Cuando un vehículo se encuentra en movimiento adquiere una determinada energía que es proporcional a su masa y al cuadrado de su velocidad: esta energía se denomina cinética. Para detenerlo o disminuir su velocidad, tenemos que disipar esta energía, en la cual interviene el dispositivo de frenado, transformando la energía cinética en calorífica.
Nos encontramos con dos sistemas para frenar las ruedas de un vehículo: tambor y disco. En ambos casos el principio consiste en aplicar con presión una superficie inmóvil sobre otra que gira con la rueda.
Tambor: El tambor gira con la rueda. Dentro del mismo existen unas zapatas forradas de un material antifricción que son gobernadas por un bombín y presionan sobre el tambor al pisar el pedal del freno. Las zapatas tienen un muelle que, al levantar el pie del pedal, las lleva a su posición de reposo separadas del tambor.
Disco: El disco al igual que el tambor gira con la rueda. Al pisar el pedal del freno unas pinzas con un bombín en su interior oprimen al disco mediante unas pastillas de material antifricción.
Cuando es levantado el pie del pedal la pastilla se separa del disco gracias a una junta de caucho existente dentro del bombín.
Por lo general, la solución empleada por los coches de tipo medio es la mixta, es decir discos delanteros y tambor traseros, claro que en los de altas prestaciones en el sistema a emplear es el de cuatro discos, dos en cada eje.
Circuitos hidráulicos
Desde un depósito que contiene líquido de frenos se suministra a la bomba principal, que a su vez está distribuida a los cuatro bombines de rueda. El pedal de freno actúa sobre un pistón interior de la bomba principal que con su avance tapa el paso de comunicación con el depósito de líquido de freno, provocando el aumento de presión en el circuito que va a los bombines. Esta presión en los bombines de cada rueda produce el efecto de frenado de cada rueda y su eficacia se ve proporcionada a la presión ejercida sobre el pedal del freno.
Al soltar el pedal un muelle interno empuja al pistón hasta su lugar de reposo, lo cual ayuda a la caída de presión en el circuito.
Cuando se emplea con exceso los frenos el líquido se calienta y dilata. Al aumentar de volumen, se recoge este por el depósito a través de un paso que comunica con la bomba principal. Los circuitos independientes se emplean para evitar que cualquier parte fuga del circuito hidráulico anule su funcionamiento.
MÉTODOS:
- Circuito delantero-atrás II: Cada una de las bombas actúa sobre un eje delantero o trasero independientemente.
- Circuito en diagonal X: Cada bomba actúa sobre una rueda delantera y su diagonal trasera. Para compensar el desvío del vehículo en caso de frenar con un solo circuito, es necesario una geometría específica en el tren delantero-suspensión.
SERVOFRENO:
Debido a las prestaciones cada vez mayores de los vehículos y con la intención de facilitar la labor a su conductor para dosificar mejor la frenada, se emplea en la mayoría de los coches actuales el servofreno.
En los turismos se utiliza una asistencia al pedal de freno, la cual multiplica la fuerza ejercida sobre dicho pedal, por un valor predeterminado. Este elemento que también se denomina «servofreno por depresión» se aloja entre el pedal del freno y la bomba principal. Interiormente el servofreno lleva una membrana de gran diámetro, que se define en sus características en pulgadas. Dicha membrana queda sometida a la depresión del motor cuando se pisa el pedal del freno, aumentando la distancia de frenado, empujando en el mismo sentido y multiplicando la fuerza ejercida por el pedal de frenos, pone duro el pedal.
REGULADOR DE FRENADA:
En situaciones de frenadas bruscas, las ruedas traseras se bloquean antes que las delanteras debido a la transferencia dinámica del peso del vehículo hacia el tren delantero. En estas circunstancias se produce un derrapaje incontrolado del coche que se ve empeorado si el piso está deslizante. Para evitar este incidente es necesario equipar al vehículo con un regulador de frenada.
Dicho regulador suele ser de varios tipos, siendo el más habitual el compensador con la carga. Su ubicación se encuentra entre la bomba principal y los bombines traseros. Una conexión de varilla informa al compensador de la carga en tren.
Fading o fatiga de los frenos: Esta expresión indica la pérdida de eficacia del sistema de frenos parcial o total. Se produce en dos apartados:
- Pastillas-zapatas: Al calentarse excesivamente la superficie de fricción, pueden llegar a cristalizarse, lo que hace reducir el coeficiente de rozamiento del disco-tambor, aumentando la distancia de frenado. Como consecuencia de ello el pedal de frenos se pone duro y el coche no se detiene.
- Líquido de frenos: Al calentarse excesivamente y superar su punto de ebullición se forman bolsas de vapor en el circuito hidráulico de frenos. Como consecuencia el pedal se baja demasiado, siendo necesario bombear para lograr una eficacia de frenada.
ANTIBLOQUEO DE LAS RUEDAS (Sistema Bosch ABS)
Desde el momento en que un coche alcanza la velocidad de 5 a 6 km/h, el dispositivo antibloqueo de ruedas se autocontrola, preparándose para intervenir. Si durante la frenada el captador de velocidad detecta un aumento brusco de la deceleración de una rueda, correspondiente a un principio de bloqueo, el calculador manda a la válvula de regulación correspondiente de forma que impida todo aumento de presión y hacerla caer, hasta que la rueda recobra su velocidad de deceleración normal.
En cuanto ésta es alcanzada, se restablece la fase inversa, siendo restablecida la presión por bomba del grupo hidráulico. Durante el frenado que pone en acción el sistema antibloqueo y dependiendo del estado de la carretera, este ciclo puede repetirse al ritmo de 4 a 10 por segundo.
Para garantizar un equilibrio perfecto en todas las circunstancias, las dos válvulas de los frenos traseros alimentan a éstos últimos con presiones idénticas. Por lo tanto, un comienzo de bloqueo de una rueda trasera provoca una regulación de los dos frenos traseros. Si el circuito (sistema) quedara fuera de servicio por avería o defecto se avisaría al conductor mediante un indicador visual en el tablero de a bordo. En este caso, el corrector de frenado asegura la plena eficacia de los frenos, como un sistema convencional.
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