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SISTEMA DE FRENOS

El sistema de frenos debe ser capaz de detener el vehículo de forma rápida, segura y eficaz. Independientemente de la velocidad, la carga o la pendiente en la que se encuentre transitando.

Es fundamental comprender que el concepto de frenado se basa en los principios de la fricción; generada entre dos componentes de diferentes compuestos. Donde uno de ellos se encuentra en movimiento y el otro no.

TIPOS DE SISTEMAS

Existen diferentes tipos de sistemas de frenos, por ahora haremos una clasificación básica según su accionamiento.

-Hidráulico

Son los más popularizados del mercado. Motivo por el cual nos ocuparemos de describiremos detalladamente.

-Neumático

Suelen ser utilizados en vehículos de gran porte. Incluso en algunos casos están combinados con sistemas hidráulicos.

-Eléctrico

Son la combinación de sistemas hidráulicos con aplicación de motores eléctricos. También existen en menor medida los sistemas totalmente eléctricos.

CILINDRO MAESTRO

También denominado bomba de frenos, se encarga de proveer líquido a presión al sistema según lo requiera el conductor.

Su principio de funcionamiento se basa en la Ley Pascal. Considerando que los líquidos son incompresibles; si el líquido se encuentra dentro de un recipiente de paredes indeformables (cilindro maestro). Al ejercer presión sobre el (pistón), la presión se transmitirá con igual intensidad en todas las direcciones y sentidos.

FRENOS A TAMBOR

Podemos decir que se trata del mecanismo de frenos más antiguo y que sigue vigente hasta la actualidad. Donde el elemento móvil es el tambor y el elemento fijo son las cintas.

Está compuesto por un conjunto de elementos de los cuales tomaremos los más referenciales.

-Tambor

También denominados campana de frenos, generalmente fabricadas de fundición de acero, por su bajo costo y la capacidad de absorción de temperara. Internamente posee una zona rectificada para alojar la cara de fricción de las zapatas. Por último, en su centro posee vínculos con la masa de rueda.

-Zapatas

También llamadas cintas o bandas de frenos. Están formadas por dos placas de acero o aleación liviana donde se fijará el compuesto de fricción, denominado forro. El forro se vincula con las placas, mediante adhesivo y/o remaches.

-Cilindro de Rueda

Es el elemento que recibe la presión hidráulica generada por la bomba de freno y mediante el desplazamiento de los pistones o émbolos situados en su interior, presionarán a las zapatas contra el tambor.

-Plato

Fabricado en chapa de acero estampado, se montarán sobre él todos los componentes de las zapatas, el bombín y un aserie de elementos para que mecanismo funcione correctamente. Por otro lado, se encuentra rígidamente fijado al portamasa de la suspensión.

FRENOS A DISCOS

Este sistema nace posteriormente a los frenos a tambor, logrando mayor eficiencia en la frenada, mediante la gran dispersión de temperatura. En este caso el elemento móvil es el disco, y el elemento fijo son las pastillas. Básicamente está constituido por los siguientes elementos:

-Disco

Es el elemento gira anclado a la maza de rueda, puede estar fijado por delante o por detrás de la masa de rueda. Existes dos tipos de discos, según su arquitectura de fabricación.

① Los discos de tipo sólido, están conformado por una pista maciza, con dos caras de apoyo para las pastillas de fricción.

② Los discos ventilados constituidos por una pista que internamente posee canales de ventilación que permite el flujo de aire por el interior del disco, de esta manera se acelera la disipación de calor de las dos caras de fricción.

-Caliper

También denominado mordaza o pinza, se trata de un armazón que se encuentra sujeto a la parte fija del porta maza de rueda, abrazando a las pastillas de frenos contra el disco de freno. Internamente cuanto con un cilindro y pistón, logrando de esta manera un recinto hidráulico.

-Pastillas de Freno

Se trata de un par de placas de acero donde, al igual que en el caso de las zapatas, se fijará el compuesto de fricción. Vinculado generalmente mediante adhesivos.

Nos parece un gran aporte, compartirles un artículo técnico de la empresa Fremax.

FUENTE FREMAX

PRE-ASENTAMIENTO DE LAS PASTILLAS DE FRENO

Independientemente cual sea la terminación superficial de la pista de frenado de los discos de freno, sean torneadas o rectificadas, para que el sistema de freno funcione con máxima eficiencia las pastillas deben conseguir un perfecto asentamiento de forma de aumentar el área de contacto entre ambos componentes.

Por lo tanto, luego de la sustitución de los discos y pastillas de freno es fundamental para conseguir el máximo desempeño del sistema de freno respetar el procedimiento de pre-asentamiento.

-¿Qué es el pre-asentamiento?

En términos simples, el procedimiento a través del cual se consigue depositar una capa uniforme del material de fricción proveniente de la pastilla sobre la superficie de la pista del disco.

A pesar de parecer algo simple y básico, conseguir la transferencia de esta capa puede convertirse en un gran desafío y las consecuencias de un asentamiento incompleto o inadecuado puede ser algo muy irritante y/o peligroso para el conductor del vehículo.

-Fricción abrasiva y fricción adherente

Existen dos tipos básicos de mecanismos de fricción en las pastillas de freno: fricción abrasiva y fricción adherente. En general, todas las pastillas poseen un poco de cada una.

La fricción abrasiva ocurre en frenadas moderadas y cortas donde los rangos de temperatura alcanzada son bajos.

Por lo contrario, la fricción adherente aparece en la medida que la temperatura de la pastilla de freno aumenta. Ambos mecanismos causan la transformación del movimiento (energía cinética) en calor (energía térmica), funciones básica de un sistema de freno.

El mecanismo abrasivo desacelera al vehículo, convirtiendo la energía cinética en térmica por medio de la fricción mecánica del material de la pastilla directamente sobre el disco de freno. Esto ocasionará un desgaste mecánico de la pastilla y del disco de freno.

El mecanismo adherente es completamente diferente. En un sistema adherente, una delgada capa del material de la pastilla se transfiere y deposita en la superficie de la pista de frenado del disco. Esta película transferida por la pastilla uniformemente depositada sobre el disco de freno es la que entrará en contacto con la superficie de la pastilla.

Es la fricción generada entre la superficie de la pastilla y esta delgada película la que frenará al vehículo. El proceso de conversión de energía cinética en energía térmica ocurre a nivel molecular. Pequeñas estructuras moleculares se quiebran y se regeneran instantáneamente antes de romperse nuevamente para la conversión de energía y frenar el vehículo.

-La importancia de la película de transferencia

Según lo detallado arriba, el objetivo del proceso de pre-asentamiento es el de depositar una película uniforme del compuesto de fricción de la pastilla sobre la pista del disco.

Si la película depositada sobre la superficie del disco no es uniforme, identificaremos vibraciones o trepidaciones al momento de accionar el freno. Son suficientes de algunas milésimas de milímetro de variación en el espesor de esta capa para que aparezca la vibración al frenar. Este efecto, el cual es llamado falso DTV (Disc Thickness Variation) o variación del espesor del disco, es la principal causa de la trepidación al frenar.

Este efecto que es imperceptible en el inicio, comienza a incrementarse en la medida que la pastilla de freno recorre los puntos altos y bajos de esta película, incrementando por transferencia aún más la variación de espesor de la misma; transformándose con el tiempo en una vibración muy evidente que causa incomodidad, así como inseguridad para dirigir.

La acción prolongada bajo estas condiciones puede inclusive transformar los puntos altos en puntos calientes y consecuentemente modificar la estructura metalográfica del disco de freno en esas áreas, creando puntos duros en la superficie de frenado difíciles de remover.

Por lo tanto, en el mecanismo adherente existe un menor desgaste de los discos de freno que en el mecanismo abrasivo y en consecuencia la pastilla de freno se torna el principal elemento de desgaste en el proceso de frenado.

-Formando la película de transferencia

En general, el proceso de asentamiento consiste en calentar el sistema de freno hasta aquella temperatura donde aparezca la fricción por adherencia, para así poder generar esta capa de transferencia. Alcanzada esta temperatura el conjunto disco y pastilla de freno luego disminuirá la temperatura.

Este procedimiento debe ser repetido varias veces para garantizar que toda la superficie de frenado del disco quede uniformemente cubierta con material de fricción proveniente de la pastilla.

Como el rango de temperatura de actuación del mecanismo adherente varía mucho dependiendo del modelo/composición del material de la pastilla de freno (entre 40ºC y 300ºC para pastillas de auto de calle y entre 300ºC y 750ºC para autos de competición), es que se recomienda extrema precaución en los primeros 300kms luego de la sustitución de estas piezas.

No respetar este período de pre-asentamiento tendrá sus consecuencias. La generación de temperaturas por debajo de lo recomendado podrá ser insuficiente para que se inicie el mecanismo adherente y por lo tanto no se obtendrá la buscada película. Y por lo contrario el sobre calentamiento del sistema en su fase de pre-asentamiento podrá generar depósitos irregulares de la misma, lo cual ocasionará vibraciones al frenar que comprometerán el direccionamiento del automóvil.

Resumiendo, la clave para un buen proceso de asentamiento será accionar el sistema de freno hasta alcanzar la temperatura de aparición del mecanismo adherente, de una forma controlada y mantener la misma por un tiempo suficiente para permitir la transferencia de material.

La gran variedad de diseños de los sistemas de freno, materiales de fricción, formatos de pastillas y condiciones de manejo del automóvil exigen procedimientos diferentes para realizar con éxito un correcto asentamiento de las pastillas sobre los discos de freno. Por lo tanto, extrema atención y un uso consciente de los frenos en los primeros 300kms será fundamental.

SISTEMA ABS/ESP

En la actualidad al hablar de frenos, es inevitable mencionar el sistema ABS y ESP. Aquí les dejamos algunos conceptos generales.

-Sistema ABS

Se trata del sistema antibloqueo de ruedas (Anti Blocker System), es un dispositivo capaz de aliviar la fuerza de frenado individualmente en cada una de las ruedas, para evitar patinamientos al frenar.

En el tablero de instrumentos o cluster, existen una luz de advertencia, para alertar al conductor de sobre el estado del ABS.

A continuación, les detallamos las estrategias que sigue el sistema para iluminarse.

① Luz de advertencia parpadea:

Significa que control del ABS, está interviniendo selectivamente sobre alguna de las ruedas según la necesidad.

② Luz de advertencia permanece encendida, puede ocurrir en dos oportunidades diferentes: estando en presencia de un desperfecto del sistema, como así  también cuando se conecta el equipo de diagnóstico.

-Sistema ESP

Es un subsistema del ABS, que tiene la capacidad del control de estabilidad (Elektronisches Stabilitäts Programm). Actúa frenando individualmente las ruedas variando la fuerza de frenado, cuando se detectan en situaciones de riesgo, de esta manera se pueden evitar derrapes.

En el cluster, existen una luz de advertencia, para alertar al conductor de sobre el estado del ESP.

A continuación, les detallamos las estrategias que sigue el sistema para iluminarse.

① Luz de advertencia parpadea:

Si parpadea, significa que control de estabilidad, está interviniendo selectivamente sobre alguna de las ruedas según la necesidad.

② Luz de advertencia permanece encendida, puede ocurrir en tres oportunidades diferentes:

Un motivo es porque el conductor lo ha desactivado, ya que en algunos vehículos existe la posibilidad de desconectarlo temporalmente; otra ocasión es ante la presencia de un desperfecto del sistema; y, por último cuando se conecta el equipo de diagnóstico.

CONCIENTIZACIÓN

En Mecadata, contribuimos con información técnica para la formación, apuntado a mejorar los trabajos en el taller.

Además aportamos a la concientización al realizar tareas en sobre los sistemas de seguridad del vehículo. Motivo por el cual les sugerimos mirar con mucha atención el siguiente video, que ha confeccionado la empresa Bosch (CLICK)