Guía completa de sistemas de frenado automotrices

El sistema automotriz habría sido un instrumento mortal si no fuera por el sistema de frenado diseñado para él. Los sistemas de frenado han existido desde el primer diseño de automóviles. El sistema inhibe el movimiento absorbiendo energía de un sistema en movimiento.

A lo largo de los años, el avance de la tecnología ha traído diferentes diseños y tipos de sistemas de frenado a los vehículos. El hecho es que son inevitables en los vehículos. Bien, los componentes del sistema de frenos varían dependiendo del modelo y tipos, pero el hecho es que sirven el mismo propósito y tienen el mismo principio de funcionamiento. Un sistema de frenado puede diseñarse en cualquier dispositivo mecánico donde ocurra movimiento, no solo en automóviles. El sistema debe cumplir algunos requisitos que se explicarán en este artículo. Algunos rendimientos de funcionamiento deben cumplirse, especialmente en vehículos de alto rendimiento, porque ahora están diseñados para ir muy rápido. Se requiere una enorme cantidad de energía o poder de frenado para reducir la velocidad y detener los vehículos.

Hoy conocerás la definición, funciones, componentes, diagrama, aplicaciones, características, tipos, principios de funcionamiento del sistema de frenos en el dispositivo automotriz.

¿Qué es un sistema de frenos?

Un freno es un dispositivo mecánico diseñado para restringir el movimiento absorbiendo energía de un sistema en movimiento, generalmente por medio de fricción. Se usa para frenar o detener un vehículo en movimiento, ruedas, eje, etc. El sistema de frenado es un dispositivo complicado con muchas partes, pero su funcionamiento parece muy fácil. Después de todo, presionar un solo pedal activará todos los frenos en las cuatro ruedas. La desaceleración se logra mediante fluido hidráulico, que a menudo se purga para obtener el mejor rendimiento del frenado. El aire no está permitido en el sistema, de lo contrario el componente no funcionará bien.

La mayoría de los frenos están diseñados para usar fricción entre dos superficies, se presionan para convertir la energía cinética del objeto en movimiento en calor. Aunque varios métodos de conversión de energía ahora se emplean. En un automóvil, los frenos de fricción almacenan el calor de frenado en el freno de tambor o disco, que luego gradualmente se convierte en aire.

En vehículos modernos, el pedal de freno se empuja contra el cilindro maestro. Hay un pistón que empuja la pastilla de freno contra el disco de freno, lo que frena la rueda. En el freno de tambor, el cilindro empuja las zapatas de freno contra el tambor para frenar la rueda.

Funciones del sistema de frenado automotriz

A continuación se muestran las funciones del sistema de frenado usado en el motor automotriz:

• Un sistema de frenos ayuda a detener vehículos dentro de la menor distancia posible. Esto se logra convirtiendo la energía cinética del vehículo en energía térmica.
• También funciona en un dispositivo mecánico donde ocurre movimiento, el freno se aplica para detenerlo en un corto período de tiempo.

Componentes del sistema de frenado

A continuación se muestran los componentes usados en el sistema de frenado automotriz:

Pedal de freno: el componente de un sistema de frenos se usa para activar el freno presionándolo con el pie. Está ubicado en el medio del acelerador y pedal de embrague dentro del vehículo.

Depósito de fluido: El depósito de fluido es la carcasa donde se almacena el líquido de frenos o aceite de frenos.

Líneas de fluido: Las líneas de fluido son las tuberías por donde fluye el líquido de frenos en el vehículo.

Pastillas de freno: La pastilla de freno es una placa de respaldo de acero empleada en frenos de disco. A menudo está hecha de cerámica, metal u otros materiales compuestos resistentes al desgaste.

Zapatas de freno: Las zapatas de freno son dos piezas de acero unidas para que puedan llevar el forro de freno.

Tambor de freno: El tambor de freno es un componente giratorio en forma de tambor usado en el sistema de freno de tambor.

Rotor: El rotor es un disco de freno de hierro fundido conectado a una rueda o eje, a veces hecho de carbono-carbono reforzado, matriz cerámica u otros compuestos.

Forro de freno: Un forro de freno es un material resistente al calor, suave pero también resistente con características de alta fricción. Está encerrado dentro de la zapata de freno.

Diagrama de un sistema de frenado automotriz:

[Diagrama no disponible en el texto original]

Pistón: El pistón es un componente móvil contenido por el cilindro.

Pinza (Caliper): La pinza lleva las pastillas de freno y pistones.

Pinza flotante o deslizante (Floating caliper or sliding caliper): la parte se mueve relativamente con el rotor ya que usa un pistón en un solo lado del disco para empujar la pastilla de freno interior hacia la superficie de frenado. Luego tira del cuerpo de la pinza para aplicar presión en el lado opuesto del disco.

Pinzas fijas (Fixed calipers): la pinza fija no se mueve relativamente al rotor, lo que funciona sensible a imperfecciones. Usa uno o más pares de pistones opuestos para abrazar desde cada lado del rotor.

Cilindro maestro (Master cylinder): el cilindro maestro convierte la presión no hidráulica del pie del conductor en presión hidráulica. Luego controla los cilindros esclavos en el extremo opuesto del sistema hidráulico.

Servofreno (Vacuum booster): este componente del sistema de frenado se usa para mejorar el cilindro maestro y aumentar la presión a la que el pie del conductor suministra mediante el uso de vacío en la admisión del motor. Esto es efectivo mientras el motor del vehículo está en marcha.

Características

Las características de un sistema de frenos incluyen fuerza pico, disipación continua de potencia, desvanecimiento, suavidad, potencia, tacto del pedal, arrastre, durabilidad, peso y ruido. Otros factores listados pueden considerarse como características de un sistema de frenos. Continúa leyendo para conocerlos.

Tipos de sistema de frenado

A continuación se muestran los diversos tipos de frenado usados en dispositivos automotrices:

Sistema de freno electromagnético

Este es uno de los diseños emergentes del sistema de frenos, usa un motor eléctrico contenido en el automóvil. El motor ayuda a la detención del vehículo. Los tipos de sistemas de frenado electromagnético se usan en la mayoría de vehículos híbridos donde el motor eléctrico carga las baterías y alimenta los frenos. En algunos autobuses, un freno retardador secundario que usa un cortocircuito interno y generador se emplea.

Sistema de freno por fricción

Los tipos de sistemas de frenado por fricción son comunes en automóviles. Su diseño es complejo pero reparable y está típicamente disponible en dos formas: pastillas y zapatas. Como su nombre indica, la fricción se usa en el sistema de frenado para detener el vehículo o dispositivo de moverse. En sus componentes, un dispositivo giratorio con una pastilla estacionaria y una superficie de rodadura giratoria. Los frenos de banda contienen zapatas que se contraen y frotan contra el exterior del tambor giratorio. Alternativamente, un freno de tambor con zapatas gira y se expandirá para frotar contra el interior del tambor.

Sistema de freno hidráulico

Los tipos de sistemas de frenado hidráulico están compuestos por cilindros maestros que reciben líquido de frenos hidráulico de un depósito. A través de conexiones de una variedad de tuberías metálicas y accesorios de goma, el sistema está unido a los cilindros de la rueda. La rueda cuenta con dos pistones opuestos, ubicados en la banda o frenos de tambor. La presión empuja los pistones separados, forzando las pastillas de freno en los cilindros, lo que hace que la rueda deje de moverse.

Sistema de freno neumático (Air brake system):

Los tipos de sistemas de frenado neumático se encuentran comúnmente en vehículos pesados como camiones, autobuses, etc. Al igual que otros tipos, se presiona el pedal de freno. Sin embargo, el aire de la atmósfera entra en el compresor a través de un filtro de aire al depósito a través de una válvula descargadora. Luego entra en la cámara de freno a través de una válvula de freno que está instalada para controlar la intensidad del frenado. Esto resulta en frenado.

Diagrama de freno de tambor y disco:

[Diagrama no disponible en el texto original]

Algunos otros tipos de sistema de frenado incluyen:

Sistema de freno de estacionamiento y emergencia:

Los tipos de sistemas de frenado de estacionamiento y emergencia funcionan con palancas y cables donde se controla mecánicamente por fuerza. Aunque se controla usando un botón en vehículos más nuevos para detener el vehículo en caso de emergencia o al aparcar en una cuesta. El sistema puede saltarse el sistema de frenado normal cuando falla.

Cuando el freno se acciona, un cable tira y pasa a la palanca intermedia que causa que la fuerza aumente y pase al ecualizador. El ecualizador se divide en dos cables, divide la fuerza y la envía a las ruedas traseras ayudando a la desaceleración y detención del vehículo.

El sistema de frenado salta otros sistemas de frenado controlando las zapatas de freno directamente. El sistema es beneficioso si el sistema de frenado típico falla.

Sistema de freno servo (Servo brake system):

Los tipos de sistemas de frenado servo se encuentran en la mayoría de vehículos hoy, están diseñados para aumentar la cantidad de presión que el conductor aplica a través del pedal de freno. El sistema usa un vacío en el colector de admisión para generar presión extra requerida para que el freno ocurra. Además, los sistemas solo son efectivos cuando el motor está en marcha. En algunos diseños de vehículos, más de un sistema de frenado se incluye ya que trabajan en conjunto para ofrecer un sistema más fuerte y fiable. Sin embargo, el sistema falla ocasionalmente basado en la combinación de los tipos de frenos, lo que puede resultar en accidentes de tráfico.

Sistema de freno por bombeo (Pumping brake system):

Los tipos de sistemas de frenado se emplean en automóviles siempre que una bomba está incluida en el diseño. Se usa en un motor de pistón de combustión interna para cortar el suministro de combustible, lo que a su vez causa que la bomba interna pierda potencia al motor, causando que el frenado ocurra.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento de un sistema de frenos es bastante complejo, pero con la explicación de sus componentes y tipos, estoy seguro de que estás familiarizado con los términos usados. Hay dos tipos de sistemas de frenos: freno de disco y freno de tambor. Los frenos de disco se usan en las ruedas delanteras de los automóviles mientras que los frenos de tambor se montan en las ruedas traseras. Aunque algunos coches modernos de alta gama tienen frenos de disco en las cuatro ruedas.

El conductor presiona el pedal de freno y causa una fuerza que se genera, la cual es luego amplificada por el vacío del motor. La amplificación permite que los frenos respondan más rápida y eficazmente.

La fuerza del servofreno empuja el pistón dentro del cilindro maestro contra el muelle. Esto hace que el líquido de frenos fluya bajo presión. Este fluido presurizado llega a la pinza de freno (frenos de disco) y cilindro de freno (frenos de tambor) a través de las líneas de fluido.

Mira el video para ver el funcionamiento práctico de un sistema de frenado automotriz:

[Video no disponible en el texto original]

En conclusión, el sistema de frenado en automóviles es muy importante y esencial ya que previene que el dispositivo se mueva cuando se requiere. En este artículo, hemos cubierto varios aspectos del sistema de frenos, donde explicamos sus funciones y componentes. Aprendimos que el sistema puede diseñarse en un sistema mecánico donde ocurre movimiento. Varios tipos de sistema de frenos también se revelan, así como su funcionamiento.

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