Los entresijos de los discos, tambores, zapatas y el sistema hidráulico: cómo te protegen tus frenos.
Los frenos son tan importantes como el motor de cualquier coche y son esenciales para garantizar tu seguridad al conducir. El principio básico de los frenos es simple: toman la energía cinética del vehículo en movimiento y la transfieren en energía térmica por fricción para que el coche se detenga. Todos los frenos siguen el mismo principio, pero diferentes sistemas logran esta fricción de distintas maneras.
Muchos factores determinarán el tipo de sistema de tu coche y los componentes que utiliza, ya que todos los sistemas varían ligeramente, pero aquí están los sistemas que es probable que tenga tu coche, cómo funcionan y cuáles son los componentes clave que es probable que sean. Entender el sistema de frenado de un coche y los sistemas de frenado de los vehículos puede ser vital, ¡así que sigue leyendo!
COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENADO
Antes de abordar el tipo de sistema que un coche puede usar para frenar, conviene mencionar los componentes clave, especialmente si estás considerando reparar o reemplazar piezas del sistema de frenado. Los tipos de piezas que utiliza tu sistema de frenado a menudo dependerán de la marca y modelo del coche, las velocidades que puede alcanzar, el precio del coche y su antigüedad. Un sistema de frenado utilizará un tambor o un disco y contendrá pastillas de freno.
FRENOS DE TAMBOR
Los frenos de tambor son la forma más antigua de detener un coche. Un tambor está fijado al interior de la rueda y dentro hay dos almohadillas resistentes al calor. Cuando se pisa el pedal, las almohadillas empujan hacia afuera y presionan el tambor, y el tambor detiene la rueda. La fricción causada entre las almohadillas y el tambor provoca la transferencia de la energía cinética en energía térmica.
Estos tipos de frenos se usaban comúnmente en los coches hasta la década de 1980. A medida que los coches se volvían más potentes, los frenos de tambor no estaban a la altura del desafío de detenerlos. Se calientan mucho en condiciones intensas de frenado frecuente y si se calientan demasiado, no pueden transformar la energía del movimiento en calor y dejan de funcionar. Después de los años 80, muchos coches comenzaron a usar frenos de disco en su lugar.
Esto no quiere decir, sin embargo, que los frenos de tambor no se usen en absoluto. Siguen siendo adecuados y hacen el trabajo. A menudo se utilizan para los frenos de las ruedas traseras, ya que cuando un coche se detiene, la mayor parte de la presión se aplica a los frenos delanteros. Como los frenos de tambor son más baratos de fabricar y más simples de mantener, a menudo se usan en coches de gama de entrada o modelos más económicos.
FRENOS DE DISCO
Los frenos de disco son lo que “reemplazó” a los frenos de tambor como la opción más popular para la mayoría de los coches. Los frenos de tambor empujan y esto no crea tanta presión como apretar sobre la rueda. Por lo tanto, los expertos diseñaron un sistema en el que algo se aprieta en lugar de empujarse. También descubrieron que una mayor superficie también significa más fricción y es esencial para mejorar el frenado a altas intensidades. La combinación de buscar algo que apretar y buscar una gran superficie llevó a la adopción de frenos de disco.
Un freno de disco es un mecanismo para ralentizar o detener la rotación de una rueda de su movimiento. Un freno de disco normalmente es de hierro fundido, pero en algunos casos también es de composite de carbono o cerámica. Esto está vinculado a la rueda y/o al eje. Para detener la rueda, un material de fricción en forma de pastillas de freno se fuerza contra ambos lados del disco. La fricción causada en la rueda del disco ralentizará o detendrá.
Algunos discos tienen modificaciones para asegurar que se enfríen más rápido y permanezcan más eficientes. Esto a menudo se logra permitiendo que entre aire, por lo que modificaciones como un agujero en el medio, pequeños espacios alrededor del exterior o aletas permitirán que el aire acceda al disco y significarán en última instancia un sistema de frenado más eficaz.
LAS PASTILLAS DE FRENO
Ya sea un disco o un tambor utilizado por tu coche, el componente principal contenido en el disco o el tambor es una pastilla de freno (a veces llamada “zapata”). Son ellas las que crean la fricción. Se utilizan muchos materiales diferentes para las pastillas de freno, pero algunas pastillas comunes pueden ser orgánicas (usando vidrio, kevlar, carbono, etc.), cerámicas, semimetálicas o totalmente metálicas. Todos los materiales utilizados están diseñados para absorber la mayor cantidad de calor posible.
Las pastillas de freno orgánicas son muy silenciosas y no desgastan el disco, pero deben cambiarse con más frecuencia porque tienden a desgastarse. Las pastillas cerámicas también son muy silenciosas, duran mucho tiempo y tienen una gran capacidad de frenado, mucho mejor que las pastillas orgánicas. Las pastillas semimetálicas incluso superan la capacidad de las pastillas cerámicas, pero debido a las escamas metálicas del material sintético, desgastan más el disco, por lo que el disco de freno tendrá que cambiarse más a menudo. Finalmente, existen pastillas de freno totalmente metálicas.
Es lo que usan los coches de carreras. Tienen una capacidad de frenado increíble, pero son ruidosas y van a desgastar el disco como un helado derritiéndose al sol. Es probable que tu coche contenga pastillas de freno sintéticas o cerámicas y ambas son buenas opciones para la conducción diaria.
SISTEMAS DE FRENADO MECÁNICO
Los frenos mecánicos fueron los primeros de los tipos de sistemas de frenado instalados en los automóviles cuando se produjeron en serie en el siglo XX. Estos sistemas implicaban una serie de poleas, cables, levas y otros dispositivos para aplicar fricción sobre el tambor de freno y detener el coche. Cuando se pisaba el pedal, tiraba de un cable, la “conducción de freno”, que a su vez obligaba al tambor a presionar la rueda y detener el coche.
Había muchos problemas con estos sistemas de frenado. Por un lado, requerían mucho mantenimiento porque las conducciones de freno y todas las demás piezas móviles debían mantenerse en perfecto estado para que los frenos funcionaran. Cuando los cables de freno sufrían demasiada presión o la fuerza requerida para detener el vehículo era demasiado grande, también podían romperse fácilmente y esto sería muy peligroso. Los sistemas también necesitaban mantenimiento debido a su precisión; si una palanca estaba desactivada o si la tensión de los cables no era del todo correcta, diferentes ruedas recibirían presiones de frenado diferentes, lo que haría el coche muy difícil de controlar.
Debido a todos estos problemas, a finales de la década de 1950, los frenos mecánicos rara vez se veían en los coches y fueron reemplazados por frenos hidráulicos.
Dicho esto, la mayoría de los coches todavía tienen una forma de frenos mecánicos: el freno de mano. Además de tener frenos hidráulicos principales, los coches a menudo tienen un freno de mano mecánico que utiliza una palanca y un brazo en el tambor de freno para ayudar a detener el coche. Se accionan por un cable de la palanca del freno de mano al interior del coche. Un trinquete en la palanca del freno de mano mantiene el freno activado una vez aplicado. Un botón desengancha el trinquete y libera la palanca. Todos los coches tienen un sistema de freno de mano (a veces eléctrico y no mecánico) que actúa sobre dos ruedas – generalmente las ruedas traseras. Este sistema mecánico está destinado únicamente a asegurar el coche al estacionar en lugar de detenerlo, por lo que un sistema mecánico es adecuado.
SISTEMAS DE FRENADO HIDRÁULICOS
El sistema de frenado más común para los coches modernos es un sistema de frenado hidráulico y tu coche casi seguro está equipado con frenos hidráulicos. Los coches suelen tener esto en las cuatro ruedas y los sistemas hidráulicos pueden usar un disco de freno o un tambor de freno.
A diferencia de los sistemas de frenado mecánicos más antiguos, los sistemas hidráulicos utilizan un fluido para aplicar presión sobre los frenos. El líquido hidráulico se almacena en las conducciones de freno y se utiliza para transmitir la presión o la fuerza del pedal de freno o la palanca de freno para detener el coche. El líquido de frenos, o líquido hidráulico, es una sustancia no compresible que puede funcionar a altas temperaturas y alta presión.
En este tipo de sistema de frenado, la fuerza mecánica proviene del conductor pisando el pedal de freno. Esta fuerza entonces empuja el líquido de frenos a través de las conducciones y, como no es compresible, hacia el sistema de frenado. En un dispositivo conocido como cilindro maestro, esta fuerza se convierte entonces en presión hidráulica que se envía a las pinzas de freno o a los segmentos de tambor (dependiendo del tipo de sistema).
Cada pinza de freno contiene una serie de pistones (hasta 6) y la presión hidráulica fuerza a la pinza a bloquearse sobre el disco o el tambor. Las pastillas de freno fijadas a la pinza de freno crean fricción cuando rozan contra el disco o el tambor de freno y es lo que finalmente detiene el coche.
Los sistemas de frenado hidráulico también presentan ventajas distintivas.
Primero, la fuerza generada en el sistema de frenado hidráulico es más alta en comparación con los antiguos sistemas de frenado mecánico que se usaban en los coches. Estos son bastante primitivos y dependen de palancas, varillas o levas, que no transfieren tanta fuerza como los sistemas de frenado hidráulico. Los sistemas mecánicos también pueden perder su eficacia con el tiempo cuando las piezas de trabajo se descomponen.
El riesgo de rotura de las conducciones de freno hidráulicas es muy bajo y requieren muy poco mantenimiento, una vez más en oposición a los frenos mecánicos. También son increíblemente rápidos y reactivos al pedal y se necesita muy poca fuerza aplicada sobre los frenos para ejercer presión sobre los tambores o discos.
Dado que un sistema hidráulico tiene muchas menos piezas móviles que un sistema mecánico, el desgaste de estas piezas y cualquier mantenimiento asociado o resultante también se reduce. Esto hace que el sistema sea más barato y más fiable que un sistema mecánico. Dado que los sistemas mecánicos también podían diferir considerablemente en su diseño y construcción de un coche a otro, esto hacía que las reparaciones a menudo fueran delicadas. Los sistemas hidráulicos tienen un diseño relativamente simple y son fáciles de ensamblar, lo que facilita el mantenimiento.
SISTEMA DE FRENADO SERVO
A menudo también llamado frenos asistidos, o servo-freno o servofreno, un sistema de servofreno está diseñado para dar una potencia adicional para reducir el esfuerzo necesario para aplicar el freno y funcionará en conjunción con frenos hidráulicos.
El servo de freno funciona creando un vacío parcial, que entonces aumenta la fuerza aplicada al cilindro principal. Con un servo de freno, el pedal de freno presiona primero una varilla unida, que luego permite que entre aire en el servomotor mientras cierra el vacío. La presión entonces aumenta sobre la varilla que se conecta a una varilla dentro del cilindro maestro.
El servo de freno se ha vuelto más común en los coches porque los frenos de disco reemplaz