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FRENOS
La finalidad de los frenos en un automóvil es la de conseguir detener o aminorar la marcha del mismo (deceleración) en las condiciones que determine su conductor; para ello, la energía cinética que desarrolla el vehículo tiene que ser absorbida, en su totalidad o en parte, por medio de rozamiento, es decir, transformándola en calor. Para ello se equipa al vehículo con una serie de mecanismos que se encargan de conseguirlo, permitiendo realizarlo en las mejores condiciones de seguridad: tiempo y distancia mínimos, conservación de la trayectoria del vehículo, con una frenada proporcional al esfuerzo del conductor, en diversas condiciones de carga, etc. Ahora bien, hemos de tener en cuenta que si el proceso de frenada se realiza muy bruscamente, las ruedas se bloquean y se desplazan sin girar, provocando una pérdida de su adherencia y por lo tanto se producirá un derrape. Cuando el vehículo está en movimiento se establece una fuerza de adherencia con respecto al piso sobre el que se desplaza. El valor de dicha fuerza depende, en cada instante, de la carga que gravite sobre la ruedas y el coeficiente de rozamiento entre los neumáticos y el suelo. Por tanto, la fuerza de frenada aplicada debe ser, en todo momento, inferior al límite de adherencia del vehículo. Cuando superamos dicho valor las ruedas se bloquearán. Las legislaciones actuales regulan los componentes que han de equipar los diferentes vehículos según categoría (número y tipo de mandos, características del circuito, tipo de bomba, etc.) y las especificaciones de frenada (deceleración, esfuerzo del pedal, etc.) que deben cumplir.

MECANISMOS DE FRENOS
Los mecanismos de freno de las ruedas se distinguen entre frenos de disco y frenos de tambor. Estos últimos se utilizan más para los ejes traseros y en los vehículos más lentos. La energía de frenado transmitida por el sistema de frenos actúa en estos frenos de rozamiento como fuerza tensora para comprimir los forros de los frenos contra el tambor o contra el disco. Para un mejor rendimiento y efectividad en la acción de frenado en todas las condiciones de funcionamiento (frenados consecutivos, alta velocidad, etcétera), los frenos de las ruedas deben satisfacer diferentes características.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES DE FRICCIÓN
En cualquier sistema de freno los materiales de fricción pueden clasificarse como:
El material del forro.
El contramaterial, es decir, el disco o tambor.
La parte móvil del sistema de freno, el contramaterial, está sometido a dos tipos de esfuerzos: térmico y mecánico.
El primero es muy diferente tratándose de discos o tambores. En los discos la refrigeración está más asegurada y en los tambores el gradiante de temperatura es particularmente elevado. El esfuerzo mecánico también es diferente, y las contracciones son mucho más desfavorables en los discos que en los tambores, ya que estos últimos poseen una superficie mayor y los esfuerzos tangenciales se reparten de otra manera.

EL MATERIAL DEL FORRO
El material del forro es un compuesto complejo con un coeficiente de rozamiento adaptado, generalmente entre 0,35 y 0,45. Para una aplicación dada, es preciso hacer notar que un coeficiente bajo es particularmente desaconsejable para evitar un rendimiento deficiente, pero de la misma manera, un coeficiente muy alto puede acarrear problemas peores, como puede ser bloqueo de las ruedas, ruidos excesivos y temblores al frenar. El coeficiente de rozamiento no es una magnitud física invariable, sino que puede cambiar en función de las condiciones de uso (presión, temperatura, velocidad, etc.). La fabricación de los forros tiene que tener muy en cuenta los diversos parámetros para determinar la amplitud de la variación que se producirá en el funcionamiento.

EL "FADDING"
Los calentamientos muy rápidos por frenadas consecutivas y particularmente violentas producen un efecto de acumulación térmica en el freno que puede provocar una pérdida de eficacia de los forros denominada "fadding" (término anglosajón que se puede traducir como desfallecimiento) y caracterizado por un descenso brusco del coeficiente de rozamiento. En estos momentos el freno se vuelve inoperante y el conductor y el vehículo lo acusa enseguida. La resistencia al "fadding" es uno de los factores más importantes en los ensayos y pruebas que se realizan antes de dar por bueno un forro determinado. Por lo general, el "fadding" desaparece cuando se enfrían los forros, es lo que se denomina recuperación. En algunos casos y sobre determinados materiales puede darse el caso de una sobre recuperación, es decir, al enfriarse el forro se produce un aumento brutal del coeficiente de rozamiento y automáticamente aparecen ruidos, vibraciones y brusquedades al frenar.

COMPOSICIÓN DE LOS MATERIALES DE FRICCIÓN
Los componentes principales de un forro se pueden enumerar de la siguiente manera:
Los aglomerados, que aseguran la cohesión de todos los demás componentes.
Las fibras de refuerzo, hasta hace unos años amianto y actualmente fibras sintéticas y aramidas.
Las cargas, generalmente de tipo metálico, para proporcionar resistencia al desgaste y buen coeficiente de rozamiento.

LOS FRENOS DE DISCO
En la actualidad son dos grandes familias las utilizadas en el montaje de frenos de disco: Los frenos de sistema rígido y los frenos de sistema flotante.

LOS FRENOS DE SISTEMA RÍGIDO
En cada una de las dos mitades de la carcasa de un disco de pinza fija se encuentra un émbolo o pistón al cual se aplica presión hidráulica al frenar. Los émbolos presionan, por ambos lados, las pastillas del freno contra el disco. Al soltar el freno, los émbolos se retraen en determinada medida (aprox. 0,2 mm.) por las juntas de émbolo conformadas. Por tanto no es necesario el reglaje o ajuste de los frenos de disco. Este tipo de frenos se utilizan en turismos pesados y rápidos debido a su alta resistencia y buena frenada. Su sensibilidad a la temperatura resulta desventajosa al estar sometidos a esfuerzos constantes y ser más sensibles a la formación de vapor lock (burbujas de vapor) por recalentamiento del líquido de frenos en la instalación con el consiguiente problema de ocasionar un fallo en el sistema.

LOS FRENOS DE SISTEMA FLOTANTE
Mediante este sistema existen dos tipos:
Porta pinza flotante La pinza solidaria de accionamiento lleva dos pistones. Uno acciona directamente sobre una de las pastillas de freno, el otro acciona sobre la otra pastilla por medio de la porta pinza.
Pinza flotante Este es el montaje más utilizado: la presión hidráulica empuja en una primera fase la pastilla de freno contra el disco por medio del pistón. En una segunda fase, el pistón no puede avanzar más y es el estribo el que se desplaza por reacción y empuja la segunda pastilla contra el disco. Para mejorar la fuerza de frenada, ciertos vehículos incorporan estribos de doble pistón mandados por dos circuitos separados que aseguran el recorrido de las pastillas. En caso de fallo de uno de los dos circuitos de mando, la frenada está asegurada, aunque menos eficaz. Para evitar la aparición de vapor lock por efectos de un aumento de la temperatura del líquido de frenos y de la acción del roce de las pastillas con el disco, se suelen montar pistones huecos que disipan mejor el calor y contienen una pequeña cantidad de líquido en una zona bien refrigerada, así como la incorporación de discos ventilados que permiten una circulación de aire en sus canales.

LOS FRENOS DE TAMBOR
El mando de frenos tendrá por misión separar las zapatas y poner en contacto las guarniciones con el tambor. La recuperación es efectuada por un muelle. En movimiento el tambor tiene tendencia a arrastrar a las zapatas. Por esto la zapata primaria va a sostenerse sobre su articulación de modo que aumentará el rozamiento y por tanto la frenada. Esto es el fenómeno de arrastre. Por el contrario, la zapata secundaria tendrá tendencia a ejercer menos presión sobre el tambor: esto es por lo que generalmente la guarnición secundaria es más corta. Sin embargo este sistema con lleva algunos inconvenientes: desgastes desiguales, esfuerzos desproporcionados, aumentos de recorrido para el sistema de mando, etc. Para remediarlo se han utilizado varias soluciones para los montajes de freno de tambor. Los sistemas de freno de tambor equipados en la actualidad de forma generalizada son los de aproximación automática. Se distinguen dos tipos de tecnología diferente, la de las sociedades Lucas Girling y Bendix.

SISTEMAS ANTIBLOQUEO ABS
PRINCIPIOS GENERALES DE FUNCIONAMIENTO

El proceso evolutivo que ha caracterizado al automóvil desde sus inicios se ha visto favorecido en estos últimos años gracias al desarrollo que ha experimentado la electrónica, siendo ésta una firme aliada de los sistemas que intervienen en cada apartado de su construcción. En el capítulo de seguridad, los frenos se han visto “reforzados” por un nuevo sistema que permite ofrecer más garantías y calidad en la frenada: el sistema antibloqueo de frenos ABS, abreviatura del alemán Antiblockiersystem. Durante la conducción normal de un vehículo, en una carretera en buen estado y condiciones normales de tráfico, el uso de los frenos nos permite conseguir aminorar la velocidad del mismo o detenerlo en caso necesario sin que por ello provoquemos su patinamiento. En caso de situaciones críticas de marcha (calzada mojada o helada, reacción ante un obstáculo imprevisto, comportamiento inadecuado de otros usuarios en la vía pública, etc.), durante el proceso de frenado puede producirse el bloqueo de las ruedas ocasionando en tal forma que el vehículo, inmanejable, se salga de la calzada o patine. Una noción fundamental que hay que tener en cuenta es la de adherencia, ésta representa la fuerza de rozamiento disponible entre los neumáticos y la carretera. Condiciona en gran medida la estabilidad lateral del vehículo (adherencia transversal) y la distancia de parada (adherencia longitudinal). Esta fuerza de rozamiento depende particularmente de las características de los neumáticos y del estado del suelo. Se expresa según un coeficiente que varía de 0 (adherencia nula) a valores superiores a 1 (adherencia perfecta). Los coeficientes de adherencia medios de un suelo seco asfaltado y un suelo helado son 0,8 y 0,15.

En cuanto se inicia el proceso de frenado, aparece un deslizamiento de las ruedas sobre el suelo. El coeficiente de adherencia utilizado por el neumático está unido a este deslizamiento según las curvas del gráfico. El deslizamiento de una rueda se expresa en porcentaje en relación con la velocidad del vehículo (rueda libre = 0%, rueda bloqueada = 100%). En el caso de bloqueo de una rueda, la adherencia longitudinal se degrada y la adherencia transversal del vehículo llega a ser tan débil que la menor solicitación conlleva una pérdida total del control direccional del vehículo. La solución, para evitar el bloqueo de una rueda, consiste en disponer de un órgano de modulación de la presión en los circuitos de frenada. El dispositivo antibloqueo de ruedas (ABS) aplica este principio interponiendo, en los circuitos de las ruedas delanteras y traseras, electroválvulas mandadas por un cajetín electrónico. De esta manera es posible modular la potencia de frenado aplicada en cada rueda y esto independientemente de la presión ejercida en el pedal de freno.



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