FRENOS AUTOMOTRICES

1. Prólogo.

El sistema de frenos permite al conductor disminuir la velocidad del vehículo, así como detenerlo, y se compone de dos circuitos básicos: “frenos de servicio” los que se accionan con el pedal, y “frenos de estacionamiento” que se accionan manualmente por medio de una palanca. La mayoría de los automóviles tiene dos tipos de frenos: de disco en las ruedas delanteras, y de tambor en las traseras.

Cuando el conductor pisa el pedal de freno, la bomba de freno, asistida por un reforzador de vacío llamado “servo” ó “booster”, envía fluido a los pistones hidráulicos que se encuentran en las ruedas y en las mordazas para generar la fuerza de frenado.

En el caso de los frenos de disco, los pistones de las mordazas se llenan y presionan los discos para reducir la velocidad de las ruedas, cuando ya no se pisa el pedal, los pistones liberan al disco.

Para los tambores: al presionar el pedal, el pistón hidráulico que está unido a la rueda se llena de liquido de frenos, lo que separa las cintas para que entren en contacto con el tambor, disminuyendo así la velocidad de las ruedas. Cuando ya no se pisa el pedal, unos resortes hacen que las zapatas vuelvan a su posición original.

2. “Servo”, “Booster”, ó “Reforzador de frenos”.

La función del llamado “servo de freno”, “Booster”, ó “Reforzador de frenos” es minimizar la fuerza necesaria, para presionar el pedal, y obtener la respuesta de frenado. Es un amplificador de fuerza que aprovecha la depresión (o vacío) generada en la cámara de combustión para incrementar la fuerza del pie del conductor del vehículo. Puede amplificar la fuerza del pedal de freno hasta 5 veces.

Básicamente se basan en un pistón situado inmediatamente detrás del pedal de freno, con dos cámaras que tienen una presión inferior a la atmosférica gracias a la aspiración del motor. Esta presión menor que la atmosférica se consigue en los motores de gasolina con un tubo después de la válvula de mariposa, o con una bomba de vacío en los vehículos con motores diésel.

Cuando el conductor pisa el pedal del freno, se comunica la primer cámara con el exterior, de tal manera que en ella se tiene presión atmosférica. Como la cámara siguiente tiene presión inferior a la atmosférica, el incremento de presión hace que se genere una fuerza de ayuda a la frenada hacia la derecha proporcional al área del pistón, que se suma a la fuerza que el conductor realiza sobre el pedal.

Existen básicamente dos tipos de reforzadores: los que aprovechan el vacío del motor (conocidos como hidrovac) y los que utilizan el hidráulico de la dirección (conocidos como hydromax).

3. Bomba de freno.

La bomba de freno, (también conocida en algunos lugares como “cilindro maestro”), es la pieza encargada de dar al debida presión al líquido en el circuito de freno. Recibe la presión del pedal de freno amplificada por el servo, y presiona el líquido de freno a los pistones correspondientes de las mordazas o tambores.

4. Válvula dosificadora.

Los vehículos con tracción delantera, traen esta válvula.

El cilindro maestro tiene dos circuitos, y tiene dos líneas de salida. Una línea lógicamente llevaría la fuerza del fluido hacia las ruedas traseras, y la otra lo haría, hacia las ruedas delanteras. La válvula dosificadora, recibe la fuerza de las dos líneas y la deriva en dos circuitos, de tal manera, que un circuito, activa los frenos en forma diagonal una rueda de adelante y una de atrás, y el otro circuito activa las otras dos ruedas.

La idea es que al frenar, la acción no desestabilice el vehículo, acentuando el frenado en cualquier rueda. Algunos modelos de cilindro maestro, traen esta función incorporada, mostrando 4 líneas de salida.

5. Mangueras y líneas de conexión.

Son las encargadas de trasladar el fluido desde la bomba, hacia las ruedas. Lo recomendable sería que toda la conexión fuese a través de líneas o tuberías de metal. Pero el uso de mangueras se debe a que facilitan la conexión en partes movibles como en las partes de las ruedas delanteras (conexión de caliper).

Una manguera demasiado usada, expande la fuerza hidráulica dentro de ella, dando como consecuencia defectos de frenado.

6. Cáliper o mordaza de freno.

La mordaza es el soporte de las pastillas y los pistones de freno. Los pistones están generalmente hechos de acero aluminizado o cromado. Hay dos tipos de mordazas: flotantes o fijas. Las fijas no se mueven, en relación al disco de freno, y utilizan uno o más pares de pistones. De este modo, al accionarse, presionan las pastillas a ambos lados del disco. En general son más complejas y caras que las mordazas flotantes. Las mordazas flotantes, también denominadas "mordazas deslizantes", se mueven en relación al disco: un pistón a uno de los lados empuja la pastilla hasta que esta hace contacto con la superficie del disco, haciendo que la mordaza y con ella la pastilla de freno interior se desplacen. De este modo la presión es aplicada a ambos lados del disco y se logra la acción de frenado.

Las mordazas flotantes pueden fallar debido al enclavamieto de la mordaza. Esto puede ocurrir por suciedad o corrosión, cuando el vehículo no es utilizado por tiempos prolongados. Si esto sucede, la pastilla de freno de la mordaza hará fricción con el disco aún cuando el freno no esté siendo utilizado, ocasionando un desgaste acelerado de la pastilla y una reducción en el rendimiento del combustible.

7. Tambor de freno.

Constan de un tambor de acero o de hierro sujeto a la rueda de forma tal que gira simultáneamente, en su interior, junto al semieje, están las dos pastillas, separadas en su parte inferior por un tornillo de ajuste, y en su parte inferior por un cilindro de rueda.

Esta parte se encuentra ubicada en la estructura, o plato de la rueda de atrás, tiene la función de recibir la fuerza hidráulica que viene del cilindro maestro, y como respuesta genera presión mecánica. Esta fuerza presiona las balatas o zapatas hacia los tambores creando una fricción que obligará al vehículo a reducir la velocidad hasta frenarlo.

8. Sistema anti-bloqueo de frenos (ABS).

Formado por un complejo dispositivo de sensores y bombas electrónicas que mantienen a las ruedas en movimiento, aún en situaciones de pánico o frenadas violentas. Aunque el ABS mejora la frenada en todos los terrenos, hay que tener en cuenta que con pisos resbaladizos, las distancias de frenado también son mayores.

Este tipo de frenos se utilizan en algunos autos que poseen frenos de disco en las cuatro ruedas, llevan un sensor en cada una, que compara permanentemente la velocidad de giro (régimen) de cada rueda con la velocidad de giro de las restantes. Dicho régimen puede ser diferente en cada rueda porque en curvas, terrenos deslizantes o en frenadas cada rueda tiene diferentes velocidades y/o superficies. Los cuatro sensores están comunicados con una computadora; y si se reduce repentinamente el régimen de una sola rueda, la computadora da aviso del riesgo de bloqueo, lo que ocasiona que se reduzca de inmediato la presión hidráulica en el tubo de freno de esa rueda, para aumentar a continuación otra vez hasta el límite de bloqueo. Este ciclo se desarrolla varias veces por segundo, sujeto a vigilancia y regulación electrónicas durante toda la operación de frenado. Resultado: el vehículo sigue estable al frenar indistintamente del agarre o patinaje que ofrezca el pavimento; no necesariamente se acorta el recorrido de frenado.

9. Freno de mano.

La función del freno de mano o freno de estacionamiento, es la de que un vehículo estacionado no se ponga en movimiento por si solo, aun cuando se puede utilizar como freno de emergencia si es necesario durante la marcha del vehículo.

Es una palanca que se encuentra al alcance del conductor; la palanca va unida por unos cables a la leva de freno. Al accionar la palanca las levas acciona los dispositivos de freno de las ruedas ocasionando un frenado que en caso de darse con el vehículo andando suele ser muy brusco.

10. Líquido de freno.

Una de las características del líquido de freno es que el no se comprime, por lo tanto él comprime los accionadores de los frenos en las ruedas. Es hidroscópico, es decir absorbe agua, por lo tanto su vida útil es limitada, si el contenido de agua supera el 3%, la temperatura de ebullición desciende de 80° a 90° C, lo que implica la sustitución del líquido y además no debe utilizarse uno nuevo que se haya mantenido durante un tiempo prolongado en contacto con el aire. Eso indica que cuando hay mucha absorción de agua por el líquido, se pierden sus propiedades de compresibilidad, dificultando el proceso de frenado.

Los líquidos de frenos sufren una ligera degradación durante los primeros meses de utilización, debido a su poder de absorción de la humedad; pero transcurrido un cierto tiempo se llega a la estabilización de la tasa de humedad, de manera que no es necesario el cambio del líquido. Sin embargo, cuando se realizan intervenciones en el circuito de frenos, como el cambio de un cilindro receptor, en las cuales se rompe la hermeticidad del circuito, es imprescindible realizar el cambio total del líquido de frenos. Los fabricantes recomiendan el cambio cada 80.000 Km. o dos años.

En situaciones donde se exigen “frenadas” de emergencia, (incluso hay casos en que el disco de freno se pone al “rojo vivo”) es normal que el líquido de freno se caliente mucho, cuanto más se calienta el líquido mayor es la posibilidad de producir burbujas de vapor que se transformarán en agua. También, si el líquido de freno es de baja calidad, el punto de ebullición es bajo y rápidamente se produce agua.

11. Fuentes.

• revistamotor.eu
• aficionadosalamecanica.net
• hola-mecanicaautomotriz.blogspot.com.uy
• YouTube. Curso de Mecánica Automotriz – diagnostico del sistema de frenos
• sabelotodo.org
• hitechautomechanical.com.au