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FRENO DE TAMBOR.

FRENO DE TAMBOR.

Este tipo de freno esta constituido por un tambor, que es el elemento móvil, montado sobre el buje de la rueda por medio de unos tornillos o espárragos y tuercas, del cual recibe movimiento, y un plato de freno, elemento fijo sujeto al puente o la mangueta. En este plato van instalados los elementos de fricción, llamados ferodos, y los mecanismos de accionamiento para el desplazamiento de las zapatas.

Tambor 
El tambor es la pieza que constituye la parte giratoria del freno y que recibe la casi totalidad del calor desarrollado en el frenado.
Se fabrica en fundición gris perlitica con grafito esferoidal, material que se ha impuesto por su elevada resistencia al desgaste y menor costo de fabricación y que absorbe bien el calor producido por el rozamiento en el frenado. Cabe destacar también, para ciertas aplicaciones, las fundiciones aleadas, de gran dureza y capaces de soportar cargas térmicas muy elevadas.

El tambor va torneado interior y exteriormente para obtener un equilibrado dinámico del mismo, con un mecanizado fino en su zona interior o de fricción para facilitar el acoplamiento con los ferodos sin que se produzcan agarrotamientos. En la zona central lleva practicados unos taladros donde se acoplan los espárragos de sujeción a la rueda y otros orificios que sirven de guía para el centrado de la rueda al buje.
El diámetro de los tambores, según las características del vehículo, esta normalizado según la norma UNE 26 019.

Plato de freno
El plato de freno esta constituido por un plato portafrenos o soporte de chapa embutida y troquelada, sobre el que se monta el bombín o bombines de accionamiento hidráulico y las zapatas de freno y demás elementos de fijación y regulación.
Las zapatas se unen por un extremo al bombín y por el otro a un soporte fijo o regulable; a su vez, se mantienen unidas al plato por medio de un sistema elástico de pasador y muelle, que permite un desplazamiento de aproximación al tambor y las mantiene fijas en su desplazamiento axial. El muelle, que une las dos zapatas, permite el retroceso de las mismas a su posición de reposo cuando cesa la fuerza de desplazamiento efectuada por el bombín.

Forma y características de las zapatas
Las zapatas de freno están formadas por dos chapas de acero soldadas en forma de media luna y recubiertas un su zona exterior por los ferodos o forros de freno, que son los encargados de efectuar el frenado por fricción con el tambor.
Los forros de freno se unen a la zapata metálica por medio de remaches embutidos en el material hasta los 3/4 de espesor del forro para que no rocen con el tambor, o bien pegados con colas de contacto. El encolado favorece la amortiguación de vibraciones y, como consecuencia, disminuyen los ruidos que éstas ocasionan durante el frenado.

Tipos de freno de tambor
Según la forma de acoplamiento de las zapatas al tambor para ejercer el frenado, los frenos de tambor se clasifican en los siguiente tipos:

Freno de tambor Simplex
En este tipo de freno las zapatas van montadas en el plato, fijas por un lado al soporte de articulación y accionadas por medio de un solo bombín de doble pistón. Este tipo de frenos de tambor es de los mas utilizados sobre todo en las ruedas traseras.

Con esta disposición, durante el frenado, una de las zapatas llamada primaria se apoya sobre el tambor en contra del giro del mismo y efectúa una fuerte presión sobre la superficie del tambor. La otra zapata, llamada zapata secundaria, que apoya a favor del giro de la rueda, tiende a ser rechazada por efecto del giro del tambor, lo que hace que la presión de frenado en esta zapata sea inferior a la primaria

Invirtiendo el sentido de giro, se produce el fenómeno contrario: la zapata primaria se convierte en secundaria y la secundaria en primaria.

Este tipo de freno de tambor se caracteriza por no ser el mas eficaz a la hora de frenar, debido a que las zapatas no apoyan en toda su superficie sobre el tambor, pero destaca por su estabilidad en el coeficiente de rozamiento, es decir, la temperatura que alcanza los frenos en su funcionamiento le afectan menos que a los otros frenos de tambor

Freno de tambor Duplex
En este freno, y con el fin de obtener una mayor fuerza de frenado, se disponen las zapatas en forma que ambas resulten primarias. Para ello se acopla un doble bombín de pistón único e independiente para cada zapata, los cuales reparten por igual las presiones en ambos lados del tambor.
Estos frenos provistos de bastidores con efecto unilateral son muy eficaces pero sensibles a las variaciones del coeficiente de rozamiento. Presentan la ventaja de que, con su empleo, no se ponen de manifiesto reacciones sobre los rodamientos del buje.

Bombines o cilindros de freno de tambor
Estos elementos son los encargados de efectuar el desplazamiento lateral de las zapatas para el frenado del tambor.
Según la finalidad que tienen que cumplir y la clase de freno empleado, se construyen tres tipos principales de bombines:

• Bombín de doble pistón: esta formado por un cilindro (1) con los taladros (8) de amarre al plato portafrenos. En su interior van alojados los pistones (2) en oposición, sobre los que van roscados los tornillos (3) para el apoyo de las zapatas. Las cazoletas de goma (4) hacen de retén para mantener estanco el interior del cilindro y los pistones se mantienen separados por la acción del muelle (5) centrado sobre las dos cazoletas retén (4).
  Por el orificio (A), donde se rosca el latiguillo de freno, tiene lugar la entrada de liquido a presión procedente de las canalizaciones del circuito; en el orificio (B) se monta el purgador (6) que sirve para extraer el aire de las canalizaciones. El conjunto va cerrado con los guardapolvos (7), que evitan la entrada de polvo y suciedad al interior del cilindro.

• Bombín de émbolo único: su constitución y funcionamiento es parecido al anterior, lleva un solo émbolo y se utiliza en los sistemas en que las dos zapatas son primarias.

• Bombín de cilindros escalonado: también llamado "bombín diferencial" este modelo tiene dos pistones o émbolos de diámetros diferentes. El pistón mas pequeño empujaría a la zapata primaria (la que mas frena) y el de mas diámetro empujaría a la zapata secundaria (la que menos frena).

Sistema de reglaje de los frenos de tambor
El desgaste que se produce en las frenadas como consecuencia del rozamiento de las zapatas contra el tambor, hace que aquellas queden cada vez mas separadas de este en posición de reposo, lo que supone un mayor recorrido muerto en la acción de frenado y el envió de mayor cantidad de liquido desde la bomba. Para solucionar este problema existen unos sistemas de reglaje que pueden ser manuales o automáticos.

Sistema de reglaje manual:

• Sistema Bendix: en este tipo de freno para aproximar las zapatas al tambor cuando se produce el desgaste de los ferodos, se dispone de un sistema mecánico de accionamiento manual, que consiste, en unas levas excéntricas sobre el plato de frenos que limitan el recorrido tope de las zapatas hacia su posición de retroceso. Las excéntricas forman cuerpo con un eje, cuyo extremo posterior sobresale por la parte trasera del plato de freno, resultando así accesible aun con las rueda montada, lo cual supone que la operación de reglaje pueda ser efectuada sin necesidad de desmontar ningún componente.

• Sistema Girling: en este tipo de freno el reglaje se efectúa sobre el mismo bombín, actuando desde el exterior del plato de freno sobre la corona dentada del émbolo y tornillo ajustador, o sobre el mecanismo ajustador situado en el soporte inferior de apoyo de las zapatas cuyo despiece puede verse en la figura.

Sistemas de reglaje automático
En la actualidad y desde hace bastantes años la mayor parte de los vehículos disponen de un sistema de reglaje automático para sus frenos de tambor. Existen tres tipos de sistemas de reglaje automático: el sistema Bendix, el Lucas Girling y el Teves.

Sistema Bendix
Esta constituido por una palanca (1), articulada en la parte superior de la zapata primaria, que su extremo inferior esta provista de muescas en forma de diente de sierra, con las cuales engrana el trinquete (w), empujado por el muelle (3) y acoplada a la primaria en la ventana (7) de la palanca (1). Ambas zapatas se mantienen en posición de reposo por la acción del muelle (6). La holgura de montaje (H) determina el juego ideal entre zapata y tambor.

Funcionamiento
Al frenar, cuando el juego entre zapatas y tambor es superior al juego (H): las zapatas se separan, la zapata secundaria mueve la bieleta, y mueve también la palanca (1) (después de recorrer el juego H). La palanca se desplaza y pasa un número de dientes sobre el trinquete (2) correspondientes al juego a aproximar.
Al desfrenar, la palanca no puede regresar por el trinquete dentado. El muelle hace que las zapatas hagan contacto sobre la bieleta por acción de la palanca y de la palanca del freno de mano. El juego determina entonces el juego ideal entre zapatas y tambor.

Sistema GirlingEste sistema hace variar la longitud de una biela situada entre las dos zapatas, primaria y secundaria. Esta constituido por una bieleta de longitud variable, merced a una rueda moleteada que hace tope entre las dos mitades que la forman, que encajan una en el interior de la otra, sin roscar. La bieleta apoya por un extremo en la zapata secundaria y por el otro en la palanca y zapata primaria conjuntamente. En los dientes de la rueda moleteada encaja la punta de la leva, que se articula en la zapata secundaria, fijandose a ella también mediante un muelle.

Funcionamiento
Al frenar, las zapatas se separan y liberan así la bieleta. La palanca pivota sobre su eje bajo la acción del muelle y hace girar la rueda del empujador con el dedo: la bieleta se alarga. Si la aproximación es buena (separación pequeña), el esfuerzo ejercido por el resorte es insuficiente para mover la rueda y la longitud de la biela no cambia.
Al desfrenar, las zapatas retornan, la palanca vuelve a su posición inicial, su dedo pasa hacia delante de los dientes de la rueda sin moverla. El alargamiento de la biela ha permitido reducir el juego entre zapatas y tambor.

FRENOS DE DISCO.

                                                                                                                                                                                      FRENOS DE DISCO.  

Este tipo de freno adoptado en la mayoría de los vehículos de turismo, tiene la ventaja sobre el freno de tambor de que su acción se frenado es mas enérgica, obteniendo, por tanto, un menor tiempo de frenado que se traduce en una menor distancia de parada. Ello es debido a que elementos de fricción van montados al aire, al disponer de una mejor refrigeración, la absorción de energía y transformación en calor se puede realizar más rápidamente.

Otra de las ventajas de estos frenos es que en ellos no aparece el fenómeno de "fading" que suele presentarse en los frenos de tambor. Este efecto se produce cuando por un frenado enérgico o frenados sucesivos, el tambor no tiene tiempo de evacuar el calor absorbido en la transformación de energía. En estas condiciones, el tambor se dilata alejando la superficie de adherencia del contacto con las zapatas, quedando momentáneamente el vehículo sin frenos.
En los frenos de disco al mejorar la evacuación del calor no existe calentamiento crítico y por tanto dilatación, pero en caso de haberla el disco se aproximaría más a las pastillas de freno, lo cual favorecería la presión y efecto de frenado.

Constitución
El freno de disco esta formado por un disco que se une al buje de la rueda o forma parte de él, girando con la rueda y constituyendo el elemento móvil de frenado. Sobre este disco, abarcando aproximadamente la quinta parte de la superficie del mismo, va montada una mordaza sujeta al puente o mangueta en cuyo interior se forman los cilindros por los que se desplazan los pistones. A estos pistones se unen las pastillas de freno de un material similar a los ferodos de las zapatas utilizadas en los frenos de tambor.

Por el interior de la mordaza (2) van situados los conductos por donde se comunica el liquido de freno a los cilindros (3), acoplando en (A) el latiguillo de freno y en (B) el purgador. El liquido a presión, procedente del circuito de frenos y que entra por (A), desplaza a los pistones (4) hacia el interior, aplicando las pastillas de freno (5) sobre el disco (1), las cuales, por fricción, detienen el giro del mismo.

Sistemas de mordazas o pinza de freno
Según el sistema empleado para la sujeción de la mordaza o pinza, los frenos de disco se clasifican en:

Freno de pinza fija
También llamada de doble acción, la mordaza va sujeta de forma que permanece fija en el frenado. La acción de frenado se realiza por medio de dos o cuatro pistones de doble acción, desplaza-bles, que se ajustan a caja una de las caras del disco.

En este tipo de pinzas, cada pistón se encuentra en cada mitad de la mordaza. Durante el proceso de frenado, actúa una presión hidráulica sobre los dos pistones y cada pistón aprieta la pastilla contra el disco.
Los frenos de pinza fija contra el disco de freno son muy sólidos, por lo que se emplea en vehículos rápidos y pesados.

Freno de pinza oscilante
En este tipo de freno la mordaza o pinza (1) se halla sujeta con un perno (2) que sirve de eje de giro. Al aplicar presión al liquido para accionar el pistón (3) se ejerce una presión igual y opuesta sobre el extremo cerrado del cilindro. Esto obliga a la mordaza a desplazarse en dirección opuesta a la del movimiento del pistón, ya que describe un pequeño giro alrededor del perno, con lo cual la mordaza empuja a la otra pastilla (4) contra el disco (5) quedando aprisionada entre las pastillas (4) y (6).

Disco de freno
El material para fabricar los discos de freno es la fundición gris nodular de grafito laminar, ya que garantiza una estabilidad de las prestaciones durante el periodo de vida de los discos. El disco puede ser macizo o con huecos (autoventilado), por donde circula el aire en forma de ventilador centrífugo

Los discos de freno pueden ser:

• Clásicos (macizos)
• Ventilados
• Taladrados o perforados
• Estriados
• cerámicos

Discos clásicos o macizos
Estos discos poseen una superficie de fricción solida y lisa, no poseen ningún tipo de ventilación y son muy propensos a acumular calor, suciedad y tienden a cristalizar las pastillas. Tienen la ventaja de ser económicos de fabricar y como desventaja es que tienden a recalentarse impidiendo una frenada efectiva y a cristalizar las pastillas. Se doblan bajo el estrés continuo.

Discos ventilados
Los discos ventilados son como si se juntasen dos discos, pero dejando una separación entre ellos, de modo que circule aire a través de ellos, del centro hacia afuera, debido a la fuerza centripeta. Con ello se consigue un mayor flujo de aire sobre los discos y por lo tanto mas evacuación de calor.

Discos perforados

Los discos perforados aumentan la superficie del disco con las perforaciones y ademas llevan aire fresco a la pastilla del freno. Una perforación es como un pequeño túnel, las paredes del túnel seria el aumento de superficie capaz de disipar calor, ademas de cuando la perforación llega a la zona de las pastillas, llega con aire fresco que las refresca evitando el calentamiento en exceso.

Normalmente se usan discos ventilados en vehículos de serie de media potencia. Para altas potencias se utilizan los perforados.


Discos estriados
Estos discos se podrían clasificar dentro de los "perforados" ya que la finalidad del estriado o rayado es mejorar la refrigeración de los mismos. El estriado tiene la función principal de remover el aire caliente y de limpiar la pastilla de polvo y crear una superficie idónea para el frenado, con la única desventaja que desgasta mas rápido la pastilla en pro de una mejor y mas efectiva frenada.

Discos cerámicos
Los discos de frenos Carbo-Cerámicos, tienen sus orígenes en la industria de la aviación, mas tarde a principio de la década de los 80 se utilizaron en las competiciones de F1, actualmente algunos automóviles muy exclusivos y de altas prestaciones también los utilizan como el Porche 911 Turbo.
Están hechos de compuesto de Carbono en una base Cerámica para darle la resistencia tan alta a las temperaturas que estos operan..
Los discos son de color negro (por el carbono) y cerámica como compuesto base, por eso a medida que se desgastan se desprende un polvo negro. Las pastillas que usan estos discos son también de carbo-cerámica o de carbono.
La principal ventaja de estos frenos es su bajísimo peso, su altísimo poder de frenado por la alta fricción y su gran poder estructural que evita roturas grietas y fallas a altamisas temperaturas. Pueden detener un vehículo de 320 Km/h a 0 en menos de 30 metros
Su desventaja es su alto precio.

Pastillas de freno
Para cumplir con la normativa vigente de la fabricación de vehículos, la composición de las pastillas cambia dependiendo de cada fabricante. Aproximadamente 250 materiales diferentes son utilizados, y pastillas de calidad utilizan entre 16 a 18 componentes.

Ejemplo de composición:

• 20% aglomerantes: Resina fenólica, caucho
• 10% metales: Lana de acero, virutas de cobre, virutas de zinc, virutas de latón, polvo de aluminio
• 10% fibras: Fibras de carbón, fibras orgánicas, lana mineral, fibras químicas
• 25% material de relleno: Óxido de aluminio, óxido de hierro, sulfato sódico
• 35% deslizantes: Grafito, sulfuro de cobre, sulfuro de antimonio