Cuáles son los diferentes tipos de sistemas de frenos y cómo funcionan

Los entresijos de discos, tambores, zapatas e hidráulica: cómo sus frenos lo mantienen seguro.

Los frenos son tan importantes como el motor de cualquier coche y son vitales para mantenerte seguro al conducir.
El principio básico de los frenos es simple: toman la energía cinética del vehículo en movimiento y la transfieren a la energía térmica a través de la fricción para hacer que el automóvil se detenga.
Todos los frenos siguen el mismo principio, pero los diferentes sistemas logran esta fricción de diferentes maneras.

Hay muchos factores que van a determinar qué tipo de sistema tiene su automóvil y qué componentes utiliza, ya que todos los sistemas varían ligeramente, pero aquí están los sistemas que es probable que tenga su automóvil, cómo funcionan y cuáles son los componentes clave de ellos. Comprender 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 pasar a qué tipo de sistemas puede usar un automóvil para frenar, vale la pena mencionar los componentes clave, especialmente si está pensando en reparar o reemplazar partes del sistema de frenado. Los tipos de piezas que utiliza su sistema de frenos a menudo dependerán de la marca y el modelo del automóvil, las velocidades que puede alcanzar, el precio del automóvil y la antigüedad del mismo. Un sistema de frenos 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 automóvil. Un tambor está unido al interior de la rueda y en el interior hay dos almohadillas resistentes al calor. Cuando se presiona el pedal, las almohadillas empujan hacia afuera y aprietan el tambor y el tambor detiene la rueda. La fricción causada entre las almohadillas y el tambor hace que la energía cinética se transfiera a energía térmica.

Estos tipos de frenos se utilizaron comúnmente en automóviles hasta la década de 1980. A medida que los autos comenzaron a ser más potentes, los frenos de tambor no estuvieron a la altura del desafío de detenerlos. Se calientan mucho en condiciones intensas de frenado frecuente y, si están demasiado calientes, no pueden cambiar la energía del movimiento en calor y dejan de funcionar. Después de la década de 1980, muchos automóviles comenzaron a usar frenos de disco en su lugar.

Sin embargo, esto no quiere decir que los frenos de tambor no se usen en absoluto. Siguen siendo adecuados y hacen el trabajo. A menudo se usan para frenos de ruedas traseras, como cuando un automóvil se detiene, la mayor parte de la presión se aplica a los frenos delanteros. Dado que los frenos de tambor son más baratos de fabricar y más fáciles de mantener, a menudo se usan en automóviles de nivel básico o en modelos más baratos.

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 automóviles. Los frenos de tambor empujan hacia fuera y esto no crea tanta presión como apretarse en la rueda. Por lo tanto, los expertos diseñaron un sistema en el que algo se comprime en lugar de prensarse. También descubrieron que una mayor superficie también significa más fricción y es vital para mejorar el frenado a altas intensidades. La combinación de buscar algo para apretar y desear una superficie alta 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 está hecho de hierro fundido, pero en algunos casos, también está hecho de compuestos de carbono o cerámica. Esto está vinculado a la rueda y / o al eje. Para detener la rueda, el material de fricción en forma de pastillas de freno se fuerza contra ambos lados del disco. La fricción causada en la rueda del disco disminuirá o se detendrá.

Algunos discos tienen modificaciones para asegurarse de que se enfríen más rápido y permanezcan más efectivos. Esto se logra a menudo dejando entrar aire, por lo que modificaciones como un agujero en el medio, pequeños huecos alrededor del exterior o aletas permitirán que el aire acceda al disco y, en última instancia, significarán un sistema de frenado más eficiente.

Pastillas de freno

Independientemente de si se trata de un disco o un tambor que utilice su automóvil, el componente principal que se encuentra dentro del disco o el tambor es una pastilla de freno (a veces denominada “zapata”). Estos son los 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.).), cerámica, semimetálica o totalmente metálica. 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 necesitan cambiarse con más frecuencia, ya que tienden a desgastarse.
Las almohadillas de cerámica también son muy silenciosas, duran mucho tiempo y tienen una gran capacidad de frenado, mucho mejor que las almohadillas orgánicas.
Las pastillas semimetálicas superan incluso la capacidad de las pastillas de cerámica, pero debido a las escamas metálicas en el material sintético desgastan más el disco, por lo que el disco de freno tendrá que cambiarse más a menudo.
Finalmente hay pastillas de freno completamente metálicas. Esto es lo que usan los autos de carreras. Tienen una increíble capacidad de parada, pero son ruidosos y desgastarán el disco como un helado que se derrite al sol. Es probable que su automóvil contenga pastillas de freno sintéticas o de cerámica, y ambas son buenas opciones para conducir todos los días.

Sistemas de frenos mecánicos

Los frenos mecánicos fueron los primeros tipos de sistemas de frenos instalados en automóviles cuando se produjeron en masa en el siglo XX. Estos sistemas incluían una serie de poleas, cables, levas y otros dispositivos para aplicar fricción al tambor de freno y detener el automóvil. Cuando el pedal estaba presionado, tiraba de un cable, la “línea de freno”, que a su vez obligaba al tambor a presionar la rueda y detener el automóvil.

hubo muchos problemas con estos sistemas de frenado. Por un lado, requerían una gran cantidad de mantenimiento, ya que las líneas de freno y todas las demás partes móviles tenían que mantenerse en perfectas condiciones para que los frenos funcionaran. Cuando los cables de freno estaban bajo 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 la precisión que tenían que ser; si una palanca estaba apagada o la tensión en los cables no era del todo correcta, las diferentes ruedas recibirían diferentes presiones de frenado, lo que hacía que el automóvil fuera 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 automóviles 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 automóviles 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 automóvil. Son accionados por un cable desde la palanca del freno de mano dentro del automóvil. Un trinquete en la palanca del freno de mano mantiene el freno encendido una vez que se aplica. Un pulsador desactiva el trinquete y libera la palanca. Todos los automóviles tienen un sistema de freno de mano (a veces puede ser eléctrico y no mecánico) que actúa sobre dos ruedas, generalmente las ruedas traseras. Este sistema mecánico solo está diseñado para asegurar el automóvil al estacionar en lugar de detenerlo, por lo que un sistema mecánico es adecuado.

Sistemas de frenado hidráulicos

El sistema de frenos más común para los automóviles modernos es un sistema de frenos hidráulicos y es casi seguro que su automóvil tenga frenos hidráulicos. Los automóviles comúnmente tienen esto en las cuatro semanas 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 fluido para aplicar presión sobre los frenos. El fluido hidráulico se almacena en las líneas de freno y se utiliza para transmitir presión o fuerza desde el pedal de freno o la palanca de freno para hacer que el automóvil se detenga. El líquido de frenos, o fluido 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 que presiona el pedal del freno. Esta fuerza empuja el líquido de frenos a través de las líneas y, dado que no es compresible, hacia el sistema de frenos. En un dispositivo conocido como cilindro maestro, esta fuerza se convierte en presión hidráulica que se envía a las pinzas de freno o zapatas de tambor (dependiendo del tipo de sistema).

Cada pinza de freno tiene una serie de pistones contenidos en su interior (hasta 6) y la presión hidráulica obliga a la pinza a cerrarse con abrazadera en el disco o tambor. Las pastillas de freno unidas a la pinza de freno crean fricción cuando se frotan contra el disco de freno o el tambor y esto es lo que finalmente detiene el automóvil.

También hay algunos aspectos positivos de los sistemas de frenado hidráulicos.

En primer lugar, la fuerza generada en el sistema de frenado hidráulico es mayor en comparación con los sistemas de frenado mecánicos más antiguos que solían usarse en los automóviles. Estos son bastante primitivos y dependen de palancas, eslabones o levas, que no transfieren tanta fuerza como los sistemas de frenado hidráulicos. Los sistemas mecánicos también pueden perder su eficacia con el tiempo a medida que las piezas de trabajo se rompen.

La posibilidad de que las líneas de freno hidráulicas se rompan es muy baja y requieren muy poco mantenimiento, de nuevo a diferencia de los frenos mecánicos. También son increíblemente rápidos y sensibles al pedal y requiere muy poca fuerza aplicada a 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 fiable que uno mecánico.
Dado que los sistemas mecánicos también podían diferir en gran medida en su diseño y construcción de un automóvil a otro, esto hacía que las reparaciones a menudo fueran complicadas. Los sistemas hidráulicos tienen un diseño relativamente simple y se montan fácilmente, lo que facilita el mantenimiento.

Servo sistema de frenado

A menudo también conocido como frenos asistidos por potencia, o un freno o refuerzo de vacío, un sistema de servofreno está diseñado para proporcionar potencia adicional para reducir el esfuerzo necesario para aplicar el freno y funcionará en conjunto con los frenos hidráulicos.

El servo de freno funciona creando un vacío parcial, que luego aumenta la fuerza aplicada al cilindro principal. Con un servo de freno, el pedal de freno primero presiona una varilla adjunta, que luego permite que el aire entre en el aumentador de presión mientras se cierra el vacío. Luego, la presión aumenta en la varilla que se conecta a una varilla dentro del cilindro maestro.

El servo de freno se ha vuelto más común en los automóviles, ya que los frenos de disco han reemplazado a los frenos de tambor como configuración estándar en los vehículos. Los frenos de disco hacen necesario que los automóviles tengan frenos de potencia para eliminar la mayor parte de la fuerza que un conductor necesita ejercer para detener el automóvil.

Dentro del servo sistema de frenos, un vacío multiplica la fuerza que ejerce el conductor sobre el pedal del freno. La apariencia exterior de un servo de freno es un recipiente que contiene un diafragma, una válvula y generalmente está construido de metal. Unido al servo de freno también hay una válvula de retención, que limita la dirección del aire hacia afuera solo para eliminar el riesgo de perder la función del freno mientras el automóvil está funcionando.

Si el vacío falla porque el motor se detiene, por ejemplo, los frenos siguen funcionando porque hay un enlace mecánico normal entre el pedal y el cilindro maestro. Pero se debe ejercer mucha más fuerza sobre el pedal del freno para aplicarlos.

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