Frenos

Un freno de tambor es un freno que utiliza la fricción causada por un conjunto de zapatas o pastillas que presionan hacia afuera contra una parte giratoria con forma de cilindro llamada tambor de freno.

El término freno de tambor generalmente significa un sistema de frenado en el que las zapatas presionan la superficie interna del tambor. Cuando las zapatas presionan el exterior del tambor, generalmente se le llama freno de cierre. Cuando el tambor queda atrapado entre dos zapatas, de manera similar a un freno de disco convencional, a veces se le llama freno de tambor de pellizco, aunque estos frenos son relativamente raros. Un tipo relacionado llamado freno de banda utiliza una correa flexible o «banda» que envuelve el exterior de un tambor.

Los frenos de tambor se utilizan principalmente en el eje trasero de vehículos pequeños y compactos.

FUNCIÓN

Los frenos de tambor existen desde hace casi tanto tiempo como el propio automóvil y todavía se instalan hoy en día en una forma modificada y más sofisticada en los automóviles modernos. El término freno de tambor describe el principio de diseño: es decir, una estructura cilíndrica cerrada.

COMPONENTES DEL FRENO DE TAMBOR

Un freno de tambor consta de los siguientes componentes:

1. Placa de respaldo:
   Proporciona una base sólida para otros componentes del freno de tambor unidos al manguito del eje.

cubo de anguila y gira con la rueda. A menudo está hecho de hierro fundido y es resistente al calor y al desgaste. Esto es lo que ves cuando miras un freno de tambor ensamblado y es el componente sobre el cual se aplica la fuerza de frenado para frenar o detener el automóvil.

3. Cilindro de rueda:
   Contiene dos pistones, uno en cada extremo del cilindro, para accionar las zapatas de freno. El cilindro aplica presión a los pistones, lo que empuja las zapatas de freno hacia el tambor, desacelerando o deteniendo el automóvil. Se necesita un cilindro por rueda.
4. Zapata de freno:
   Empuja el tambor para crear la fricción necesaria para frenar o detener el automóvil. Asegurado al respaldo, pero capaz de deslizarse cuando se aplica presión del cilindro de la rueda. Lleva adherido un revestimiento formado por compuestos orgánicos o metálicos. El revestimiento es lo que realmente entra en contacto con el tambor y se desgasta con el uso. Cada freno contiene dos zapatas. La zapata principal está más cerca de la parte delantera del vehículo, mientras que la zapata secundaria está más cerca de la parte trasera. Dependiendo del tipo y marca, las zapatas de freno pueden ser intercambiables.
5. Ajustador automático:
   Mantiene las zapatas de freno a una distancia constante del tambor, incluso cuando el forro se desgasta.
6. Muelles de retorno:
   Aleja las zapatas de freno del tambor cuando el conductor suelta el pedal del freno.

El tambor de freno está fijado a la rueda y gira con ella. Al frenar, el cilindro de la rueda separa las zapatas de freno fijas y las presiona contra el tambor de freno, ralentizándolo así. Cuando se suelta el freno, los resortes de retorno mueven las zapatas de freno a su posición original.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la potencia es amplificada por el servofreno (sistema servo) y convertida en presión hidráulica (presión de aceite) por el cilindro maestro. La presión llega a los frenos de las ruedas a través de un tubo lleno de aceite de frenos (líquido de frenos). La presión entregada empuja los pistones de los frenos de las cuatro ruedas. Los pistones presionan las pastillas de freno, que son materiales de fricción, contra las superficies interiores de los tambores de freno que giran con las ruedas. Los revestimientos se presionan sobre los tambores giratorios, que a su vez desaceleran las ruedas, desacelerando y deteniendo el vehículo.

TIPOS DE FRENOS DE TAMBOR

Hay principalmente tres tipos: frenos de tambor asistidos mecánicos, hidráulicos y neumáticos.

1. Mecánico:

En el sistema de freno de tambor mecánico, como en los vehículos de dos ruedas y los rickshaw automáticos, las zapatas de freno son accionadas por una leva, que está unida al pedal y al varillaje del freno. Cuando presiona el pedal del freno, la leva gira. Por lo tanto, hace que las zapatas de freno se expandan hacia afuera y rocen contra el tambor.
La fricción entre las pastillas de freno y el tambor hace que el tambor deje de girar y, por tanto, la rueda se detenga. Cuando suelta el pedal del freno, los resortes retráctiles devuelven las zapatas de freno a su posición original. Esto da como resultado un espacio entre ellos y el tambor y nuevamente lo hace girar libremente.

2. Hidráulico:

El sistema de freno de tambor hidráulico, como en los automóviles, es un poco superior al mecánico. En este diseño, el cilindro hidráulico de rueda reemplaza a la leva. En el sistema hidráulico, en lugar de una leva, los pistones del cilindro de la rueda empujan las zapatas de freno hacia afuera. Las zapatas de freno encajan en la placa de anclaje o placa de freno. Mantiene las piezas del sistema de frenos juntas y adheridas al eje del automóvil. Cuando presiona el pedal del freno, el aceite en el cilindro maestro del freno multiplica la fuerza hidráulica enviada a los cilindros de las ruedas. Por tanto, hace que sus pistones empujen hacia afuera. Los pistones, a su vez, hacen que las zapatas de freno se expandan y rocen contra el tambor. La fricción entre las pastillas de freno y el tambor hace que el tambor deje de girar y, por tanto, la rueda se detenga.

3. Asistido neumático:

El tercer tipo: sistema de freno de tambor asistido neumático; Accionado por presión de aire, que funciona según el mismo principio que el sistema de freno de tambor mecánico. También es operado por una leva de mayor tamaño o leva en forma de ‘S’ y se conoce popularmente como sistema de frenos «S-Cam». Sin embargo, el aire comprimido a alta presión acciona un pistón neumático que hace girar la leva. La mayoría de los vehículos comerciales medianos y pesados utilizan este tipo de sistema de freno de tambor.

BASADO EN PRINCIPIO

1. Freno de tambor tipo zapata delantera/posterior

«Zapato principal (o primario)» es un término que se refiere al zapato que se mueve en la dirección de rotación cuando se presiona contra el tambor. El otro zapato se llama “zapato final (secundario)”. La zapata principal se presiona en la misma dirección que la rotación de los tambores, y esta rotación ayuda a presionar las zapatas contra el tambor con mayor presión para obtener una fuerza de frenado más fuerte. Esto se llama efecto servo (efecto de autoimpulsión), que genera las potentes fuerzas de frenado de los frenos de tambor.

Estructuralmente, tiene un cilindro de rueda que alberga un pistón con el que se genera presión hidráulica para empujar las dos zapatas contra la superficie interior del tambor.

Las dos zapatas funcionan de tal manera que ambas se convierten en la zapata trasera o la zapata delantera dependiendo de si el vehículo avanza o retrocede. Los frenos de tambor generan una fuerza de frenado constante ya sea que el vehículo avance o retroceda. Esto se debe a que los frenos de tambor generan la misma fuerza de frenado en cualquier dirección. Generalmente, este tipo se utiliza para los frenos traseros de los turismos.

2. Freno de tambor tipo zapata delantera gemela

Este tipo de freno de tambor tiene dos cilindros en las ruedas y dos zapatas principales. Cada cilindro de rueda presiona una zapata de modo que ambas zapatas actúan como delanteras cuando el vehículo avanza, proporcionando una fuerza de frenado superior.
Cada uno de los pistones alojados en los cilindros de las ruedas se desplaza en un sentido, por lo que cuando el vehículo va marcha atrás ambas zapatas actúan como traseras. Este tipo se utiliza principalmente para los frenos delanteros de camiones de tamaño pequeño y mediano.
El tipo de zapata delantera doble tiene pistones que se desplazan en ambas direcciones, lo que permite que ambas zapatas actúen como delanteras, independientemente de la dirección de desplazamiento. Este tipo se utiliza principalmente para los frenos traseros de camiones de tamaño pequeño y mediano.

3. Freno de tambor tipo duo-servo

El tipo duo-servo presenta una estructura en la que dos zapatas de freno, llamadas zapata primaria y zapata secundaria, están unidas mediante un ajustador. La fuerte presión del efecto servo (efecto de autoimpulso) de la zapata primaria se transmite a la zapata secundaria vinculada, generando así una fuerza de frenado muy grande.
Este tipo se utiliza principalmente para los frenos de estacionamiento de los turismos, los frenos centrales de los camiones y los frenos de las carretillas elevadoras.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas del sistema de freno de tambor:

1. Diseño y piezas simples.
2. Fácil y económico de fabricar
3. Bajo costo de mantenimiento
4. Vida comparativamente más larga

Desventajas del sistema de freno de tambor:

1. Baja fuerza de frenado en comparación con los discos
2. Los frenos se «desvanecen» cuando se aplican durante un tiempo prolongado
3. Los forros de las zapatas de freno fabricados con amianto son perjudiciales para los seres humanos.
4. En mojado, la adherencia al frenado se reduce considerablemente.
5. Los revestimientos sin asbesto atrapan la humedad, lo que hace que los frenos de tambor se agarren repentinamente

SEGURIDAD

El tambor de freno es uno de los sistemas del vehículo más importantes en términos de seguridad. Tiene un desgaste relativamente bajo y una larga vida útil. Si se nota un deterioro en la capacidad de frenado de un freno de tambor, se debe consultar inmediatamente a un taller especializado. Los frenos de tambor sólo deben ser reemplazados por personal calificado. Al hacerlo, se deben observar las instrucciones de instalación del fabricante.

Los rotores de freno de los frenos de disco giran con las ruedas y las pastillas de freno, que están instaladas en las pinzas de freno, sujetan estos rotores para detener o desacelerar las ruedas. Las pastillas de freno que empujan contra los rotores generan fricción, que transforma la energía cinética en energía térmica.

Esta energía térmica genera calor, pero como los componentes principales están expuestos a la atmósfera, este calor se puede difundir de manera eficiente. Esta propiedad de disipación de calor reduce el desvanecimiento de los frenos, que es el fenómeno en el que el calor influye en el rendimiento de frenado. Otra ventaja de los frenos de disco es su resistencia a la pérdida de agua, que se produce cuando el agua en los frenos reduce significativamente la fuerza de frenado. Cuando el vehículo está en movimiento, el rotor gira a altas velocidades y este movimiento de rotación descarga el agua de los propios rotores, lo que da como resultado una fuerza de frenado estable.

CONSTRUCCIÓN

El rotor de freno (disco) que gira con la rueda, se sujeta mediante pastillas de freno (material de fricción) montadas en la pinza desde ambos lados con presión del pistón (mecanismo de presión) y desacelera la rotación del disco, desacelerando así y detener el vehículo.

1. Rotor:
   Disco circular atornillado al cubo de la rueda que gira con la rueda. Los rotores suelen estar hechos de hierro fundido o acero; sin embargo, algunos coches de muy alta gama utilizan un rotor cerámico de carbono. Los rotores pueden tener ranuras o perforaciones para una mejor disipación del calor.
2. Pastillas de freno:
   El componente que empuja hacia el rotor, creando la fricción que frena y detiene un automóvil. Presentan una parte metálica llamada zapato y un forro que se fija al zapato. El revestimiento es lo que realmente entra en contacto con el rotor y se desgasta con el uso. Los revestimientos están hechos de diferentes materiales y se dividen en tres categorías: orgánicos, semimetálicos y cerámicos. El material del revestimiento elegido afectará la duración de la vida útil de los frenos, la cantidad de ruido que se escucha cuando se aplican los frenos y la rapidez con la que los frenos detienen el automóvil.
3. Pistón:
   Cilindro conectado al sistema hidráulico del freno. El pistón es lo que mueve las pastillas de freno hacia el rotor cuando el conductor presiona el pedal del freno. Algunos sistemas de frenos tienen un solo pistón que mueve ambas pastillas, mientras que otros tienen dos pistones que empujan las pastillas de freno desde cada lado del rotor. Otros todavía tienen cuatro, seis o incluso ocho pistones para una mayor potencia de frenado, a expensas de un mayor costo y complejidad.
4. Calibrador:
   Carcasa que se ajusta sobre el rotor y sostiene las pastillas y pistones de freno, además de contener conductos para el líquido de frenos. Hay dos tipos de pinzas de freno: flotantes (o deslizantes) y fijas. Las pinzas flotantes “flotan” sobre el rotor y solo tienen pistones en un lado. Cuando el conductor presiona los frenos, los pistones presionan las pastillas de freno de un lado hacia el rotor, lo que hace que la pinza se deslice de modo que las pastillas del lado de la pinza sin pistón también entren en contacto con el rotor. Las pinzas fijas están atornilladas en su lugar y, en su lugar, tienen pistones a ambos lados del rotor que se mueven cuando el conductor aplica los frenos. Las pinzas fijas aplican la presión de los frenos de manera más uniforme y se sujetan más firmemente al rotor; sin embargo, las pinzas flotantes se encuentran en la mayoría de los automóviles y son perfectamente adecuadas para la conducción diaria.
5. Sensores:
   Algunos vehículos tienen frenos que contienen sensores integrados en las pastillas de freno que funcionan para indicarle al conductor cuando las pastillas están desgastadas. Otros sensores de freno intervienen en el sistema ABS del vehículo.
   Los frenos de disco se utilizan generalmente en turismos, pero debido a su rendimiento estable a velocidades más altas y a su resistencia al desgaste de los frenos, se están extendiendo gradualmente al segmento de vehículos comerciales, donde tradicionalmente se eligieron frenos de tambor por su vida útil más larga. Hay dos tipos de frenos de disco.
   El «freno de disco de pistón opuesto» tiene pistones en ambos lados del rotor de disco, mientras que el «freno de disco de tipo flotante» tiene un pistón en un solo lado. Los frenos de disco con pinza flotante también se denominan frenos de disco con pasador deslizante.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la potencia es amplificada por el servofreno (sistema servo) y convertida en presión hidráulica (presión de aceite) por el cilindro maestro. La presión llega a los frenos de las ruedas a través de un tubo lleno de aceite de frenos (líquido de frenos). La presión entregada empuja los pistones de los frenos de las cuatro ruedas. Los pistones, a su vez, presionan las pastillas de freno, que son un material de fricción, contra los rotores de freno que giran con las ruedas. Las pastillas sujetan los rotores desde ambos lados y desaceleran las ruedas, reduciendo así la velocidad y deteniendo el vehículo.

Cuando se presiona, el fluido a alta presión del cilindro maestro empuja el pistón hacia afuera.

• El pistón empuja la pastilla de freno contra el disco giratorio.
• Cuando la pastilla de freno interna toca el rotor, la presión del fluido ejerce más fuerza y la pinza se mueve hacia adentro y tira de la pastilla de freno hacia afuera hacia el disco giratorio y toca el disco.
• Ahora ambas pastillas de freno están empujando el disco giratorio, se genera una gran cantidad de fricción entre las pastillas y el disco giratorio y ralentiza el vehículo y finalmente lo deja detener.
• Cuando se suelta una pastilla de freno, el pistón se mueve hacia adentro y la pastilla de freno se aleja del disco giratorio. Y el vehículo vuelve a ponerse en marcha.

TIPOS DE FRENOS DE DISCO

Hay dos tipos de frenos de disco. Uno se llama «freno de disco de pistón opuesto» que tiene pistones en ambos lados del rotor de disco, y el otro es «freno de disco de tipo flotante» que tiene un pistón en un solo lado. Los frenos de disco de tipo flotante también se denominan frenos de disco de tipo pasador deslizante.

1. Frenos de disco de pistón opuesto

El tipo de pistón opuesto es un freno de disco que tiene pistones a ambos lados de los rotores de disco.
El freno de disco de pistón opuesto presenta una fuerza de frenado estable así como un alto nivel de controlabilidad.
Las áreas barridas de las pastillas de freno se agrandan para aumentar la fuerza de frenado y aquí se prefieren los tipos de pistones opuestos. Esto se debe a su ventaja de que se puede aumentar el número de pistones para lograr una distribución uniforme de la presión sobre los rotores desde ambos lados. Dependiendo del tamaño de las pastillas de freno, existen varios tipos, incluido el tipo de 4 pistones que tiene dos pistones a cada lado para un total de cuatro, y el tipo de 6 pistones que tiene tres pistones a cada lado para un total de seis.

2. Frenos de disco tipo flotante

El tipo flotante es un freno de disco que tiene un pistón en un solo lado y también se llama freno de disco de tipo deslizante.
En los frenos de disco de tipo flotante, el pistón empuja la pastilla de freno interna contra el rotor cuando se activan los frenos. Esto genera una fuerza de reacción que mueve la pinza junto con el pasador deslizante, empujando la pastilla exterior contra el rotor para sujetarlo por ambos lados.

Muchos frenos de disco de turismos son del tipo de pinza flotante, ya que este tipo tiene una construcción relativamente simple y liviana, lo que permite menores costos de fabricación.
Frenos de disco tipo flotante para vehículos comerciales.
Los frenos de disco se utilizan principalmente en turismos, pero debido a su rendimiento constante a velocidades más altas y a su resistencia al desgaste de los frenos, se están extendiendo gradualmente al segmento de vehículos comerciales, donde tradicionalmente se elegían los frenos de tambor por su resistencia al desgaste.

TIPOS DE ROTORES

1. Rotores lisos
   Los rotores lisos se identifican por su superficie plana y lisa. Para la mayoría de los automóviles y camiones que circulan por la carretera, los rotores lisos son equipos originales (OE) debido a su versatilidad para muchas condiciones de conducción. El principal beneficio de los rotores lisos es que tienden a desgastarse de manera uniforme, lo que ayuda a que las pastillas de freno duren más. Si desea mantener el rotor suave pero aún así optar por una actualización, busque metal de primera calidad que absorba más calor.

2. Rotores perforados o con hoyuelos
   Los rotores perforados se identifican por el patrón de orificios que se han perforado a lo largo de todo el disco del rotor. Los rotores con hoyuelos son similares, aunque en lugar de agujeros hay hoyuelos que se han perforado hasta el nivel de espesor mínimo del rotor, conservando más integridad estructural que un rotor completamente perforado. Estos tipos de rotor ayudan a las pastillas de freno a agarrar mejor el rotor, dándole más mordida inicial y aumentando la potencia de frenado.
   *Tenga en cuenta que los rotores perforados o con hoyuelos generalmente se encuentran en combinación con rotores ranurados.
3. Rotores ranurados
   Los rotores ranurados se reconocen por las líneas talladas que se encuentran en el rotor. Estas ranuras talladas ayudan a enfriar el rotor durante el uso de alto rendimiento. También ayudan a eliminar la suciedad y otros residuos del disco y las pastillas de freno, lo que ayuda a mantener un contacto constante para un frenado más eficiente. Los rotores ranurados son perfectos para vehículos que requieren remolques pesados y frecuentes.
4. Rotores perforados/con hoyuelos y ranurados
   Los rotores que están perforados (o con hoyuelos) y ranurados, si bien son efectivos, son mejores para las camionetas que desean una estética adicional, como aquellas con ruedas que tienen un diseño más abierto. No solo se verán geniales a través de una rueda abierta, sino que los orificios perforados ayudarán con una mordida inicial, mientras que las ranuras están diseñadas para eliminar el polvo y los residuos entre el rotor y la pastilla de freno.

MATERIALES DEL RÓTOR

Los rotores de freno pueden estar hechos de seis materiales diferentes, cada uno con sus propias ventajas. Echemos un vistazo a cada uno.

1. Hierro fundido
   Esta es la definición misma de la vieja escuela cuando se trata de un rotor de freno. Son una o dos piezas y hace el trabajo. De hecho, es el material más común para los rotores de freno. El diseño correcto (generalmente de dos piezas) puede funcionar incluso bien en un vehículo de alto rendimiento. Sin embargo, también es la opción más pesada, lo que afecta el peso total de su automóvil y su manejo, ya que ese peso está a la altura de las ruedas delanteras.
2. Acero
   El acero ha sido la elección de los corredores durante años porque un rotor de freno de acero es más delgado, pesa menos y soporta mejor el calor. La desventaja: los rotores de acero no son tan duraderos como otros, y los rotores deformados pueden provocar ruido y pulsaciones en el pedal al frenar.
3. Acero en capas
   Colocar capas de láminas de acero juntas y laminarlas las hace resistentes a la deformación que se puede encontrar en un rotor de freno de acero recto. Es el favorito de los corredores que no quieren reemplazar y reparar frecuentemente el rotor del freno, pero actualmente los fabricantes solo se dirigen a los corredores profesionales y la producción es limitada, por lo que no es muy común en aplicaciones de vehículos de pasajeros.
4. Aluminio
   Los rotores de freno de aluminio disipan el calor rápidamente, pero también se derriten a una temperatura más baja que otras opciones. El aluminio es el favorito de las motocicletas, que pesan menos y son más suaves para los rotores al frenar que un automóvil, camión o SUV pesado.
5. Alto contenido de carbono
   Son hierro, pero con mucho carbono mezclado. Pueden absorber mucho calor y disiparlo rápidamente. El contenido metálico ayuda al rotor a evitar grietas bajo tensión elevada y también se reducen el ruido y la vibración de los frenos. El único inconveniente es el precio, que es mucho más alto que el de hierro puro o el de aluminio.
6. Cerámica
   ¿Cuál es tu superdeportivo favorito? ¿Ferrari? ¿Porsche? ¿Lamborghini? Lo más probable es que tenga rotores de freno cerámicos. Ofrecen la mayor capacidad calorífica (85 por ciento más que el hierro fundido) y una disipación superior, y mantienen una fuerza y presión más consistentes a medida que aumenta la temperatura de los rotores. La cerámica es el rotor de freno de mayor rendimiento disponible en la actualidad.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas

1. Es más ligero que los frenos de tambor.
2. Tiene mejor enfriamiento (porque la superficie de frenado está directamente expuesta al aire)
3. Ofrece mejor resistencia a la decoloración.
4. Proporciona una distribución uniforme de la presión.
5. La sustitución de las pastillas de freno es sencilla.
6. Por diseño, son frenos autoajustables.

Desventajas

1. Es más costoso que los frenos de tambor.
2. Se requiere una mayor presión en el pedal para detener el vehículo. Este sistema de frenos está instalado con refuerzo de vacío.
3. No hay acción servo presente.
4. Es difícil colocar un accesorio de estacionamiento adecuado.