este tipo de división es lo más sencillo. Este se emplea preferentemente en vehículos con tracción trasera.
• Frenos de rueda: son los que ejercen la acción de frenado al hacer fricción con la rueda y retardan el movimiento de las ruedas del vehículo, logrando reducir la velocidad o frenar el vehículo hasta que se detenga completamente.
Debajo se muestra imagen de un sistema de frenos hidráulico:
Los frenos hidráulicos están divididos en dos tipos de sistemas fundamentales: los sistemas hidráulicos, propiamente dichos y los basados en materiales de fricción. En los sistemas hidráulicos, cuando el freno del vehículo es presionado, un cilindro conocido como “maestro” dentro del motor, se encarga de impulsar líquido de frenos a través de una tubería hasta los frenos situados en las ruedas, la presión ejercida por el líquido produce la fuerza necesaria para detener el vehículo.
Las pastillas ó materiales de fricción, suelen ser piezas metálicas o de cerámica capaces de soportar altas temperaturas. Estas piezas son las encargadas de crear fricción contra una superficie fija (que pueden ser tambores ó discos), logrando así el frenado del vehículo.