TEORIA DE FRENOS 1

TIPOS DE FRENOS

TEORIA GENERAL

ROZAMIENTO

El rozamiento es la resistencia al movimiento entre dos objetos en contacto mutuo. Hay tres tipos de rozamiento: seco, graso y viscoso. Generalmente, en relación con los frenos, sólo nos interesa el rozamiento seco, si bien, algunas veces, tenemos que considerar el rozamiento graso si los forros de los frenos están engrasados o untados de aceite. El rozamiento varía de acuerdo con la presión aplicada entre las superficies deslizantes, con la aspereza de dichas superficies y con el material que las constituye. Supongamos, por ejemplo, que una plataforma y su carga pesan 110 libras (lbs) o 50 kilogramos (Kg) y que es necesario aplicar una fuerza o tiro de 55 libras o 25 kilogramos, para arrastrar la plataforma a lo largo del suelo (Fig. 1). Si ahora reducimos la carga de modo que la plataforma con la carga solamente pese 11 libras o 5 kilogramos, veremos que solo es necesario un tiro o fuerza de 5,5 libras o 2,5 kilogramos para arrastrarla o deslizarla a lo largo del suelo. El rozamiento varía con la carga. Supongamos ahora que hemos alisado el

suelo y la parte deslizante de la plataforma con papel lija. Veremos que se requiere un tiro o esfuerzo menor para desplazar la plataforma sobre el suelo. El rozamiento varía con la aspereza o rugosidad de las superficies. El rozamiento varía también con el tipo de material. Por ejemplo, el arrastre de una bala de caucho de 110 libras (50 Kg) a lo largo de un suelo de hormigón podrá requerir un esfuerzo de tracción de 66 libras o 30 kilogramos (Fig. 2). Pero el arrastre de un bloque de hielo de 110 libras o 50 kilogramos a lo largo del mismo suelo podrá requerir un tiro o esfuerzo de sólo 2,2 libras o 1 kilogramo.

ROZAMIENTO EN LOS FRENOS DE LOS EQUIPOS

En los sistemas de frenado de los coches se hace uso del rozamiento o fricción. El rozamiento entre los tambores o los discos de los frenos y las zapatas decelera o para el coche. Este rozamiento decelera la rotación de las ruedas y el rozamiento entre los neumáticos y el pavimento decelera a su vez el movimiento del coche. Obsérvese que lo que hace parar el coche es el rozamiento entre los neumáticos y el pavimento. Siendo éste el caso, ¿se podría parar más rápidamente el coche si las ruedas estuviesen bloqueadas de modo que los neumáticos patinasen sobre el pavimento? La respuesta es negativa. Si se aplican los frenos tan fuertemente que inmovilizan las ruedas entonces el rozamiento entre los neumáticos y la calzada es cinético (porque los neumáticos patinan sobre la calzada). Cuando los frenos se aplican con una fuerza algo menor, de modo que las ruedas puedan continuar girando, el rozamiento que tiene lugar entre los neumáticos y la calzada es estático. La superficie del neumático no patina sobre el pavimento sino que rueda sobre él. Puesto que esto produce rozamiento estático entre el pavimento y los neumáticos, el efecto del freno es considerablemente mayor. El coche parará más rápidamente si se aplican los frenos con la fuerza justa para obtener el máximo rozamiento estático entre los neumáticos y la calzada. Si se aplican los frenos más fuertemente, quedan las ruedas bloqueadas, o sea inmovilizadas, los neumáticos patinan y se origina un rozamiento cinético menor.

ACCIÓN DE LOS FRENOS

Un sistema típico de frenos hidráulicos consta de dos partes esenciales: el cilindro principal con el pedal de freno, y el mecanismo de frenado de rueda. Las otras partes son los tubos de conexión, o líneas de freno, así como los dispositivos de sustentación o de soporte. La acción del frenado se inicia en el pedal de freno. Cuando dicho pedal es presionado hacia abajo, el fluido o liquido de frenos es enviado desde el cilindro principal a las ruedas, donde presiona las zapatas o patines de freno contra los tambores o discos rotativos. El rozamiento entre las zapatas o patines fijos y los tambores o discos rotativos decelera a éstos y los inmoviliza y simultáneamente decelera o para las ruedas giratorias, las cuales, a su vez, deceleran o paran al coche. La figura 4 muestra las líneas o tubos de freno a lo largo de los cuales circula el fluido.

Obsérvese que en el cilindro principal hay dos cámaras y dos pistones. Una cámara está conectada a los frenos de las ruedas delanteras y la otra lo está a los frenos de las ruedas traseras. Esta disposición de frenado es denominada sistema de frenado doble. Estos sistemas de frenado doble son los usados en

los vehículos modernos, siendo su finalidad dividir el sistema en dos secciones para que, si una falla, la otra pueda seguir actuando y parar el coche.

En los sistemas de frenado primitivos sólo había una cámara en el pistón principal, el cual estaba conectado a las cuatro frenos de las ruedas. Si se producía un fallo en una de sus partes, todo el sistema quedaba fuera de servicio. El sistema de frenado doble proporciona una protección extra, ya que es muy raro que fallen al mismo tiempo ambas secciones, la delantera y la trasera.

SISTEMA DE FRENADO DOBLE

En los vehículos de los modelos antiguos el cilindro principal sólo consta de un pistón, tal como muestra la figura 5. Los sistemas de frenado modernos constan de un cilindro principal con dos pistones. En la figura 6 se muestra esquemáticamente una disposición de sistema de frenado doble. En el sistema representado se hace uso de una unidad de servofreno.

Como puede verse, una línea de freno llega desde el cilindro principal a las ruedas traseras y otra lo hace a las ruedas delanteras. La presión del liquido de frenos se propaga a través de una válvula diferencial de presión.

Esta válvula hace que se encienda una luz roja dispuesta en el tablero de instrumentos en el caso de fallo ya sea de los frenos traseros o de los frenos delanteros.

Son dos los tipos de frenos que pueden ser usados: el de tambor y el de disco. Si bien ambos tipos de freno realizan la misma función, su construcción es diferente. 

La mayoría de coches tienen actualmente sistemas de freno doble y una tubería o línea de freno sirve para los frenos de las ruedas delanteras y otra para los de las ruedas traseras. Sin embargo, algunos coches,

particularmente los más pequeños, tienen un sistema de freno repartido o dividido diagonalmente. Una línea de freno corresponde a los frenos de la rueda delantera de la derecha y de la rueda trasera de la

izquierda. La otra línea corresponde a los frenos de la rueda izquierda anterior y la rueda derecha posterior. Con este sistema, si falla una parte, siempre habrá freno en una rueda delantera y otra trasera, lo que

proporciona un control más equilibrado en caso de emergencia. Este sistema utiliza el mismo tipo de aviso para indicar al conductor cuando falla uno de los dos sistemas.