En la mayoría de los vehículos pequeños se observa, un sistema de freno hidráulico. Donde el sistema es accionado por un fluido; llamado liga de freno. Que ejerce presión sobre componentes internos del Vehículo.
Sistema de freno Hidráulico
El sistema de freno de los autos estándar, se encuentra integrado por dos tipos de frenos; freno de disco y freno de tambor, movidos por liga de freno; que suele ser un fluido altamente corrosivo y que opera sobre un sistema sellado.
El Freno hidráulico es el que aprovecha la acción multiplicadora del esfuerzo ejercido sobre un líquido oleoso incompresible. La presión que se ejerce sobre un pistón que actúa sobre el líquido es transmitida a otros pistones que accionan los frenos, con lo cual se logra la misma presión de frenado en los distintos elementos de fricción y se evita la necesidad de realizar diferentes ajustes.
Sistema de tambor.
El freno de tambor es un tipo de freno en el que la fricción se causa por un par de zapatas que presionan contra la superficie interior de un tambor giratorio, el cual está conectado al eje o la rueda. A pesar de lo comúnmente conocido, por parte de vendedores y fabricantes, este tipo de freno tiene mayores punto de fricción ante los frenos de disco, por ende resulta mas efectivo en su actuar que el freno de disco.
Los componentes de este sistema de freno son:
- Tambor.
- Zapata o mordaza Primaria.
- Zapata o mordaza Secundario.
- Dispositivo de retención axial de las mordazas.
- Soporte de articulación.
- Bombín de doble pistón.
- Muelles de Retorno.
F= P . A o P= F( P= 10 kg = 10 kg/ cm2 = 146 LBF/ 1m2 )
A 1 cm2
Sistema de disco.
El freno de disco es un sistema de frenado normalmente para ruedas de vehículos, en el cual una parte móvil (el disco) solidario con la rueda que gira es sometido al rozamiento de unas superficies de alto coeficiente de fricción (las pastillas) que ejercen sobre ellos una fuerza suficiente como para transformar toda o parte de la energía cinética del vehículo en movimiento, en calor, hasta detenerlo o reducir su velocidad, según sea el caso. Esta inmensa cantidad de calor ha de ser evacuada de alguna manera, y lo más rápidamente posible. El mecanismo es similar en esto al freno de tambor, con la diferencia de que la superficie frenante es menor pero la evacuación del calor al ambiente es mucho mejor, compensando ampliamente la menor superficie frenante.
Este componente resulta mas económico y simple a la hora de su mantención; en comparación, con el sistema de freno de tambor.
Mecanismos y componentes:
Disco: Existen diferentes tipos de discos de freno. Algunos son de acero macizo mientras que otros están rayados en la superficie o tienen agujeros que los atraviesan. Estos últimos, denominados discos ventilados, ayudan a disipar el calor.
discos de frenos ventilados:
Mordazas (calipers) o pinzas: La mordaza es el soporte de las pastillas y los pistones de freno. Los pistones están generalmente hechos de Hierro dulce y luego son recubiertos por un cromado. Hay dos tipos de mordazas: flotantes o fijas. Las fijas no se mueven, en relación al disco de freno, y utilizan uno o más pares de pistones.
nota: Viendo las aperturas del caliper podemos determinar el número de pistones de contiene ese sistema.
Pistones y cilindros: Los pistones cuentan con una fijación que va alrededor y sellos que impiden el escape de la presión ejercida por el líquido de frenos, a través del cual son accionados. La mordaza lleva un conducto por el cual entra el líquido de frenos y eso hace que la mordaza empuje la pastilla contra el disco y, a la vez, que se corra la mordaza para frenar con ambas y se logre uniformizar el frenado y el desgaste.
Pastillas de frenos: Las pastillas están diseñadas para producir una alta fricción con el disco. El material del que estén compuestas determinara la duración, potencia de frenado y su comportamiento en condiciones adversas. Deben ser reemplazadas regularmente, y muchas están equipadas con un sensor que alerta al conductor cuando es necesario hacerlo. Algunas tienen una pieza de metal que provoca que suene un chillido cuando están a punto de gastarse, mientras que otras llevan un material que cierra un circuito eléctrico que hace que se ilumine un testigo en el cuadro del conductor.
Hasta hace poco tiempo las pastillas contenían asbesto, que ha sido prohibido por resultar carcinógeno. Por lo tanto, al trabajar con vehículos antiguos se debe tener en cuenta que no se debe inhalar el polvo que pueda estar depositado en las inmediaciones de los elementos de frenada. Actualmente las pastillas están libres al 100% de este material, ya que fue catalogado como carcinógeno.
Tipos de pastillas de freno
- Cerámicas: Este tipo de pastillas están compuestas por cerámica y fibra de cobre, lo que permite que las pastillas de este tipo controlen la tendencia del freno a perder potencia a temperaturas más altas y se recuperen de manera más rápida luego de detener el vehículo o móvil. del disco.
- Orgánicas: Están compuestas por materiales comunes y algunos con el grafito, resinas y fibras, estas son de una inmejorable calidad y adherencia al frenar, generan menos calor que las metálicas y este tipo de pastillas necesita un rodaje en los primeros kilómetros
- Semi metálicas o metálicas: Están compuestas por materiales de fricción como el hierro, la fricción en condiciones de seco y mojado no varian demasiado, por lo que tiene mejor frenada en condiciones de mojado que los otros tipos de pastilla. La duración es muy elevada, llegando a alcanzar los 15.000 kilómetros. El calor desprendido es mucho mayor que los otros tipos.
Sistema de asistencia de frenado.
Hidrovac o Servofreno(palabra compuesta por la raíz latina servus, siervo y la palabra freno) se refiere a los mecanismos o sistemas de mecanismos que sirven para minimizar el esfuerzo humano que hay que hacer sobre el mando de freno de un vehículo para frenarlo.
Ideado en la época de los frenos mecánicos, se trata de un sistema neumático, que aprovecha la depresión o el vacío generado en el colector de admisión del motor de explosión para desmultiplicar el esfuerzo que hace el conductor con su pie sobre el pedal del freno. En los motores diésel esta depresión no existe debido a la ausencia de mariposa, por lo que se obtiene a través de una bomba de vacío o depresor.
El vacío crea una depresión en una cámara que actúa sobre un émbolo contenido dentro de ella, al abrir una válvula cuando se acciona el pedal de freno, la válvula permite el paso de la presión atmosférica al otro lado del émbolo, haciendo que éste se desplace.
El émbolo actúa por medio de su vástago sobre el pistón de la bomba principal de freno hidráulico para generar en los dispositivos situados en las ruedas del vehículo (freno de tambor o de disco) una fuerza de frenado aún mayor, debido al Principio de Pascal.En efecto, si el área del pistón de la bomba es la mitad del área de los pistones de los discos o los tambores de freno, la fuerza hidráulica que se transmite es el doble.
Nota: Si observamos humo azul, en el escape del vehículo, quiere decir que el fluido de frenos está escapando al motor por el rompimiento de una membrana que actúa como pistón en el hidrovac.
Parámetro de inspección.
Cilindro maestro (o bomba de freno):
El cilindro maestro del freno convierte la fuerza que se aplica al pedal de freno en presión hidráulica y la transfiere a los frenos de las ruedas (eje delantero y trasero).
Al compartir el sistema de frenado entre dos circuitos de frenos independientes, los cilindros maestros del conjunto de los frenos pasan a ser de uso general (1967). Este sistema tiene la ventaja de que si uno de los dos circuitos de frenos falla, la potencia del sistema de frenado se sigue manteniendo.
La característica distintiva de estos cilindros es que existen dos cámaras hidráulicas y que cada una de ellas forma parte por separado del circuito de los frenos.
En el mercado de piezas de recambio existe una serie completa de productos de distintas tecnologías (por ejemplo, con válvula central, cilindro escalonado).
Extra
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Función
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Ventaja
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Cilindro maestro de freno con conmutador de presión diferencial.
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Permite establecer un descenso de la presión o un desequilibrio de la presión entre los dos circuitos de los frenos.
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Avisa al conductor de que existe un descenso en la presión del circuito de los frenos.
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Cilindro maestro de freno con indicador de aviso de presión diferencial.
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Funciona del mismo modo que un indicador de descenso de presión.
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La única diferencia es que se enciende una luz de aviso cuando se produce un fallo en un circuito de los frenos.
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Cilindro maestro de freno con indicador de aviso de presión diferencial con derivación.
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Además de esta función de aviso, el indicador de aviso de presión diferencial con derivación se encarga de transferir la presión de los frenos no regulada por el regulador al freno del eje trasero, en el caso de que el circuito de freno del eje delantero falle.
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Se desarrolló para permitir una demora adecuada en algunos vehículos equipados con un limitador de la fuerza de frenado, en el caso de un mal funcionamiento del circuito de freno delantero.
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- Verificar fugas en conexiones.
- nivel y estado de liquido de frenos.
- Probar fugas internas (recorrido de pedal o falta de presión).
Servofreno o Hidrovac:
- Fugas de vacío (verificar mangueras, válvulas, check y conexiones.
- Fugas Internas (dureza del pedal).
Caliper de freno o Mordazas:
- Verificar guardapolvos.
- sellos (verificar fugaz).
- Pasadores (lubricación y alineación).
Nota: cuando los pasadores se doblan o sufren desgastes notamos que una pastilla se desgasta más que la otra o se desgata en forma de cuña.
Tambores de freno:
- Diámetro y excentricidad.
- Aspecto superficial (grietas, acanaladuras, superficie cristalizada).
Cilindro de frenos y accionamiento:
- Fugas.
- Guardapolvos.
- Sistema de Ajusto automático (recuperador de fuga).
- Resorte y Fijaciones.
Zapatas de frenos (bandas):
- Espesor.
- Aspecto superficial (grietas, acanaladuras, superficie cristalizada).
- Estado del herraje (grietas, limaduras por roce ).
Los discos pueden sufrir diferentes daños: alabeo, rayado, rotura y cristalización.
Alabeo
El alabeo se produce por un sobrecalentamiento de la superficie de frenado que provoca una deformación en el disco. Esto provoca vibraciones en la frenada y una disminución en la potencia de frenado. El alabeo puede ser prevenido con una conducción menos exigente con los frenos, aprovechando el freno motor con un uso inteligente de la caja de cambios para reducir la carga del freno de servicio. Pisar el freno continuamente provoca una gran cantidad de calor, por lo que debe evitarse. para verificar se mide con micrómetro (el espesor) y con un comparador de dial o carátula (para medir la deformación).En Renault, suele tener un alabeo estándar; que suele ser mínimo e imperceptible para el ojo humano, solamente apreciable por los instrumentos de medición.
Rotura.
La rotura está en todos los tipos de discos, en los que pueden aparecer grietas entre los agujeros (para los ventilados y super ventilados), y grietas en la superficie de fricción que tiene el disco.Rayado
Es producido cuando las pastillas de freno no están bien instaladas o son de material más duro que el material proveniente de los discos, esto al frenar provoca un rayado en el cual hace que el disco, en la superficie de fricción se deforme. la solución para este problema es el rectificado de ambos discos. pero a veces es a causa de la mal instalación de ese sistema.Cristalización
El disco se cristaliza cuando, al momento de frenar, el material de fricción del disco con las pastillas generan una mayor temperatura (por ejemplo, al frenar desembragado en la bajada de una cuesta),y a su vez generan que la resina que contiene el material de fricción se haga liquida y suba a la superficie formando una capa que evita el rozamiento y la abrasión entre ambos objetos, provocando que el disco o la pastilla se deterioren, quedando la pastilla con un brillo en la superficie y con textura ultra dura y el disco en cambio de un color azulado, pudiendo aparecer micro fisuras a raíz de dicha cristalización. Para este daño hay que reemplazar el disco o la pastilla de freno por uno nuevo. Sin embargo esta peligrosa práctica puede dejar al vehículo sin frenos, ya que puede causar el "desvanecimiento" de estos, es decir la pérdida momentánea de gran parte o la totalidad de la capacidad de frenado en tanto los frenos no se enfríen. Este percance puede sucederle a quien ignore la teoría del frenaje, la que podría resumirse así: "para poder cumplir su cometido los sistemas de freno tienen que ejecutar dos funciones, la primera es convertir la energía cinética, es decir la que posee todo vehículo en movimiento, en otra forma de energía que pueda ser sacada del móvil, causando la reducción de la velocidad o la detención en caso necesario, en la mayoría de los casos la energía cinética es convertida en calor por medio del roce entre zapatas y tambores o entre discos y pastillas. La segunda función es la de disipar el calor producido por el roce antes mencionado en el medio ambiente, por lo tanto puede decirse que la capacidad de los frenos está limitada por la cantidad de calor que puedan disipar al medio ambiente, también es necesario saber que con cada frenada se reduce momentáneamente la capacidad de frenado, razón por la cual los frenos deben usarse lo estrictamente necesario y nunca para ir "aguantando" o refrenando un vehículo en el descenso de una larga o empinada cuesta, cuestión que podría resultar fatal, no sólo para el conductor y sus acompañantes, sino que también para muchas otras personas. La "cristalización" de zapatas y pastillas es una evidencia concluyente de que los frenos fueron abusados y por lo tanto recalentados.
Instrumento de medición en disco y bandas de frenos.
Videos de sistema de frenos:
Liquidos de frenos:
El punto de ebullición del líquido de frenos ha de ser elevado ya que las aplicaciones de frenos producen mucho calor, además la formación de burbujas puede dañar el freno, y la temperatura de congelación ha de ser también muy baja, para que no se congele con el frío. Los líquidos de frenos convencionales tienen, según el Department of Transportation, DOT (del inglés Departamento de Transportes) temperaturas de ebullición de 205 °C (DOT 3), 230 °C (DOT 4) o 260 °C (DOT 5.1). Como puede observarse, cuanto mayor es el índice DOT mayor es la temperatura de ebullición.
Debido a que el líquido de frenos es higroscópico, es decir, atrae y absorbe humedad (ej. del aire) se corre el peligro de que pequeñas cantidades de agua puedan llevar consigo una disminución considerable de la temperatura de ebullición (este fenómeno se denomina “desvanecimiento gradual de los frenos”). El hecho de que el líquido de frenos sea higroscópico tiene un motivo: impedir la formación de gotas de agua (se diluyen), que puedan provocar corrosión local y que pueda helarse a bajas temperaturas. Debido a su propiedad higroscópica se ha de cerrar la tapa del recipiente lo antes posible.
El líquido de frenos es tóxico si se ingiere e irrita los ojos y la piel al contacto (RS 22 y 36). Por ello ha de utilizarse guantes y gafas protectoras para su manipulación.
Además el líquido de frenos puede atacar la pintura y componentes de plástico. Por ello ha de eliminarse lo antes posible en caso de derrame.
El líquido de frenos usado ha de depositarse en un contenedor de residuos especiales.
videos:
