Frenos y dinámica del vehículo: ejes, componentes, averías y mantenimiento

Ejes y movimientos del vehículo

Eje transversal. Línea horizontal imaginaria que discurre a 90° del eje longitudinal y pasa por el centro de gravedad. En las frenadas y aceleraciones se producen desplazamientos del eje transversal como consecuencia de la compresión y la expansión que sufren los elementos de suspensión.

Eje vertical. Línea vertical imaginaria que discurre por el centro de gravedad del vehículo, perpendicular al suelo. Determinados movimientos del vehículo, por ejemplo al tomar una curva, producen un desplazamiento del eje vertical.

Eje longitudinal. Línea horizontal imaginaria que discurre en sentido longitudinal del vehículo y pasa por el centro de gravedad. El desplazamiento del eje longitudinal se produce por la inclinación lateral de la carrocería cuando el vehículo circula por carreteras viradas.

Guiñada: Movimiento que se produce sobre el eje vertical.

Transferencia de pesos y factores de parada

Transferencia de pesos en frenada: Depende de las cargas estáticas, la altura del centro de gravedad y la batalla del vehículo; así como de las condiciones de marcha y los valores de aceleración y retención.

Factores de parada: Acción de los elementos de frenado; adherencia del neumático con el suelo; resistencia a la rodadura; resistencia aerodinámica; resistencia del conjunto motor-transmisión.

Tribología

Tribología: Estudia la interacción entre superficies en movimiento y sus efectos asociados, como el desgaste, la fricción, la adhesión y la lubricación.

Sistema de frenos: cualidades y componentes

Cualidades del sistema de frenos

Progresividad: Debe ser regular y proporcional al esfuerzo realizado.
Eficacia: Debe ser capaz de detener el vehículo sin la aplicación de un gran esfuerzo sobre el pedal de freno.
Seguridad: Deben disponer de dos dispositivos: el freno de servicio y el freno de mano o de socorro, que deben ser capaces de detener al vehículo en movimiento y de mantenerlo detenido en una pendiente mínima del 18%.
Regularidad: El sistema de frenos debe ser previsible para el conductor en todo momento, con independencia de las condiciones de trabajo.

Discos y tambores

Discos: Mejor refrigeración y mayor progresividad que los tambores.

Cualidades de zapatas y pastillas

Equilibrio entre resistencia a la abrasión y al desgaste.
Resistencia al cizallamiento y a los golpes.
Estabilidad térmica.
Compresibilidad para que el material absorba vibraciones e irregularidades.
Coeficiente de fricción adecuado y estable en el trabajo.
Dilatación de materiales prácticamente nula.
Durabilidad razonable.

Tipos de disco

Disco ventilado.
Disco macizo.
Disco ventilado y perforado.

Componentes del sistema de accionamiento hidráulico

Componentes: bomba de frenos, depósito, reductores de frenada para las ruedas traseras, actuadores hidráulicos (desarrollados en el apartado anterior), tuberías y latiguillos, líquido de frenos.

Tipos de disposición hidráulica

Se exige que la instalación del circuito se realice en dos circuitos independientes para que, en caso de avería de uno de los circuitos, no se quede el vehículo sin frenos. Las disposiciones son: II, X, HI, LL, HH. Las más utilizadas son: II y X.

Reductor de presión

Reductores de presión: Controlan y limitan la presión del líquido en el circuito de frenos de las ruedas traseras para evitar que se supere el límite de adherencia de los neumáticos. Tipos: dependientes de la carga, de la presión y de la deceleración.

Cualidades del líquido de frenos

Viscosidad estable y adecuada.
Temperatura de ebullición alta y temperatura de congelación muy baja.
Capacidad de lubricación.
Buena transmisión de presión en frenadas.
Resistencia a la absorción de humedad.
Poca compresibilidad a altas y bajas temperaturas.
Compatibilidad con los componentes que entran en contacto.
Durabilidad: mínima de uno o dos años o 100.000 km.
Gran resistencia a la oxidación y al envejecimiento.

Punto de ebullición en seco

Punto de ebullición en seco: Valor máximo del punto de ebullición que alcanza el fluido durante su vida útil. Se obtiene antes de utilizar el fluido por primera vez.

Punto de ebullición en húmedo

Punto de ebullición en húmedo: Una de las principales características. Se aporta al fluido un 3,5% de humedad. El valor mínimo admitido es el que aparece en la tabla correspondiente. Debe ser lo suficientemente alto como para garantizar su correcto estado en cualquier circunstancia; así se establece una cota de uso con garantías de seguridad.

Función de la bomba de vacío y servoasistencia

Función bomba de vacío: Se utiliza en los motores diésel y en algunos de gasolina con determinados tipos de cambio automático para generar vacío en la cámara del servofreno.

Componentes del servofreno: En gasolina: tubo de vacío y servofreno, salvo excepciones. En diésel: tubo de vacío, bomba de vacío y servofreno.

Averías, comprobaciones y síntomas

Razones de averías en frenos

Razones: Mantenimiento incorrecto, uso prolongado en el tiempo o por frecuencia, uso inadecuado o defectos de fabricación.

Averías en tambores

Tambores ovalados: Consecuencia de un sobrecalentamiento en su superficie.
Agrietados: Por sobrecalentamiento y cambios bruscos de temperatura, por defecto del material o porque las zapatas no sean apropiadas.
Rayados: Consecuencia de un desgaste excesivo de las zapatas de freno.
Azulados: Exceso de temperatura puntual.
Con manchas y puntos duros: Cuando se ha sometido el tambor a altas temperaturas causadas por el arrastre de un freno o por frecuentes aplicaciones del freno con alta presión.
Cristalizados: Sobrecalentamiento de las zapatas de freno.

Averías en discos

Discos azulados: Han trabajado a temperaturas por encima de su límite de trabajo.
Desgastados excesivamente: Desgaste generalizado.
Agrietados: Consecuencia de haber sometido el disco a altas temperaturas.
Rayados: Consecuencia de un desgaste excesivo de las pastillas.
Alabeados: Por haber sometido al disco a sobrecalentamientos excesivos o por defecto de fábrica.
Dañados como consecuencia de un material de fricción de mala calidad.

Averías en pastillas

Cristalización.
Grietas.
Desgaste irregular.
Forros despegados.
Forros desprendidos.
Material desprendido por cizallamiento.

Síntomas de pérdida en circuito hidráulico o avería de bomba

Baja o muy baja eficacia en la frenada.
Pedal esponjoso y muy bajo.
Pérdida de líquido.

Comprobación correcta de frenada

Comprobar visualmente que no existan restos de líquido alrededor ni detrás del guardapolvos. Actuar sobre el elemento de mando del corrector y comprobar su desplazamiento en ambos sentidos. Medir la presión de frenada del eje trasero con manómetros específicos, comprobando la presión en vacío y bajo carga y comparando datos.

Fading

Fading: Las frenadas continuadas y, sobre todo, violentas producen una acumulación térmica que provoca una pérdida de eficacia considerable en los frenos. A este fenómeno se le conoce con el nombre de fading.

Sistema neumático y válvulas

Elementos del sistema neumático

Elementos: compresores, reguladores de presión, secadores de aire, válvulas de seguridad, limitadoras de sobrepresiones, dispositivos anticongelantes.

Válvulas principales

Válvulas de descarga de presión: Diseñadas para provocar una bajada de presión controlada en las cámaras de freno de una forma rápida y eficaz. También utilizadas en la línea del freno de estacionamiento.
Válvula de relación: Diseñada para realizar las funciones de válvula de escape rápido y válvula limitadora de presión para el eje delantero de determinados vehículos.
Válvulas relé de compensación del freno: Combinación de dos válvulas en un solo soporte que permite la aplicación y escape de presión en el circuito de servicio en vehículos con o sin remolque.

Funciones del regulador de presión

Adaptar la presión que proporciona el compresor a la presión de trabajo del circuito.
Evitar que el compresor trabaje bajo carga cuando la presión del circuito está dentro de unos límites establecidos.
Proteger contra sobrepresiones el circuito de aire presurizado.

Válvulas de aseguramiento de presión

Válvulas de retención, válvulas de rebose y válvula protectora de cuatro circuitos.

Actuadores de freno

Actuadores: cámaras o cilindros de freno, rotocámaras, actuadores con resorte y actuadores de seguridad.

Válvulas relé

Válvulas relé: Aceleran el tiempo de reacción del sistema. Se utilizan para proporcionar y eliminar rápidamente la presión de los actuadores y para activar o liberar los frenos de estacionamiento o de servicio. También funcionan como sistema antimezcla.

Freno hidrodinámico y freno eléctrico

Freno hidrodinámico

Ventajas: Aumenta la potencia de frenado y disminuye considerablemente la utilización de los frenos tradicionales, por lo que se prolonga en gran medida su mantenimiento.

Elementos del freno hidrodinámico

Un estator unido a la carcasa del conjunto.
Un rotor solidario al árbol de transmisión o al eje de la caja de cambios del cual toma movimiento.
Un cárter o depósito de aceite.
Una carcasa que cierra el conjunto.

Freno eléctrico

Ventajas del freno eléctrico respecto al hidrodinámico: No precisa sistema de refrigeración del motor para su funcionamiento y la respuesta de activación es muy rápida.