¿Qué son los frenos?- Tipos, Piezas y aplicación

¿Qué es un freno?

Un freno es un dispositivo mecánico que inhibe el movimiento al absorber energía de un sistema en movimiento. Se utiliza para ralentizar o detener un vehículo, rueda, eje en movimiento, o para evitar su movimiento, casi siempre por medio de fricción.

La mayoría de los frenos comúnmente usan fricción entre dos superficies comprimidas para convertir la energía cinética del objeto en movimiento en calor, aunque se pueden usar otros métodos de conversión de energía. Por ejemplo, el frenado regenerativo convierte gran parte de la energía en energía eléctrica que se puede almacenar para su uso posterior.

Otros métodos convierten la energía cinética en formas almacenadas, como aire comprimido o aceite presurizado, en energía potencial. Los frenos por corrientes de foucault utilizan campos magnéticos para convertir la energía cinética en corriente eléctrica en el disco, la aleta o el riel de los frenos, que se convierte en calor.

Sin embargo, otros métodos de frenado incluso convierten la energía cinética en varias formas, por ejemplo, transfiriendo la energía a un volante de inercia giratorio.

Los frenos se aplican generalmente a ejes o ruedas giratorios, pero pueden adoptar otras formas, como la superficie de un líquido en movimiento (válvulas utilizadas en agua o aire).

Algunos vehículos utilizan una combinación de mecanismos de frenado, p. ej. Coches de carreras de resistencia con ambos frenos de rueda y un paracaídas o aviones con ambos frenos de rueda y aletas de arrastre que se levantan en el aire durante el aterrizaje.

¿Qué es Breaking system?

En un vehículo de automóvil, un sistema de frenado es una disposición de varios eslabones y componentes (líneas de freno o eslabones mecánicos, frenos de tambor o frenos de disco, cilindro maestro o fulcrum, etc.) que están dispuestos de tal manera que convierte la energía cinética del vehículo en energía térmica que, a su vez, detiene o desacelera el vehículo.

La mayoría de los frenos utilizan fricción en ambos lados de la rueda, el accionamiento colectivo de la rueda convierte la energía cinética del objeto en movimiento en calor. Por ejemplo, el frenado regenerativo convierte gran parte de la energía en energía eléctrica que se puede almacenar para su uso posterior.

Los frenos de corrientes de foucault utilizan campos magnéticos para convertir la energía cinética en corriente eléctrica en el disco, la cuchilla o el riel de los frenos, que se convierte en calor.

Los siguientes son los tipos más comunes de sistemas de frenado en los automóviles modernos. Siempre es bueno saber cuáles son los adecuados para su automóvil para facilitar la solución de problemas y el mantenimiento.

Definición de Frenos

Un freno es un dispositivo mecánico que inhibe el movimiento al absorber energía de un sistema en movimiento. Se utiliza para ralentizar o detener un vehículo, rueda, eje en movimiento, o para evitar su movimiento, casi siempre por medio de fricción.

Partes del sistema de frenos

Las siguientes son Partes del sistema de frenos:

• Pedal de freno
• Cilindro maestro
• Pastillas de freno
• Módulo de control ABS
• Refuerzo de freno
• Frenos de disco
• Frenos de tambor
• Freno de emergencia
• Pedal de freno
• Sensores de velocidad de las ruedas

Pedal de freno

El pedal es lo que empujas con el pie para activar los frenos. Hace que el líquido de frenos fluya a través del sistema para ejercer presión sobre las pastillas de freno.

El conductor pisa el pedal del freno para activar los frenos. Un pistón en el cilindro maestro se mueve cuando se presiona el pedal.

Cilindro maestro

El cilindro maestro es básicamente un émbolo que se activa mediante el pedal del freno. Es lo que retiene el líquido de frenos y lo fuerza a través de las líneas de freno cuando se activa.

Convierte la presión no hidráulica en presión hidráulica que los cilindros de las ruedas utilizan para presionar las pastillas de freno contra los rotores para detener el vehículo.

Líneas de freno

Generalmente hechas de acero, las líneas de freno son las que transportan el líquido de frenos desde el depósito del cilindro maestro hasta las ruedas donde se aplica presión para detener el automóvil.

Cilindros de rueda

Las pastillas de freno están conectadas a los cilindros de rueda que aprietan (frenos de disco) o separan (frenos de tambor) las pastillas de freno cuando fluye líquido en ellas.

Pastillas de freno

Las pastillas de freno son lo que realmente se frota contra los tambores o rotores. Están hechos de materiales compuestos y diseñados para durar muchos, muchos miles de kilómetros. Sin embargo, si alguna vez escucha un ruido de rechinar o aullido cuando intenta detener su automóvil, es probable que signifique que es hora de nuevas pastillas de freno.

Módulo de control ABS

Que se encuentra en vehículos con frenos ABS, el módulo realiza comprobaciones de diagnóstico del sistema de frenos ABS y determina cuándo enviar la presión correcta a cada rueda para evitar que las ruedas se bloqueen.

Refuerzo de frenos

Reduce la cantidad de presión necesaria para frenar y permitir que cualquier conductor accione los frenos. Utiliza el vacío y la presión del motor para aumentar la fuerza que el pedal del freno ejerce sobre el cilindro maestro.

Frenos de disco

Generalmente se encuentran en las ruedas delanteras, los frenos de disco cuentan con pastillas de freno que presionan contra un disco (rotor) cuando se aplica el pedal del freno para detener el vehículo. Las pastillas están unidas a un conjunto de pinza de freno que enmarca el rotor.

Frenos de tambor

Ubicados en la parte trasera del vehículo, los frenos de tambor cuentan con cilindros de rueda, zapatas de freno y un tambor de freno. Cuando se presiona el pedal del freno, los cilindros de las ruedas introducen las zapatas de freno en el tambor de freno, deteniendo el vehículo.

El freno de emergencia

Funciona independientemente del sistema de frenos principal para evitar que el vehículo se desplace. También conocido como freno de estacionamiento, freno de mano y freno electrónico, el freno de emergencia se utiliza principalmente para mantener el vehículo en su lugar cuando está estacionado.

Sensores de velocidad de rueda

Parte del sistema de frenos ABS, los sensores de velocidad monitorean la velocidad de cada neumático y envían la información al módulo de control ABS.

Tipos de sistemas de frenado

Los siguientes son los tipos de sistemas de frenado:

• Sistema de frenado hidráulico
• Sistema de frenado electromagnético
• Sistema de frenado servo
• Sistema de frenado mecánico

Sistema de frenado hidráulico

Este sistema funciona con líquido de frenos, cilindros y fricción. Al crear presión en el interior, el éter de glicol o el dietilenglicol obligan a las pastillas de freno a detener el movimiento de las ruedas.

• La fuerza generada en el sistema de frenado hidráulico es mayor en comparación con el sistema de frenado mecánico.
• El sistema de frenado hidráulico es uno de los sistemas de frenado más importantes para los vehículos modernos.
• Con un sistema de freno hidráulico, la probabilidad de fallo del freno es muy baja. La conexión directa entre el actuador y el disco o tambor de freno reduce en gran medida la probabilidad de fallo del freno.

Sistema de frenado electromagnético

Los sistemas de frenado electromagnéticos se encuentran en muchos vehículos modernos e híbridos. El sistema de frenado electromagnético utiliza el principio del electromagnetismo para lograr un frenado suave. Esto aumenta la vida útil y la fiabilidad de los frenos.

Además, los sistemas de frenado convencionales tienden a deslizarse, mientras que esto es compatible con frenos magnéticos rápidos. Si no hay fricción o necesidad de lubricación, esta tecnología es la preferida para los híbridos. Además, es bastante modesto en comparación con los sistemas de frenado tradicionales. Se utiliza principalmente en tranvías y trenes.

Para que funcionen los frenos electromagnéticos, un flujo magnético, cuando se conduce en una dirección perpendicular a la dirección de rotación de la rueda, una corriente rápida fluye en una dirección opuesta a la dirección de rotación de la rueda. Esto crea una fuerza opuesta a la rotación de la rueda y la ralentiza.

Ventajas del sistema de frenado electromagnético:

• El frenado electromagnético es rápido y barato.
• Con el frenado electromagnético, no hay costos de mantenimiento, como el reemplazo regular de las zapatas de freno.
• El frenado electromagnético puede mejorar la capacidad del sistema (como velocidades más altas, cargas pesadas).
• Parte de la energía se entrega a la empresa de servicios públicos, lo que reduce los costos de funcionamiento.
• El frenado electromagnético genera una cantidad insignificante de calor, mientras que el frenado mecánico genera un calor enorme en las zapatas de freno, lo que conduce a una falla del freno.

Servo sistema de frenado

También conocido como frenado al vacío o asistido por vacío. Este sistema aumenta la presión ejercida sobre el pedal por el conductor.

Utilizan el vacío que se produce en los motores de gasolina mediante el sistema de admisión de aire en el tubo de admisión del motor o mediante una bomba de vacío en los motores diesel.

Un freno que utiliza asistencia de potencia para reducir el esfuerzo humano. Un vacío del motor se utiliza a menudo en un automóvil para flexionar un diafragma grande y operar el cilindro de control.

• Los impulsores del sistema de frenado servo se utilizan con el sistema de frenado hidráulico. El tamaño del cilindro y las ruedas se utilizan prácticamente. Los impulsores de vacío aumentan la fuerza de frenado.
• Al presionar el pedal del freno, se libera el vacío en el lateral del amplificador. La diferencia en la presión de aire empuja el diafragma para frenar la rueda.

Sistema de frenado mecánico

El sistema de frenado mecánico acciona el freno de mano o el freno de emergencia. Este es el tipo de sistema de frenado en el que la fuerza de frenado aplicada al pedal de freno se transmite a través de las diversas conexiones mecánicas, como varillas cilíndricas, fulcros, resortes, etc. al rotor de disco o tambor de freno final para detener el vehículo.

Los frenos mecánicos se utilizaron en varios vehículos de motor de automóviles, pero son arcaicos en estos días debido a su menor efectividad.

Tipos de frenos de coche

Los siguientes son los diferentes tipos de frenos:

• Frenos de disco
• Frenos de tambor
• Frenos de emergencia
• Frenos antibloqueo

Frenos de disco

Los frenos de disco consisten en un rotor de freno que está conectado directamente a la rueda. La presión hidráulica del cilindro maestro hace que una pinza (que sujeta las pastillas de freno justo fuera del rotor) apriete las pastillas de freno a ambos lados del rotor. La fricción entre las pastillas y el rotor hace que el vehículo disminuya y se detenga.

Frenos de tambor

Los frenos de tambor consisten en un tambor de freno unido al interior de la rueda. Cuando el pedal de freno se contrae, la presión hidráulica presiona dos zapatas de freno contra el tambor de freno. Esto crea fricción y hace que el vehículo disminuya la velocidad y se detenga.

Frenos de emergencia

Los frenos de emergencia, también conocidos como frenos de estacionamiento, son sistemas de frenado secundario que funcionan independientemente de los frenos de servicio.

Mientras que hay muchos tipos diferentes de frenos de emergencia (una palanca de palanca entre el conductor y el pasajero, un tercer pedal, un pulsador o mango cerca de la columna de dirección, etc.), casi todos los frenos de emergencia son accionados por cables que aplican presión mecánica a las ruedas.

Generalmente se utilizan para mantener un vehículo parado mientras está estacionado, pero también se pueden usar en emergencias si los frenos estacionarios fallan.

Frenos antibloqueo

Los sistemas de frenos antibloqueo (ABS) se encuentran en la mayoría de los vehículos más nuevos. Si los frenos estacionarios se aplican repentinamente, el ABS evita que las ruedas se bloqueen para evitar que los neumáticos se derrapen. Esta característica es especialmente útil cuando se conduce en carreteras mojadas y resbaladizas.

¿Cómo funciona el sistema de frenos de su automóvil y cómo mantenerlo?

Los automóviles tienen frenos en las cuatro ruedas que son operados por un sistema hidráulico. Los frenos son de tipo disco o de tambor. Muchos coches tienen frenos de disco en las cuatro ruedas, aunque algunos tienen discos para las ruedas delanteras y tambores para la parte trasera.

El sistema de frenos del coche funciona de varias maneras:

• El pie presiona el pedal del freno y la fuerza generada por la pierna se amplifica varias veces mediante el apalancamiento mecánico. Luego se amplifica aún más por la acción del amplificador de freno.
• Un pistón se mueve dentro del cilindro Y exprime el fluido hidráulico por el extremo.
• El líquido de frenos hidráulico se fuerza alrededor de todo el sistema de frenado dentro de una red de líneas de freno y mangueras.
• La presión se transmite por igual a los cuatro frenos.
• La fuerza crea fricción entre las pastillas de freno y los rotores de freno de disco, que es lo que detiene su vehículo.

¿Cómo mantener el sistema de frenos de su automóvil?

El mantenimiento del automóvil puede ayudarlo a ahorrar dinero en lugar de llevar su automóvil a la tienda solo cuando algo sale mal. Se debe tener cuidado antes de enfrentar un accidente. Cuando su vehículo se somete a la inspección estatal anual, se revisan sus frenos para verificar su idoneidad para la carretera.

Estos son algunos pasos para mantener el sistema de frenos de su automóvil para ayudarlo.

• Controlar los niveles de líquido de frenos y realizar una comprobación cada tres meses. El líquido de frenos debe reemplazarse cada dos años o cada 30,000 a 40,000 millas.
• Los discos de freno deben cambiarse cuando sea necesario, dependiendo de su estilo de conducción y las condiciones ambientales. Cambie los discos de freno a intervalos similares para un automóvil normal. Los frenos de los autos deportivos deben cambiarse después de 20,000 millas. Si le están cambiando los frenos en Fred’s, agregamos fluido nuevo a su cilindro maestro. Asegúrese de consultar nuestro Plan de vida útil de BG Fluids para ampliar la protección de su sistema de frenado.
• Purgue las líneas de freno para sacar el aire de su sistema. Esto significa que los frenos se bombearán mientras alguien observa la válvula de purga y la cierra cuando el líquido de frenos comience a fluir.
• Inspeccione sus pastillas de freno y rotores para asegurarse de que estén en excelentes condiciones de trabajo. Si el freno está muy desgastado, es hora de reemplazar la pastilla de freno.

Frenado-fundamentos: fricción y cómo se aplica a automóviles

• Un sistema de frenos está diseñado para ralentizar y detener el movimiento del vehículo. Para ello, varios componentes del sistema de frenos deben convertir la energía en movimiento del vehículo en calor. Esto se hace mediante el uso de fricción.
• La fricción es la resistencia al movimiento ejercida por dos objetos uno sobre el otro. Dos formas de fricción desempeñan un papel en el control de un vehículo: cinética o en movimiento, y estática o estacionaria. La cantidad de fricción o resistencia al movimiento depende del tipo de material en contacto, la suavidad de sus superficies de fricción y la presión que las mantiene unidas.
• Así, en pocas palabras, un freno de automóvil funciona aplicando una superficie estática a una superficie móvil de un vehículo, causando fricción y convirtiendo la energía cinética en energía térmica. Los mecanismos de alto nivel son los siguientes.
• A medida que los frenos de un automóvil en movimiento se ponen en movimiento, las pastillas de freno o zapatas de freno de texturas rugosas se presionan contra las partes giratorias del vehículo, ya sea disco o tambor. La energía cinética o el momento del vehículo se convierte en energía térmica por fricción cinética de las superficies de roce y el automóvil o camión se ralentiza.
• Cuando un vehículo se detiene, se mantiene en su lugar por fricción estática. La fricción entre las superficies de los frenos, así como la fricción entre los neumáticos y las carreteras, resisten cualquier movimiento. Para superar la fricción estática que mantiene el automóvil inmóvil, se liberan los frenos. La energía térmica de la combustión del motor se convierte en energía cinética por transmisión y transmisión, y el vehículo se mueve.

Características de los frenos

Los frenos a menudo se describen de acuerdo con varias características que incluyen:

• Fuerza de pico: La fuerza de pico es el efecto de desaceleración máximo que se puede obtener. La fuerza máxima es a menudo mayor que el límite de tracción de los neumáticos, en cuyo caso el freno puede causar un deslizamiento de rueda.
• Disipación de potencia continua: Los frenos normalmente se calientan en uso y fallan cuando la temperatura es demasiado alta. La mayor cantidad de potencia (energía por unidad de tiempo) que se puede disipar a través del freno sin fallo es la disipación de potencia continua. La disipación de potencia continua a menudo depende, por ejemplo, de la temperatura y la velocidad del aire de refrigeración ambiental.
• Desvanecimiento: A medida que un freno se calienta, puede volverse menos efectivo, llamado desvanecimiento del freno. Algunos diseños son inherentemente propensos a desvanecerse, mientras que otros diseños son relativamente inmunes. Además, las consideraciones de uso, como el enfriamiento, a menudo tienen un gran efecto en el desvanecimiento.
• Suavidad: Un freno que se agarra, que pulsa, que chasquea o que de otro modo ejerce una fuerza de frenado variable puede provocar derrapes. Por ejemplo, las ruedas de ferrocarril tienen poca tracción, y los frenos de fricción sin un mecanismo antideslizante a menudo conducen a patines, lo que aumenta los costos de mantenimiento y conduce a una sensación de «golpeteo, golpeteo» para los pasajeros que están dentro.
• Potencia: Los frenos a menudo se describen como «potentes» cuando una pequeña fuerza de aplicación humana conduce a una fuerza de frenado que es más alta que la típica para otros frenos de la misma clase. Esta noción de» potente «no se relaciona con la disipación de potencia continua, y tal vez confusa en que un freno puede ser» potente «y frenar fuertemente con una aplicación suave del freno, pero tener una fuerza máxima menor (peor) que un freno menos» potente».
• Sensación del pedal: La sensación del pedal del freno abarca la percepción subjetiva de la potencia del freno en función del recorrido del pedal. El desplazamiento del pedal está influenciado por el desplazamiento del líquido del freno y otros factores.
• Arrastrar: Los frenos tienen cantidades variadas de resistencia en la condición de freno apagado, dependiendo del diseño del sistema para adaptarse al cumplimiento total del sistema y a la deformación que existe durante el frenado, con la capacidad de retraer el material de fricción de la superficie de fricción en la condición de freno apagado.
• Durabilidad: Los frenos de fricción tienen que desgastar superficies que deben renovarse periódicamente. Las superficies de desgaste incluyen las zapatas o pastillas de freno, y también el disco o tambor de freno. Puede haber compensaciones, por ejemplo, una superficie de desgaste que genera una fuerza de pico alta también puede desgastarse rápidamente.
• Peso: Los frenos a menudo son «peso añadido» en el sentido de que no cumplen ninguna otra función. Además, los frenos a menudo se montan en ruedas, y el peso no suspendido puede dañar significativamente la tracción en algunas circunstancias. «Peso» puede significar el freno en sí o puede incluir una estructura de soporte adicional.
• Ruido: Los frenos generalmente crean un poco de ruido menor cuando se aplican, pero a menudo crean ruidos de chirrido o chirrido que son bastante fuertes.

Frenos de disco vs Tambor

Otra clasificación de frenos es en términos de disco y tambor. Esto se refiere a la mecánica real de ralentizar el vehículo. Echemos un vistazo a estos dos sistemas.

Frenos de tambor

Un conjunto de frenos de tambor consiste en un tambor de hierro fundido que está atornillado y gira con la rueda del vehículo, y una placa de respaldo fija a la que están unidas las zapatas, el cilindro de la rueda, los ajustadores automáticos y los eslabones. Además, puede haber algún hardware adicional para los frenos de estacionamiento.

Las zapatas están revestidas con forros de fricción, que entran en contacto con el interior del tambor cuando se aplican los frenos. Las zapatas son empujadas hacia afuera por un pistón ubicado dentro del cilindro de la rueda. A medida que el tambor se frota contra los zapatos, la energía del tambor en movimiento se transforma en calor.

Esta energía térmica pasa a la atmósfera. Cuando se suelta el pedal del freno, la presión hidráulica cae y los zapatas se retiran a su posición sin aplicar mediante resortes de retorno.

Frenos de disco

En un freno de disco, los elementos de fricción están en forma de almohadillas, que se aprietan o sujetan alrededor del borde de una rueda giratoria. Con los frenos de disco para automóviles, hay una unidad de rueda separada llamada Rotor (comúnmente llamado disco) junto a la rueda del vehículo.

Este rotor está hecho de hierro fundido. Dado que las almohadillas se sujetan a ambos lados, ambos lados se mecanizan lisos. Por lo general, las dos superficies están separadas por una sección central con aletas para un mejor enfriamiento (tales rotores se llaman rotores ventilados o, en palabras comunes, discos ventilados).

Las almohadillas están unidas a zapatas de metal, que son accionadas por pistones, al igual que con los frenos de tambor.

Los pistones están contenidos dentro de un conjunto de pinza, que aloja las envolturas alrededor del borde del rotor. La pinza se evita que gire a través de pernos que la sujetan al bastidor de suspensión del automóvil.

A diferencia de los zapatas en un freno de tambor, las pastillas aquí actúan perpendicularmente a la rotación del disco cuando se aplican frenos. El efecto es diferente del que se produce en un tambor de freno, donde la fricción arrastra la zapata al tambor.

Se dice que los frenos de disco no están energizados y, por lo tanto, requieren más fuerza para lograr el mismo esfuerzo de frenado. Por esta razón, se utilizan normalmente junto con la unidad de freno de potencia.

En general, los frenos de disco se consideran más efectivos que los frenos de tambor. Sin embargo, son más complicados y, por lo tanto, tienen un costo más alto

Interruptores de luz de frenado

Al ejercitar un freno, se enciende una luz en la parte trasera del vehículo. El interruptor del semáforo y el conjunto del soporte de montaje están unidos al soporte del pedal de freno y, por lo tanto, se activan presionando el pedal del freno.

¿Qué es el líquido de frenos?

El líquido de frenos es un tipo de fluido hidráulico utilizado en aplicaciones de frenos hidráulicos y embrague hidráulico en automóviles, motocicletas, camiones ligeros y algunas bicicletas. Se utiliza para transferir fuerza a presión y para amplificar la fuerza de frenado. Funciona porque los líquidos no son compresibles de forma apreciable.

La mayoría de los fluidos de frenos utilizados en la actualidad son a base de éter de glicol, pero también están disponibles aceites minerales (Citroën/Rolls-Royce liquide hydraulique minéral (LHM)) y fluidos a base de silicona (DOT 5).

Los tres tipos principales de líquido de frenos ahora disponibles son DOT3, DOT4 y DOT5. DOT3 y DOT4 son fluidos a base de glicol, y DOT5 es a base de silicio. La principal diferencia es que DOT3 y DOT4 absorben agua, mientras que DOT5 no.

Los principales requisitos para los fluidos de frenos son altas temperaturas de funcionamiento, buenas propiedades a baja temperatura y viscosidad-temperatura, estabilidad física y química, protección de metales contra la corrosión, inactividad en relación con los artículos mecánicos de caucho y efecto lubricante.

Sangrado de frenos

Los fluidos no se pueden comprimir; sin embargo, los gases son compresibles. Si hay aire en un sistema hidráulico de frenos de líquido, este se comprimirá a medida que aumente la presión. Esta acción reduce la cantidad de fuerza que puede transmitir el líquido.

Por eso es importante mantener todas las burbujas fuera del sistema hidráulico. Para ello, se debe liberar aire de los frenos. Este procedimiento se denomina sangrado del sistema de frenos.

El procedimiento simple implica forzar el fluido a través de las líneas de freno y salir a través de una válvula de purga o tornillo de purga. El líquido elimina cualquier aire que pueda estar en el sistema. Los tornillos de purga y las válvulas se fijan al cilindro de la rueda o al calibrador.

El purgador debe limpiarse. A continuación, se conecta una manguera de drenaje desde el purgador al frasco de vidrio, donde se recoge el líquido que sale de la válvula de purgador. El sangrado implica la repetición de procedimientos en cada rueda para garantizar un sangrado completo.

Mientras tanto, también se debe asignar a una persona para recargar el nivel de fluido en un recipiente sobre el cilindro maestro para compensar el fluido extraído a través de las válvulas. Si no se continúa con la recarga, hay posibilidades de que se desarrollen burbujas de aire en el sistema, lo que retrasa aún más el proceso.

Preguntas frecuentes.