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En Diariomotor, además de hablar de las novedades del motor, las mejores ofertas del mercado o de las últimas medidas de la DGT, también tenemos un hueco para la técnica, donde exponemos las averías más comunes y cómo evitarlas o describimos el funcionamiento de los componentes de tu coche. En este último aspecto, lo relativo al motor y la transmisión, el llamado powertrain de los anglosajones, ha cobrado especial atención, es lo más llamativo. Sin embargo, hay otro elemento que es, sin duda, el más importante: el sistema de frenado.
En este artículo no vamos a entrar en detalle en ningún aspecto del mismo, como la diferencias entre unas pinzas flotantes o fijas, unas pastillas de competición o los diferentes líquidos, sino que vamos a abordarlo de una forma general, una primera introducción, como bien reza el título. Para ello, después de un par de pasajes más técnicos y teóricos, describiremos los elementos principales.
Algunos aspectos preliminares
Gran parte de la seguridad activa de tu coche recae sobre la eficacia del sistema de frenos, es el responsable de detenerte a tiempo ante cualquier obstáculo o imprevisto. Para tener una referencia de cuán importante es, piensa que cualquier coche tarda en acelerar de 0 a 100 km/h unos 10 segundos, a partir de ahí, a fuerza de añadir mucho dinero puedes bajar ese tiempo, digamos que por unos 60 mil euros es posible encontrar rebajarlo 4 segundos. Pues bien, ese tiempo es el que invierte los frenos del coche de 10 segundos en detenerlo circulando a 100 km/h.
El sistema de frenado puede definirse como el conjunto de órganos que tiene por objetivo disminuir la velocidad del vehículo de forma progresiva, para lo que convierte la energía cinética del movimiento en calor mediante la fricción producida en las pastillas o zapatas, y mantenerlo inmóvil si ya se encuentra detenido.
Dada la importancia que tiene, es el aspecto del vehículo con mayor normativa al respecto y que mayores requerimientos técnicos debe cumplir. El primero de ellos es que, además del freno de estacionamiento, debe disponer de un freno de servicio y otro de socorro en caso de fallo, o se establece la capacidad de frenado mínima que debe proporcionar según la fuerza con la que pisemos el pedal de freno. Así, la mayoría de los fabricantes, mejorando en mucho la normativa, accionado el pedal con 25 kg es capaz de proporcionar unos 0,8G, y normalmente, ante una situación de emergencia, te digo yo que es fácil duplicar esos 25 kg.
Curvas de frenado
Las curvas de frenado nos darían para más de un artículo por sí solas, así que vamos a resumir. A grandes rasgos, la fuerza con la que frena cada rueda depende del coeficiente de adherencia del asfalto y del peso que recaiga sobre ella. Así pues, con un asfalto y neumáticos en óptimas condiciones podríamos hablar de una adherencia de 1,1, mientras que en caso de lluvia y piso deslizante serían unos 0,4. En cuanto al peso, a media que aumenta la velocidad y frenamos, se transfiere peso del eje trasero al delantero por pura inercia, lo que quiere decir la fuerza de frenado del eje delantero es mayor.
Existe una curva, llamada curva de equiadherencia, que indica la máxima fuerza de frenado para el eje delantero y el trasero que podría tener un coche en cada condición. Los fabricantes intentan aproximar lo máximo posible las curvas del frenado de sus coches a esa curva ideal, pero sin sobrepasarla, ya que en ese caso las ruedas bloquearían y deslizarían. El problema viene cuando, debido a esa transferencia de pesos hacia el eje delantero, la fuerza en el eje trasero es cada vez menor a medida que aumenta la adherencia, siendo el motivo por el que introducen un dispositivo llamado limitador de frenado que limita la fuerza en el eje trasero y deja que siga aumentando en el delantero de forma proporcional a cuánto pisemos el pedal de freno.
Ese limitador de frenado es como la versión básica del repartidor de frenada que habrás oído hablar en competición, donde los pilotos varían la curva de frenado de sus coches según les convenga. Igualmente, en caso de viajar con el coche cargado, la masa del mismo será mayor, y esas curvas también variarán, de ahí que se usen los llamados limitadores-compensadores, sobre todo en camiones o furgonetas, que consisten básicamente en un sistema mecánico que mueve una palanquita a medida que baja la amortiguación y se limita la presión máxima para el eje trasero.
Circuito de frenos: elementos y configuraciones
Dejamos ya a un lado esos aspectos más opacos de curvas de frenado y adherencias, y vamos a lo práctico, a lo que puedes ver con tus ojos. El circuito de frenos de un coche lo podemos dividir en tres partes bien diferenciados: órganos generadores de presión, las conducciones y los elementos de frenado. De esta forma, cuando se pisa el pedal de freno aumenta la presión del líquido hidráulico mediante una bomba, transmitiendo esa presión hasta el pistón de las pinzas por medio de los diferentes conductos, las cuales hacen friccionar las pastillas contra el disco, generando calor y reduciendo la velocidad del vehículo.
Estas conducciones, conocidas como líneas de frenos, deben soportar la presión del líquido de su interior, por lo que generalmente son metálicas, o de una goma especial a base de neopreno y acero trenzado en las zonas donde se requiere una mayor movilidad y flexibilidad, caso de los latiguillos de freno.
Entonces, ¿si una de esas conducciones se rompe nos quedamos sin frenos? La respuesta es un NO, nos quedamos con mucha menos capacidad de frenado, pero no nos quedamos sin frenos. Si recuerdas, decíamos que la normativa obligaba a disponer de un freno de servicio y de un freno de socorro. Así, en los turismos los fabricantes recurren al llamado circuito en X, que consiste en disponer básicamente de dos circuitos de freno independientes: uno para la rueda delantera izquierda y trasera derecha, y otro para los restantes. Existen otras muchas posibilidades, como dos circuitos independientes totales, uno total y otro en el eje delantero… pero este el que mejor balance posee entre eficacia, coste y cumplimiento de normativa.
Órganos generadores de presión: servofreno y bomba de freno
La bomba o bombín de freno es el encargado de aumentar la presión del líquido de frenos a partir de la fuerza ejercida por nosotros en el pedal y ayudado por el servofreno. Esta bomba, que suele tener el depósito de líquido incorporado sobre ella, se localiza en el vano motor, justo en la zona junto al conductor. Sin embargo, tiene una gran peculiaridad, y es que no es una bomba, sino dos, ya que como comentábamos antes, nuestro coche cuenta con dos circuitos de freno independientes. De esta forma, posee un ingenioso pistón doble y dos cámaras, para que en caso de pérdida de presión en una de ellas, la otra siga funcionando y alimentando al otro circuito.
El servofreno es un elemento de forma circular, que se sitúa unido a la bomba de freno, junto al mamparo entre el vano motor y el habitáculo, cuya misión es aumentar la fuerza ejercida por nosotros en el pedal. Para ello dispone de una membrana que lo divide en dos cámaras, una de ellas en la que existe vacío, y otra en la que hay aire a presión atmosférica. Así, ese aire puede empujar la membrana y multiplicar la fuerza ejercida por el pedal de freno. Para obtener ese vacío se recurre a una bomba de vacío en los motores diésel o al colector de admisión en los gasolina, y es por ello que, cuando el motor está apagado, es necesario aplicar una gran fuerza sobre el pedel de freno para detener el coche.
Elementos de frenado: frenos de disco y de tambor
Existen dos grandes sistemas de frenado: los de disco y los de tambor. Los frenos de disco son los más utilizados actualmente en prácticamente todos los turismos y motocicletas, los cuales están compuestos por un disco que gira solidario al buje de la rueda. Este disco está generalmente fabricado de hierro fundido o aceros especiales, y puede ser macizo, ventilado o ventilado y perforado, en función del grado de refrigeración y fuerzas de frenada requeridas. El disco es abrazado por las pinza de freno, que por medio de la acción de uno o varios pistones accionados por la presión del líquido hidráulico, empuja las pastillas de freno contra él, generando el rozamiento suficiente para disminuir la velocidad.
En cuanto a los tipos de pinzas de freno, nos encontramos por un lado las deslizantes o flotantes de un pistón, y por otro lado, las fijas de dos, cuatro o seis pistones, que son muyo más eficaces. En la primera de ellas, una pastilla es empujada contra el disco por medio del único pistón que posee, de forma que la pinza desliza para hacer que la otra pastilla también entre en contacto. En cambio, en las pinzas flotantes actúan los pistones en ambas pastillas, de forma que la pinza no se mueve.
Aunque cada vez menos frecuente, aún es posible encontrar los frenos de tambor en el eje trasero de vehículos poco potentes. Están compuestos por el tambor, que también solidario al buje de la rueda, y en cuyo interior nos encontramos la pareja de zapatas concéntricas a él. Estas zapatas disponen de unos muelles de recuperación que son los encargados de mantenerlas separadas de la superficie del tambor, de forma que cuando se pisa el freno un actuador hidráulico vence la resistencia de esos muelles haciendo que las zapatas rocen contra la cara interior del tambor.
Los frenos de tambor poseen principalmente tres ventajas sobre los de disco: son más económicos, al estar cerrados no disminuyen su eficacia a consecuencias de la suciedad o cualquier otro agente externo, por lo que resultan realmente interesantes en conducción 4×4 pura, y por último, a igualdad de diámetro, proporcionan una mayor superficie de frenado. En cambio, los frenos de disco cuentan con una refrigeración muy superior, lo que posibilita llegar a mayores fuerzas de frenado y un uso más intensivo/deportivo, unido a una mayor rapidez de actuación y un mantenimiento más sencillo.
Llegamos al final de este artículo, aún con muchos temas por tratar, como el freno de estacionamiento y los diferentes tipos, el funcionamiento del ABS o entrar en profundidad en cada uno de los aspectos que hemos expuestos en estas líneas. No obstante, sí que he hemos realizado una pequeña introducción al sistema de frenado de un coche y sus elementos, además de aportar un par de pinceladas más técnicas en cuanto a las curvas de frenado y normativa. Espero que hayas aprendido algo nuevo y diferente, y recuerda, más adelante continuaremos hablando de ese sistema tan importante, y a veces tan olvidado, como son los frenos.
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Imágenes | Esquema bomba de freno: Wikipedia (Fred the Oyster) | Sección servofreno: Wikipedia (Paul Day)
