1. SISTEMAS DE FRENOS<br />Cuando se presiona el pedal de freno, se transmite una fuerza desde el pie hasta los frenos. En la actualidad la fuerza para frenar requerida es mucho mayor de lo que se puede aplicar con la pierna por lo que el sistema de frenado debe incrementar la fuerza aplicada por el pie, esto se logra por medio de dos formas: <br />Ventaja Mecánica (palanca)<br />Incremento de fuerza<br />Multiplicación de fuerza hidráulica<br />Sistema Básico de Frenos<br />Para que se pueda frenar es necesario pisar el pedal de los frenos. Este, mediante el principio de palanca acciona una bomba de frenos, técnicamente conocida como cilindro maestro. El cilindro maestro envía el fluido conocido como liga de frenos,desde su depósito hasta cada una de las ruedas. Por razones de seguridad, existen dos líneas ó circuitos que distribuyen la liga a las ruedas. Por eso se llaman frenos de doble <br />circuito.<br />TIPOS DE FRENOS<br />FRENO DE TAMBOR <br />Estos dispositivos están constituidos por una zapata que obliga a entrar en contacto con un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende controlar, la zapata se construye de forma tal que su superficie útil, recubierta de un material de fricción, calza perfectamente sobre el tambor. Una vez más, al forzarse el contacto entre zapata y tambor, las fuerzas de fricción generadas por el deslizamiento entre ambas superficies producen el par de frenado.<br />Zapatas: Son bloques de madera o metal que presiona contra la llanta de una rueda mediante un sistema de palancas, existen dos tipos que son:<br />a) De fundición<br />b) Compuestas<br />Este tipo de freno consta de un tambor, por lo general realizado en hierro fundido, solidario al cubo de la rueda, en cuyo interior, al pisar los frenos, se expanden unas zapatas de fricción en forma de quot;
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que presionan contra la superficie interna del tambor. Ya no se utilizan en el tren delantero de los coches modernos, que es el que soporta el mayor esfuerzo en la frenada, porque presentan desventajas a la hora de disipar el calor, y porque al ser más pesados que los frenos de disco pueden producir efectos negativos en la dirección del vehículo. Sí se utilizan con frecuencia en el eje posterior de muchos vehículos, combinados con discos delanteros.<br />PARTES DEL FRENO DE TAMBOR<br />Tambor del freno<br />Zapata<br />Resortes de retorno de las zapatas<br />Plato de anclaje<br />Cable de ajuste<br />Pistón hidráulico<br />Cilindro de rueda<br />FRENO DE DISCOS<br />Se componen de un disco montado sobre el cubo de la rueda, y una mordaza colocada en la parte externa con pastillas de fricción en su interior, de forma que, al aplicar los frenos, las pastillas presionan ambas caras del disco a causa de la presión ejercida por una serie de pistones deslizantes situados en el interior de la mordaza. La mordaza puede ser fija y con dos pistones, uno por cada cara del disco. Pero también existen mordazas móviles, que pueden ser oscilantes, flotantes o deslizantes, aunque en los tres casos funcionan de la misma manera: la mordaza se mueve o pivota de forma que la acción de los pistones, colocados sólo a un lado, desplaza tanto la mordaza como la pastilla. Son más ligeros que los frenos de tambor y disipan mejor el calor, pues los discos pueden ser ventilados, bien formados por dos discos unidos entre sí dejando en su interior tabiques de refrigeración, bien con taladros transversales o incluso ambas cosas. <br />La imagen muestra un freno de disco el cual funciona a base de fricción por lo que su fabricación debe ser de alta calidad y los materiales deben tener determinadas características lo que mas adelante se analizara<br />Este sistema de frenado tiene las siguientes ventajas:<br />1. No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente.<br />2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión contra las pastillas.<br />3. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el polvo por acción centrífuga.<br />Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco, comparados con los de tambor, son que no tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto.<br />Frenos de disco cerrado<br />El disco se aloja se aloja en un cárter solidario a la rueda. El apriete se efectúa sobre varios sectores regularmente repartidos sobre la periferia, el frenado se obtiene por la separación de dos discos, cada uno de los cuales se aplica contra la cara interna correspondiente del cárter giratorio.<br />Freno de disco exterior<br />El disco es solidario del árbol o de la rueda. El apriete se efectúa mediante un sector limitado y rodeado por unos estribos, en el interior de los cuales se desplazan unos topes de fricción. <br />El frenado con discos se puede realizar mediante: <br />1) Discos: Inicialmente fueron de acero, ahora suelen ser de fundición. <br />2) Pastillas: Suelen ser de aleaciones de cobre, estos elementos de frenado se colocan en la rueda directamente o en el cuerpo del eje. <br />Las ventajas e inconvenientes, frente al frenado con zapatas de este tipo de frenado son:<br />Ventajas<br />Frenado poco ruidoso. <br />Menores gastos de conservación. <br />Mayor periodo de vida. <br />La mayor parte del calor desprendido durante el frenado la absorben los discos, a los cuales se les proviene de un sistema de ventilación. <br />Materiales protegidos de agentes externos. <br />Se comportan bien hasta los 230 Km/h; a partir de esta velocidad el desgaste aumenta considerablemente.<br />Inconvenientes<br />Menor aprovechamiento de la adherencia. Para solucionar este problema se suelen utilizar sistemas mixtos de zapatas y discos junto con sistemas de antipatinaje. <br />Mayor distancia de parada. <br />No tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto.<br />FRENO DE CINTA<br />Posiblemente el dispositivo de freno más sencillo de concebir es el llamado freno de cinta o freno de banda, el cual consiste fundamentalmente de una cinta flexible, estacionaria, que se tensa alrededor de un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende modificar, la fricción existente entre la cinta y el tambor es responsable de la acción del frenado.<br />Se usa en las máquinas de vapor, en los vehículos a motor y en algunos tipos de bicicletas, pero sobre todo en aparatos elevadores.<br />FRENOS HIDRAULICOS<br />El sistema de frenos hidráulicos usado en el automóvil es un sistema de múltiple sesión de pistones. Ya que este sistema permite que se transmitan fuerzas hacia dos o mas pistones en la manera indicada en la figura.<br />El sistema de frenado hidráulico desde el cilindro maestro hasta los cilindros de las llantas en la mayoría de los automóviles opera de manera similar al sistema ilustrado en la figura. <br />Cuando el pedal del freno es accionado, la presión del pedal de freno mueve el pistón dentro del cilindro maestro, forzando el fluido del freno desde el cilindro maestro por medio del tubo y la manguera flexible del cilindro de las llantas. El cilindro de las llantas contiene dos pistones colocados de forma opuesta y desconectados, cada uno de ellos sostiene la zapata de frenado ajustada dentro del tambor. Cada uno de los pistones presiona la zapata contra la pared del tambor provocando el frenado de la rotación de la llanta. Cuando la presión en el pedal es liberada, el resorte en la zapata de frenado regresa los pistones en los cilindros de las llantas a su posición liberada. Esta acción fuerza el desplazamiento del líquido de frenos de vuelta por medio de la manguera al cilindro maestro. <br />La fuerza aplicada en el pedal de frenado produce una fuerza proporcional en cada uno de los pistones de salida los cuales aplican la fuerza sobre las zapatas friccionantes contra el giro de la llanta retardando la rotación. <br />FRENOS MOTORES<br />Electrodinámicos:<br />Cuyo fundamento es hacer que el motor trabaje como generador. Sólo se aplican a ejes motores. Estos a su vez pueden ser: <br />Reostáticos: Se aplican en locomotoras eléctricas. Se basa en que la inercia del motor, una vez desconectado de la red, hace que éste siga girando, pasando a funcionar como generador y de este modo la energía mecánica acumulada se va disipando en unas resistencias en forma de energía eléctrica, creando a su vez las corrientes circulantes por los devanados un par contrario al de giro, que hace que disminuya la velocidad del motor hasta valores en que los frenos de fricción puedan actuar y detener la máquina. <br />De recuperación: Se basa en conseguir transformar la energía cinética del tren en energía eléctrica reenviándola a la red. Se suele aplicar en el caso de trenes de cercanías y con grandes pendientes.<br />Por ultimo existe una última clasificación de frenos que no utilizan adherencia para lograr el frenado ya sea total o parcial ya que suelen utilizar otros medios diferentes a los antes mencionados. <br />Patín electromagnético frotante: Debido a su gran desgaste sólo se utiliza como freno de urgencia. <br />Frenos de Foucault: Basado en crear corrientes parásitas que a su vez crean esfuerzos de frenado. <br />Frenos aerodinámicos: En un avión en vuelo, disminuyen rápidamente la velocidad por un fuerte aumento de la resistencia al avance, dispuestos en las alas o a lo largo del fuselaje, están constituidos por elementos móviles, que se pueden levantar en el aumento deseado, se utilizan sobre todo durante los picados y en ciertas acrobacias.<br />Frenos neumáticos: Su funcionamiento se basa en que el esfuerzo de frenado aplicado por las zapatas o discos proviene indirectamente del hecho de mover el pistón de un cilindro. Su esquema es el siguiente:<br />Según el tipo de frenado que se quiera hacer éste puede ser: <br />1) Frenado continúo: el que realiza normalmente el maquinista o un viajero en caso de parada de emergencia. 2) Frenado automático: el que ocurre si hay una avería en el propio sistema de frenado. 3) Frenado de apriete y aflojamiento graduado: si se realiza de una forma escalonada.<br />Tipos de frenos neumáticos: <br />1- De aire comprimido. 2- De vacío. 3- Una combinación de los dos. <br />LOS FRENOS DE ZAPARA EXTERNA O DE BLOQUE constan de zapatas o de bloques presionados contra la superficie de un cilindro giratorio llamado tambor de freno. La palanca puede estar rígidamente montada sobre una palanca articulada, como muestra la figura 1, o puede estar articulada a la palanca, como muestra la figura 2<br />Figura 1 Figura 2<br />El diseño de un FRENO DE BLOQUE sencillo se puede hacer con base en el análisis de fuerzas y momentos de la palanca y de la zapata, a manera de un cuerpo libre, se puede suponer que la fuerza normal N y la fuerza de rozamiento fN actúan en el punto medio de contacto de la zapata, sin cometer un error apreciable, para ángulos menores de 60°. Sumando momentos alrededor de la articulación fija O,<br />o <br />Nótese que para una rotación del tambor en el sentido del movimiento de las agujas del reloj, la fuerza de rozamiento fN ayuda a la fuerza F en la aplicación del freno y el freno es parcialmente autoactuante. Para un coeficiente de rozamiento dado, el freno puede diseñarse para que sea completamente autoactuante (o autocerrante). Para que esta condición exista, F debe ser igual a cero o negativo en la ecuación anterior. Podemos suponer también que el peso W es despreciable; entonces <br />es decir, que cuando el freno es autocerrante<br />El momento de frenado T para una situación autocerrante es Lb-plg<br />Donde f = Coeficiente de rozamiento<br />N = Fuerza normal total en lb.<br />R = Radio del tambor del freno en plg<br />LOS FRENOS DE ZAPATA DOBLE se utilizan comúnmente para reducir las cargas en el eje y en los cojinetes, para obtener mayor capacidad y para reducir la cantidad de calor generado por pulgada cuadrada, la fuerza normal NL que actúa sobre la zapata izquierda no es necesariamente igual a la fuerza normal NR que actúa sobre la zapata derecha. Para frenos de doble bloque, cuyas zapatas tengan ángulos de contacto pequeños, digamos que menos de 60°, el momento de frenado puede aproximarse por <br />si el ángulo de contacto de la zapata es mayor a 60°, se requiere una evaluación mas precisa del momento de frenado para las zapatas articuladas, el cual esta dado entonces por <br />El diseño de FRENOS DE ZAPATA INTERNA del tipo simétrico su diseño se puede aproximar por medio de las siguientes ecuaciones:<br />El momento de frenado T puede determinarse por<br />Donde:<br />Coeficiente de rozamiento<br />Ancho de la cara de la zapata en plg<br />Radio interno del tambor en plg<br />Angulo central comprendido desde la articulación de la zapata hasta la punta de revestimiento en grados<br />Angulo central comprendido desde la articulación de la zapata hasta la punta del revestimiento en grados.<br />Presión máxima en psi (zapata derecha)<br />Presión máxima en psi (zapata izquierda)<br />LOS FRENOS DE BANDA constan de una banda flexible enrollada parcialmente alrededor del tambor, se accionan halando la banda fuertemente contra el tambor. La capacidad del freno depende del ángulo de abrazamiento, del coeficiente de rozamiento y de las tensiones en la banda. Para este tipo de freno el sentido de rotación del tambor es tal que la banda anclada al marco constituye el ramal tenso F1, como se muestra<br />En cuanto a correas con velocidad cero, la relación entre el ramal tirante y el ramal flojo de la banda es:<br />Donde<br />F1 = Tensión en el ramal tirante de la banda en Lb<br />F2 = Tensión en el ramal flojo de la banda en Lb<br />e = base de los logaritmos naturales<br />f = coeficiente de rozamiento<br />Angulo de abrazamiento en radianes<br />La capacidad del momento de frenado T es: Lb-Plg<br />Donde r = radio del tambor de freno en plg. Este tipo de freno de banda no tiene propiedades autocerrantes.<br />PROBLEMAS DE APLICACIÓN DE FRENOS<br />1. Un freno de simple de banda tiene el ramal tirante de la banda unido a una articulación fija. El ángulo de abrazamiento es de 280° alrededor de un tambor de 18 Plg. De diámetro. Si se sostiene un momento de 1500 Lb-Plg a 900 rpm y el coeficiente de rozamiento es 0.2 determinar las tensiones requerida en la correa<br />Solución:<br />De la Ec. = = 2.665 y obtenemos<br />266.5 Lb <br />2. Un ascensor de 250 Kg desciende a una velocidad constante de 3 m/s merced a la acción de un freno-motor. En caso de fallo del freno-motor, existe un sensor de velocidad que lo detecta, y da la orden de entrar en funcionamiento a plena capacidad al freno de emergencia de doble zapata interior representado en la figura, que detiene al ascensor. El tiempo que transcurre desde que se produce el fallo hasta que entra en acción el freno de emergencia es de un segundo. El eje en que se encuentran el freno motor y el freno de emergencia tiene una masa de 140 Kg y un radio de giro de 180 mm. El freno de emergencia posee zapatas con revestimiento moldeado y tiene un radio de tambor de 400 mm..<br />Suponiendo que la articulación de cada zapata (talón) se va a situar en un<br />extremo de la misma, indicar cuál es el extremo adecuado en cada una para<br />lograr la máxima capacidad de frenado con el mínimo esfuerzo. Determinar el<br />ancho de zapata necesario para que el freno de emergencia sea capaz de detener el ascensor en medio segundo<br />La presión de las articulaciones que da lugar a un mayor par de frenado en relación al esfuerzo requerido es la que hace que ambas zapatas sean autoaplicantes<br />En el momento de producirse un fallo la velocidad del ascensor, la relación entre la coordenada “Y” que actúa en el ascensor y la coordenada “P” que indica el giro del eje es<br />El ascensor y la coordenada P que indica el giro del eje es<br />Ro= 7.5 m/s<br />Por tanto mientras hasta que comienza a actuar el freno de emergencia la situación es así:<br />250 g - T = 250 ÿ T x 0.4 =(140 x 0.182) ÿ<br />250 x 9.8 - T = 250 x 0.44 2450 - T =100 ÿ <br />T x 0.4 =(140 x 0.182) ÿ T = 11.34 ÿ<br />2450 - 11.34 ÿ = 100¨p ¨p = 22 r/s p = 7.5 + 22 t<br />Entonces = 0.4(7.5 + 22t) = 3 + 8.8 t<br />Tomando 1 Seg de caída libre del ascensor las velocidades son:<br />= 11.8 m/seg p = 22.5 r/s<br />Y en este momento empieza a actuar el freno de emergencia<br />250 g -T =y<br />T x 0.4 - p = (140 x 0.182)<br />2450 - T = 250 x 0.4 ÿ T = 2450 - 100 ÿ<br />0.4 T - P = 4536 ¨p <br />0..4(2450 - 100 ÿ) - P = 4539 p<br />980 - p - P = 4536 y ÿ = 22 - 0.0225 P<br />P = (22 - 0.0225P)t + 29.5<br />Dado que se desea para el ascensor para 0.5 segundos<br />0 = (22 - 0.0225P) 0.5 + 29.5<br />40.5=0.01125P P = 3600 Nm<br />Esto es por lo tanto el par que debe aplicar el freno. Como son dos zapatas, El valor de p se dividirá entre 2<br />P = 1800 N m<br />Como nos dicen que el revestimiento es moldeado pu = 690 Kpa, u = 0.47<br />Entonces 1800 = <br />b = 0.023 m = 23 cm<br />Este es el ancho de zapata necesario.<br />Un Embrague es un sistema que permite controlar el acoplamiento mecánico entre el motor y la caja de cambios. El embrague permite que se puedan insertar las diferentes marchas o interrumpir la transmisión entre el motor y las ruedas. Los embragues utilizados en los automóviles son por fricción entre un disco solidario con la caja de cambios y de una maza solidaria al cigüeñal del motor. El disco se coloca entre la maza y el volante de inercia y el presionado por un resorte llamado diafragma. Cuando el embrague está sin accionar (motor embragado) el disco tiene un gran rozamiento con la maza y transmite toda la fuerza generada en el motor. Cuando se acciona el embrague (motor desembragado) el diafragma es comprimido por el conductor y el disco queda suelto, siendo incapaz de transmitir la fuerza del motor a la caja de cambios. Según la posición del pedal del embrague se puede conseguir un acoplamiento total (pedal suelto) o acoplamientos parciales (pedal a medio pisar) que nos permiten variar la fuerza transmitida por el motor a la transmisión.<br />El embrague transmite la potencia del motor a la transmisión manual mediante su acoplamiento o desacoplamiento. También, hace la salida más suave, hace posible detener el vehículo sin parar el motor y facilita las operaciones del mismo.<br />Un mecanismo de embrague tiene que ser resistente, rápido y seguro. Resistente debido a que por él pasa todo el par motor. Rápido y seguro para poder aprovechar al máximo dicho par, en todo el abanico de revoluciones del motor<br />PEDALES<br />Para su mantenimiento se debe hacer una inspección visual del estado de las soldaduras, ejes y tornillos y mantener la lubricación a través de materiales secos, como grasa consistente o teflón. También hay que asegurarse que el conjunto es rígido, sobretodo el tabique que soporta las bombas, ya que es la reacción a las fuerzas aplicadas, y su vaivén, lo que transmite la sensación de quot;
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de aire en el circuito hidráulico. La carrera del pedal al describir el arco no debe sobrepasar su centro, ya que entonces su trabajo no sería proporcional.<br />DISCO<br />El disco transforma la mayor parte de la energía cinética acumulada en el coche en movimiento, en energía calorífica, evidentemente calentándose, siendo éste de una utilidad limitada y menor a la que todo el mundo cree. Se debe prestar atención a las micro grietas que se producen en la superficie del mismo. Si bien no es común tener problemas con este tipo de grietas, estas podrían, en alguna ocasión, provocar algún tipo de rotura del disco.<br />No debemos olvidar que los discos ventilados tienen orientación de montaje o sentido de giro. Para una correcta revisión general del estado de los discos, se puede empujar el vehículo en línea recta y punto muerto, en una superficie llana y con el auto todavía caliente. De esta forma podemos darnos cuenta de los importantes rozamientos que ofrecen resistencia. entre ellos las presiones residuales de los frenos, los discos alabeados, entre otros.<br />CALIPER<br />El caliper de freno ha evolucionado al mismo ritmo que el sistema, y en la actualidad se presentan de cuatro pistones, de seis y de ocho, con balatas únicas articuladas o múltiples, es decir una por pistón y conformadas por varias piezas o monocuerpo.<br />PROBLEMAS COMUNES DE FRENADO<br />Bloqueo de ambas ruedasExceso de frenado en el tren delantero (error de aplicación de la balata)Bloqueo de ambas ruedas traserasExceso de frenada en tren trasero, balata con demasiado coeficiente de fricción.Falta reparto de peso en esa rueda.Aceite en ese disco. Falta de retorno en bobines de la pinza.Balatas vitrificadasExceso de temperaturaEl pedal rebota, parece ABSDisco alabeado o rotoEl pedal sigue bajando si se mantiene pisadoAire en el circuito, purgar o revisar fugas en retenes o tubos.Bombas dañadas.El pedal no vuelve a su altura de reposoResorte y cojinete del pedal, verificar juego de empujadores – bomba.Resorte y cojinete del pedal, verificar juego de empujadores – bomba.Contratuerca del eje del pedal excesivamente apretada.Verificar si existe obstrucción física.Aire en el sistema.El pedal no se mantiene fijo bajo presiónBalatas muy gastadas.El pedal tiene excesivo recorridoBomba muy pequeña.Cambiar el líquido de frenos o purgar.El coche se jala hacia un lado al frenarPistón pegado.Balatas mal colocadas.Verificar que la caída y el avance son simétricos (alineación).Reparto de pesos por esquinas.Suspensión rota, floja o con exceso de juego.<br />Frenos del vehículo<br />Los frenos de los automóviles pueden clasificarse de acuerdo a su construcción y de acuerdo al modo de accionamiento.De acuerdo a la forma de operar pueden clasificarse en:<br />Frenos de zapata <br />Frenos de disco <br />Frenos de banda <br />De acuerdo al modo de accionamiento en:<br />Frenos manuales <br />Frenos hidráulicos <br />Frenos hidro-neumáticos <br />Frenos de aire comprimido <br />Frenos de zapata<br />Los frenos de zapata son muy utilizados en la maquinaria en general y especialmente para los frenos de los automóviles y ferrocarriles. En todos los casos, estos frenos funcionan haciendo rozar con fuerza una zapata, o bien de hierro fundido, o bien de acero recubierta de un material especial de fricción, con un tambor metálico, generalmente de hierro fundido, especialmente tratado, en movimiento, con la intensión de detenerlo o en caso tal, mantenerlo detenido. En algunas aplicaciones, como en los trenes la zapata roza directamente sobre la rueda. Estos frenos pueden ser de dos tipos según su construcción:<br />Con zapatas exteriores <br />Con zapatas interiores<br />El esquema de la izquierda representa un freno de zapatas del tipo de zapatas interiores. El aro exterior de color negro es el tambor objeto del frenado, los dos semi-círculos rojos, las zapatas que pueden girar utilizando como centro de rotación los puntos azules inferiores, una leva representada con color azul en la parte superior colocada entre los extremos libres de las zapatas y por último un resorte de color negro, que mantiene a las zapatas apretadas contra la leva.El mecanismo tal y como se representa no está ejerciendo ninguna fuerza de frenado sobre el tambor que gira libremente ya que las zapatas están separadas del tambor atraídas por el resorte una a la otra a acercarse, debido a laposición de la leva separadora.<br />Si a través de algún mecanismo, hacemos girar la leva 90 grados, esta obligará a las zapatas a separarse, venciendo la fuerza del resorte, las que se apretarán con fuerza al tambor en movimiento, frenándolo.El modo de separar las zapatas puede ser de diferente naturaleza, los mas comunes son:Con la utilización de una leva como en este caso, accionada por un cilindro neumático utilizando aire comprimido. Utilizando una leva accionada por una palanca que a su vez se acciona manualmente. Utilizando un pequeño cilindro hidráulico de doble pistón colocado directamente entre las zapatas Utilizando un juego de palancas entre una y otra zapata accionadas manualmente a través de un cable<br />En la figura que sigue, hay una animación del proceso de frenado, se ha prescindido del resorte.<br />En los frenos reales, el movimiento de las zapatas es muy pequeño.Para los frenos de zapatas sometidos a grandes esfuerzos de frenado, el tambor de frenos, pueden tener aletas de enfriamiento para disipar el intenso calor generado durante el rozamiento.El material de rozamiento que recubre en la mayor parte de los casos las zapatas de frenos, es comúnmente un polímero termoestable de tipo fenólico, relleno con fibras de refuerzo y en algunos casos, polvos metálicos o negro de humo para aumentar la conductividad de calor.<br />Vista de zapatas típicas del automóvil<br />Frenos de disco<br />Los frenos de disco no tienen una aplicación tan universal como los de zapata y de banda. Su principal campo de aplicación es en frenos de automóviles.Este tipo de frenos necesita una mayor fuerza de accionamiento para obtener la misma fuerza de frenado, comparada con los otros tipos de frenos, por esta razón es muy poco utilizado en la industria. La capacidad de auto regulación para compensar el desgaste de los materiales de fricción, la simplicidad de construcción, el bajo costo de las piezas de fricción y su elevada durabilidad sin fallo, son entre otras, las ventajas que lo han llevado a ser los frenos por excelencia de los vehículos.<br />En el esquema de la izquierda se representa de manera simplificada las partes del freno de disco.Un cuerpo rígido conocido como pinzas y representado en azul, está montado entre dos topes pertenecientes a la estructura de la máquina que no se muestran, estos topes impiden que las pinzas puedan moverse en el sentido de rotación del disco, pero a su vez permiten que pueda desplazarse lateralmente entre ellos. Un cilindro, al que se aplica presión en el líquido hidráulico, representado en amarillo, empuja un pistón interior el que a su vez empuja una de las piezas de fricción que se mueve entre dos guías, este efecto, hace que la pinza entera se desplace y apriete el disco entre las dos piezas de fricción, generando la fuerza de frenado.<br /> Una animación de este proceso se muestra a continuación a la izquierda, mientras que a la derecha se muestra una vista real de un freno de disco del automóvil.<br />Freno de banda<br />El freno de banda es muy utilizado en la industria para frenar e inmovilizar partes en rotación, dada su simplicidad y seguridad.Frenos de banda se usan en variadas aplicaciones, desde pequeños frenos para dispositivos domésticos hasta en lugares de alta responsabilidad y tamaño como: elevadores tirados por cables, grúas, maquinaria de minas y otras muchas.<br />El esquema de la izquierda representa un típico freno de banda simplificado. El objetivo es frenar el tambor mostrado en amarillo que puede girar en ambas direcciones. El elemento de trabajo es una banda metálica elástica, generalmente de acero, que rodea el tambor. Esta banda está recubierta con un material especial con alto coeficiente de fricción para aumentar la fuerza de frenado.Cuando se aplica la fuerza P a la palanca, esta tenderá a girar en el pivote, y apretará la banda fuertemente contra el tambor para frenarlo.<br />En la esquina superior derecha se muestra una sección de la banda, donde pueden apreciarse algunos detalles constructivos.Una bandas de freno reales lucen así:<br />Sistema de Frenos<br />El sistema de frenos es sin duda, el mas importante para la seguridad vial del automóvil. Por tal motivo, las autoridades de los diferentes países establecen reglas y parámetros a cumplir por los automóviles en cuanto a distancia y estabilidad de la carrera de frenado.Por su parte los fabricantes y desarrolladores del automóvil, se esfuerzan cada día mas en lograr sistemas de frenos seguros y duraderos.En todos los vehículos hay dos sistemas de frenos: <br /> Frenos para disminuir o reducir a cero la velocidad.<br /> Frenos de estacionamiento. <br />Hay casos en que los sistemas son independientes, no obstante en la mayoría de los vehículos es común encontrar que sean un solo sistema con diferente vía de accionamiento.<br />La figura de la derecha muestra un esquema con los componentes básicos de un sistema de frenos hidráulico típico para un automóvil de dos ejes.Al presionar el pedal se acciona el pistón de un cilindro hidráulico dentro de la bomba a través de una palanca. Este pistón obliga al líquido hidráulico a fluir a por unos conductos para accionar los mecanismos de freno de las ruedas, que en este caso son de disco en el eje delantero y de zapata en el trasero.Cuando se suelta el pedal la presión cesa y los frenos se relajan para permitir el movimieto del vehículo.<br />En el esquema que sigue pueden verse con mas detalles las partes del sistema.<br />Observe que la bomba 1 es de doble pistón, y que cada uno de ellos alimenta de manera independiente los cilíndros de frenos delanteros 2 y los traseros 3. La presión de los frenos traseros está regulada con la válvula 4.Note como un interruptor 5 sirve para iluminar los faros traseros del vehículo, representados como 6 cuando se acciona el pedal.Otro interruptor accionado por una válvula comparadora de presión 7, cuyo pistón interior se desplaza si uno de los lados resulta con presión muy baja sirve para alertar el fallo al conductor a través de la señal lumínica 8.<br />Frenos manuales<br />En estos frenos, el accionamiento del elemento de frenado, ya sea de zapata, de banda o de disco, se realiza actuando manualmente o bien con el pie, sobre una palanca o pedal. Un cable de acero transmite el movimiento hasta el elemento de frenado.Solo en vehículos muy ligeros, como motocicletas y similares, este sistema se usa para los frenos viales, lo mas común es que se use para los frenos de estacionamiento.<br />De manera muy simplificada, en el gráfico de la izquierda, se representa el accionamiento manual de un freno de zapata.La palanca azul acoplada a una zapata en un extremo, a través de un centro de rotación, recibe por el extremo opuesto, la fuerza de frenado a través de un cable representado con la flecha negra. Un empujador intermedio de color verde va desde la palanca hasta la otra zapata.Cuando se acciona el cable y se tira de la palanca azul se produce un movimiento relativo que tiende a abrir las zapatas y apretarlas contra el tambor para producir la fuerza de frenado.El muelle recuperador de las zapatas no se ha representado para simplificar.Frenos hidráulicosComo su nombre lo indica, los frenos hidráulicos funcionan a través de un líquido a presión.Este líquido debe cumplir con las características de ser estable al tiempo, no corrosivo, aceitoso, poco volátil y que no afecte los materiales de los empaques de goma. Varios líquidos cumplen con esas expectativas, no obstante la mayoría de los líquidos de frenos son mezclas de HYPERLINK quot;
http://www.sabelotodo.org/sustancias/alcohol.htmlquot;
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alcoholes superiores.En la figura de la izquierda se representa un freno de zapata, accionado hidráulicamente.Un cilindro con dos pistones opuestos representados en verde, accionan la zapata respectiva a través de unos empujadores de color azul. El líquido de frenos de color magenta, entra al centro del cilindro a través de la tubería representada. Este líquido de frenos viene desde un cilindro hidráulico maestro que se acciona con el pie al frenar y que no está representado.la presión del líquido, acciona los pistones hacia afuera del cilindro, estos a su vez empujan las zapatas y las aprietan contra el tambor, frenándolo.El muelle recuperador de las zapatas no está representado para simplificar.<br />