Los frenos de los vehículos

Equipos de freno

Los vehículos deben disponer de sistema de frenos adaptados al tipo de vehículo y al trabajo para el que están diseñados.La normativa regula que estos sistemas deben reducir la velocidad, detenerlo y mantenerlo en reposo.

Freno de servicio: este sistema de freno permite al conductor reducir la velocidad durante la marcha normal y conseguir que este frene y se detenga.El freno de servicio en motos está constituido por pedal o maneta, varillas o cables, palanca del tambor y el tambor con sus zapatas.En un automóvil está formado por un circuito hidráulico; que dispone de elementos que generan la presión y otros elementos receptores, así como elementos correctores y amplificadores de la presión.

Freno auxiliar: este sistema es complementario y suple al freno de servicio en caso de fallo o avería de este. El freno auxiliar debe permitir reducir la velocidad del vehículo hasta detenerlo.En los automóviles el freno auxiliar es el mismo que el freno de estacionamiento. Este consiste en un mecanismo de accionamiento manual que actúa sobre las ruedas de un mismo eje.

Freno de estacionamiento: este sistema debe garantizar que con el vehículo parado o estacionado permanezca detenido; siendo esto así en pendientes y sin presencia del conductor.En camiones está constituido por un sistema neumático.

Freno para larga duración: es empleado en camiones y autobuses. Su misión es la de mantener el vehículo a una velocidad constante en pendientes largas sin utilización del freno de servicio. Por tanto es un freno de ayuda y guarda del freno de servicio.Dos sistemas:

Freno motor: este actúa sobre los gases de escape frenando su salida con una mariposa, actuando el motor como un compresor que necesita energía para girar. Las ruedas

mueven el motor que recibe la energía que produce un frenado.

Retardadores: pueden ser o hidrodinámicos o bien electromagnéticos. Los hidrodinámicos; funcionan de la misma manera que un embrague hidráulico. Los electromagnéticos; emplean bobinas, y dependiendo de la excitación de estas el par de frenado será mayor o menor.

Freno automático: se monta en remolques que son arrastrados. Está constituido por un conjunto de elementos que permiten frenar automáticamente en caso de separación del vehículo tractor.

ABS: está formado por un conjunto de elementos que actúan de forma automática para evitar el bloqueo de las ruedas.

Dinámica del frenado

El frenado consiste en absorber y transformar la energía cinética del vehículo en energía calorífica por medio del rozamiento.

Fuerza de frenado: es la fuerza necesaria para detener un vehículo. Fuerza de frenado máxima: es la fuerza de impulsión que se le aplica a

un vehículo sin que exista deslizamiento, calculada en función del coeficiente de rozamiento o de adherencia del neumático. Esta fuerza debe contrarrestar la fuerza de impulsión. Con esto se produce un trasvase de pesos del eje trasero al delantero. Carga estática, es el reparto de pesos con el vehículo parado; carga dinámico, es el reparto de pesos con el vehículo en movimiento. El trasvase de pesos puede ser hasta de un 20%, y esto los sistemas de freno deben de ser capaces de adaptar a esto el frenado.

Eficacia de frenado: la deceleración durante el frenado, determina la eficacia del sistema. La máxima eficacia, es la aceleración de la gravedad 9’8 m/s2.La eficacia dependerá del coeficiente de adherencia de la rueda, de la fuerza de frenado aplicada y del peso soportado por el vehículo.

Aplicación de la fuerza de frenado

Fuerza de frenado en frenos de tambor: la fuerza aplicada en los tambores por el coeficiente de rozamiento es de 0’3 a 0’6. El diseño de estos frenos permite aumentar la fuerza de rozamiento real.

Fuerza de frenado en frenos de disco: los frenos de disco aplican la fuerza a través de los émbolos directamente sobre las pastillas, siendo esta fuerza multiplicada por el coeficiente de rozamiento. En este caso la fuerza a realizar es mayor.

Distancia de parada o detención: es el espacio que recorre un vehículo desde que se activa el sistema de frenado hasta que se detiene el vehículo. Esto depende de; fuerza de frenado, adherencia y velocidad del vehículo.

Efectos del frenado sobre la estabilidad: Basculación sobre el eje delantero: este fenómeno se da por

el trasvase de pesos del eje trasero al delantero. Esta situación provoca un aumento de la adherencia de las ruedas delanteras y una disminución en las traseras. Las consecuencias que se pueden dar son el bloqueo de las ruedas traseras, para corregir esto se utiliza el corrector de frenada.

Bloqueo de las ruedas delanteras y perdida de la trayectoria: el bloqueo de las ruedas delanteras, provoca la pérdida de la direccionabilidad del vehículo. En una trayectoria curva el vehículo tendería a irse hacia el exterior de esta, puesto que las ruedas no giran.

Bloqueo de las ruedas traseras: el vehículo tiende a girar sobre sí mismo. En la trayectoria curva se produciría un efecto de sobreviraje, por lo que el eje trasero tendería a ponerse por delante del delantero.

Perdida de la trayectoria sin bloqueo de las ruedas: este efecto se produce al existir un frenado desequilibrado entre las ruedas de un mismo eje. Esta situación se puede dar por fallos en el circuito y en los elementos de frenado; este efecto aumenta con mayor velocidad.

Refrigeración de los elementos de frenado: durante el frenado la energía cinética se transforma en calor, por tanto los elementos soportan altas Tª y no pierden eficacia de frenado. En los frenos de tambor, se alcanzan Tª de 400ºC; y si se hace un uso continuado puede aparecer el efecto fading. El fading es que se produzca una dilatación del tambor y por tanto se pierda superficie de contacto y por consiguiente se pierda eficacia.

En los frenos de disco, el calor también dilata el disco, pero esta dilatación refuerza el efecto frenante; puesto que al dilatarse se presiona con mayor fuerza a los discos. Las zapatas y pastillas, así como el liquido de frenos; deben mantener sus características a pesar de las altas Tª.Formas de refrigerar:

Los discos son autoventilados, con taladros y ranuras; que ayudan a la canalización del aire y evacuan el calor.

Los tambores incorporan pequeñas aletas. En la carrocería se disponen canalizaciones para conducir el

aire a los elementos de frenado.

Sistemas de accionamiento del freno

Mando mecánico (varillas y cables): antiguamente este sistema actuaba el freno de servicio, pero en la actualidad solo es utilizado en el freno auxiliar y de estacionamiento.

Accionamiento hidráulico: el circuito hidráulico está formado por una bomba, un depósito, canalizaciones, émbolos de accionamiento y dispositivos correctores y de ayuda. El funcionamiento está basado en el principio de pascal, el cual dice que la presión ejercida en un punto de un liquido dentro de un recipiente cerrado, se transmite a todos los demás puntos.

Circuito de frenado con fuerza auxiliar

Son circuitos hidráulicos o neumáticos en los cuales la presión se genera por medio de una bomba hidráulica o un compresor, y al accionar el pedal lo que accionamos es una válvula que permite el paso del fluido hacia el elemento de freno. Este sistema utiliza Citroën en sus vehículos con suspensión hidroactiva, ya que se genera presión hidráulica por medio de una bomba. Y en los camiones se utiliza el sistema neumático.

Sistemas de circuito dual Sistema II; cada circuito de frena independientemente un eje. Sistema x; distribución en diagonal de las ruedas. Sistema HI; distribución eje delantero y eje trasero, y solo eje delantero.

Sistema LL o Y; distribución eje delantero y rueda trasera derecha, y eje delantero y rueda trasera izquierda.

Sistema HH; distribución eje delantero y trasera, y eje delantero y trasero.