En este artículo te voy a contar todo lo necesario para que conozcas un elemento tan necesario como los frenos de un vehículo.
A priori puede no parecer demasiado importante conocer cómo funcionan los frenos, puede que pienses que tan solo es necesario que funcionen y ya está, sin embargo este pensamiento está muy relacionado entre sí, ya que si conoces su funcionamiento, sabrás cómo cuidar, mantener y diagnosticar el sistema para que siempre funcionen a la perfección.
Los frenos en competición
Seguro que alguna vez has visto una carrera de coches, motos o camiones. Aunque creas que lo más importante es la potencia del motor, el peso del vehículo o la habilidad del piloto, existe un factor que puede marcar la diferencia y es la capacidad de frenada del vehículo.
Los frenos son tan importantes como el resto de elementos de un vehículo, por eso todos los que se dedican al mundo de la competición, saben que esos metros que ganas al ser el último en frenar, hacen que salgas el primero de la curva y puedas marcar la diferencia.
La evolución de los frenos
Desde aquellos carruajes tirados por caballos, los frenos han sido una parte imprescindible para la seguridad de los ocupantes.
En aquella época, e incluso cuando los carruajes ya eran movidos por motores de combustión, el freno consistía simplemente en una palanca que al tirar de ella frenaba una o varias ruedas, usando la fricción de un taco de madera directamente sobre la propia rueda.
Frenos de cable
De la palanca que frenaba directamente sobre la rueda, se pasó a los frenos de cable. Este sistema es similar al que se usa en las bicicletas (no en todas) y que consiste en un sistema de palancas accionadas mediante uno o varios cables de acero.
El sistema de palancas está diseñado para multiplicar la fuerza que se ejerce en la zona de mando hasta el freno propiamente dicho. Es decir, con relativamente poco esfuerzo, se ejerce una fuerza mayor sobre el freno.
Este sistema aún es utilizado para el freno de estacionamiento o emergencia, siendo un sistema muy fiable para este tipo de situaciones.
Frenos hidráulicos
Con los años este rudimentario sistema fue desapareciendo y los frenos evolucionaron para adaptarse a los nuevos vehículos, que ya eran más parecidos a los actuales que a los antiguos carros tirados por caballos.
La hidráulica fue uno de los adelantos más importantes del ser humano, y que como sabemos ha tenido, tiene y tendrá una gran relevancia para todo tipo de maquinarias.
» El Principio de Pascal dice que al ejercerse una presión sobre un fluido, esta se ejercerá con igual magnitud en todas las direcciones y en cada parte del fluido «
Fuente: Wikipedia
La ventaja de los sistemas hidráulicos es sin duda la enorme fuerza final que se consigue, con muy poco esfuerzo desde la parte de accionamiento.
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El sistema de frenos hidráulico han evolucionado mucho desde sus inicios, sin embargo el concepto de base es el mismo.
Frenos eléctricos
El freno eléctrico es un sistema que llevan instalado los vehículos pesados desde hace décadas y que les permite realizar largas frenadas (por ejemplo en descensos pronunciados) aliviando de esta forma el uso de los frenos principales para evitar el sobrecalentamiento.
El sistema consiste en un conjunto de imanes que contrarestan la fuerza de giro. Es decir que luchan en contra al giro provocado por la inercia del vehículo.
Si alguna vez montas el un Auto Bus y tienes la posibilidad de observar al conductor, verás como durante un descenso pronunciado acciona una pequeña palanca. Ese es el accionador del freno eléctrico.
Frenos de aire
Un sistema destinado mayormente a vehículos pesados, cuyo funcionamiento es similar al sistema hidráulico, solo que en este caso se sustituye el líquido por aire comprimido.
Para ello estos vehículos disponen de un sistema que comprime el aire y lo almacenan en calderines (depósitos de alta resistencia), para que una vez el conductor accione el freno, se libere la presión hacia los frenos.
Cuando oigas un sonido de liberación de aire al pasar un camión o un autobus, sabrás que ese aire es el exceso de presión liberado tras una frenada.
Frenos hidráulicos
Este es el sistema más utilizado por todo tipo de vehículos, por lo que aquí es donde nos vamos a detener para explicar todos los detalles sin entrar en tecnicismos.
¿De qué elementos se compone el sistema de frenos hidráulico?
El sistema de frenos hidráulico es bastante sencillo y muy eficaz. Se compone de los siguientes elementos.
Pedal de frenos
Es un elemento que todo vehículo posee y que sirve para accionar el sistema a voluntad del conductor. Dependiendo de la fuerza que se ejerza sobre él, la frenada será de mayor o menor intensidad.
Por norma general va situado a la izquierda del pedal de acelerador y al derecha del pedal de embrague (si lo lleva).
El pedal está conectado a la bomba de frenos (cilindro maestro) a través de una varilla que une de forma directa a los dos elementos.
AVERíAS EN EL PEDAL DE FRENOS: Como es un elemento muy sencillo, es difícil que se averíe, por lo que como mucho se puede romper alguno de sus anclajes.
Bomba de frenos (cilindro maestro)
La bomba de frenos o cilindro maestro es el mecanismo que permite aumentar la presión dentro del circuito.
Está compuesta por un cuerpo en cuyo interior se desplaza un pistón que ejerce presión sobre el líquido de frenos, transmitiendo la presión a través de los conductos.
La bomba de frenos se alimenta de líquido a través de un depósito, que a su vez lo recoge de nuevo cuando esta vuelve a su estado de reposo.
AVERíAS LA BOMBA DE FRENOS: Las bombas de freno se suelen averiar por la rotura o excesivo desgaste de los retenes interiores. En este caso, mi recomendación es sustituirla por una nueva, ya que hoy en día existen pocos modelos que se puedan reparar.
Una bomba de frenos averiada mostrará sus cartas en el momento en el que o bien el pedal quede sin presión (se vaya al suelo) o bien notemos que el vehículo frena más de una/as ruedas que de otras.
Servofreno
El servofreno es un depósito de aire, que ayuda a reducir el esfuerzo del conductor a la hora de presionar el pedal de frenos del vehículo.
En el interior del servofreno se encuentra una membrana con conexión física a la bomba de frenos y que por una de sus caras recibe el vacío proveniente del motor o de una bomba de vacío suplementaria.
Este vacío acumulado sirve para aumentar la fuerza que se ejerce sobre la bomba de frenos, por lo que se podría decir que es «un segundo pie» que nos ayuda a disminuir el esfuerzo durante la frenada.
NOTA: Algunos vehículos no incluyen servofreno por vacío, siendo una bomba eléctrica la encargada de esta función.
AVERÍAS EN EL SERVOFRENO: Si el servofreno deja de ser estanco por cualquier motivo, notaremos como el pedal de frenos no responde con la misma efectividad y tendremos que realizar un gran esfuerzo para detener el vehículo.
Si quieres saber cómo cambia el tacto del pedal de frenos si ayuda de «servo», tan solo pisa el pedal varias veces con el motor del vehículo apagado.
El servofreno por norma general no tienen reparación, por lo que sería necesaria su sustitución en tal caso.
Conductos (tuberías hidráulicas)
Los conductos o tuberías hidráulicas son las encargadas de repartir el líquido de frenos por todos los elementos del circuito.
Están hechas de un material ultra resistente y a la vez maleable que permite adaptarse al contorno de la carrocería del vehículo. En sus puntos terminales o en zonas afectadas por la suspensión del vehículo, se le acoplan otro tipo de tuberías (manguitos de freno) que permiten una conexión flexible con el resto de componentes.
AVERÍAS EN CONDUCTOS DE FRENO: Los conductos pueden sufrir obstrucciones por pequeños trozos de material que se hayan desprendido de otros elementos del circuito, roturas por golpes y/o rozamientos o una manipulación deficiente.
Por norma general las zonas más afectadas por rotura suelen focalizarse en los conductos flexibles (latiguillos de freno), ya que al componerse de materiales perecederos, tienden a la corrosión y a su rotura final.
Una fuga de líquido puede poner en riesgo la vida de los ocupantes de un vehículo, por lo que, a la más mínima señal de fuga o corrosión deberíamos sustituir el/los elementos afectados.
Los síntomas son similares a los de una bomba de freno averiada.
Módulo de ABS
El módulo de ABS se sitúa a continuación de la bomba y del servofreno y antes del resto de elementos.
Su función es la evitar que ante una frenada que implique el bloqueo de frenos (derrape en frenada) las ruedas queden bloqueadas.
Por si no lo sabes, ante una frenada de emergencia, unas ruedas bloqueadas provocarán que el vehículo avance sin control y la distancia hasta la detención total será mucho mayor que si las ruedas siguen girando.
El ABS es capaz de evitar el bloqueo y conseguir la mayor capacidad de frenada ante cualquier situación. Obviamente no conseguirá los mismos resultados en una superficie resbaladiza que una de gran adherencia, pero siempre será la más eficiente posible.
No quiero entrar en detalles técnicos, pero creo que es importante saber que el ABS es un sistema que esta compuesto por un Módulo de control electrónico, una Bomba eléctrica, y los sensores que captan la velocidad de las ruedas.
Con la información recibida de los sensores ubicados en las ruedas del vehículo, el ABS es capaz de detectar si alguna de las ruedas se ha bloqueado. En ese instante, envía una contrapresión (bomba eléctrica) para impedir el bloqueo de una o varias ruedas.
NOTA: Cuando el ABS se activa notaremos en el pie una vibración, que es señal de que el sistema está evitando el bloqueo de las ruedas. No temas y no dejes de presionar el pedal hasta que salgas del peligro.
AVERÍAS EN EL ABS: Cualquier avería en el sistema nos será notificado por el vehículo a través de un testigo en el cuadro de instrumentos o un mensaje en pantalla.
Se cual sea el motivo por el que el sistema envía una señal de avería el ABS quedará inutilizado, pero nuestros frenos seguirán funcionado de forma normal (en el caso de que no exista otra avería relacionada), pero con el riesgo de que ante una frenada de emergencia el sistema ABS no evitará el bloqueo de las ruedas.
La mejor forma de diagnosticar un sistema ABS es con un equipo de diagnosis electrónica.
Pinzas de freno, o bombines de freno (cilindros receptores)
Tanto el sistema de frenos de Mordaza (pastillas de freno) como el de Tambor (Zapatas), cumplen con la misma función, siendo el primero un sistema mucho más eficiente debido a su composición. Pero sobre todo a su capacidad de refrigeración, ya que unos frenos muy calientes pierden efectividad.
De hecho, el punto débil de los frenos de tambor era precisamente su incapacidad para refrigerarse correctamente y poco a poco fueron sustituidos por los discos de freno.
Aún hoy en día existen vehículos que incorporan discos de tambor en el eje trasero ya que como explicaré más adelante los frenos de dicho eje, ejercen menos fuerza de frenada que los del eje delantero.
AVERÍAS EN PINZAS DE FRENO O BOMBINES: Por norma general, las averías de este tipo de frenos, suele ser la pérdida de líquido o el atasco por óxido o suciedad.
Dependiendo del tipo de avería, a veces es posible realizar una reparación, aunque mi recomendación es sustituir el elemento dañado, para más seguridad.
Pastillas o Zapatas de freno (según sistema)
El sistema más utilizado y eficiente es sin duda el de los frenos de disco. Este mecanismo se compone de un disco de material ultra resistente (acero o carbono-cerámica), que es aprisionado por dos o más pastillas de freno por el efecto de empuje de un pistón hidráulico.
El mecanismo de frenos de disco es muy eficiente, ya que al encontrarse al aire libre, es capaz de refrigerarse rápidamente, dando como resultado una fuerza de frenada mucho más estable en todas las situaciones.
Existen muchos vehículos que disponen de frenos de disco en todas sus ruedas, aunque aún existen algunos modelos que portan discos de tambor en el eje trasero e incluso una combinación de ambos.
Algunas marcas como BMW o MERCEDES poseen discos de freno traseros para la frenada principal (frenos de servicio) y freno de tambor sólo para el freno de estacionamiento (freno de emergencia).
Los frenos de tambor fueron los reyes durante muchos años hasta que poco a poco fueron sustituidos por los anteriores, siendo relegados sólo para el eje trasero debido a su menor influencia sobre la frenada total del vehículo.
Su mayor carencia es la lentitud a la hora de perder temperatura, ya que es un sistema que tanto el mecanismo como los elementos rozantes (zapatas), se encuentran en el interior de un «tambor» cerrado.
A diferencia del sistema de frenada por discos , los frenos de tambor cuentan con un mecanismo de tensado «automático», que permite que las zapatas se encuentren lo más cerca posible de la superficie de rozamiento.
Sin embargo el sistema de aproximación tiende a ensuciarse y atascarse, por lo que este tipo de frenos requiere de mucho mantenimiento para evitar que una rueda frene menos que la otra.
AVERÍAS EN FRENOS DE DISCO O ZAPATAS: El sistema de frenos de disco sufre un continuo desgaste, por lo que ésta suele ser la causa mayor de mantenimiento de este sistema.
Para los frenos de tambor, las averías casi siempre provienen del mecanismo de aproximación atascado o de una fuga en el cilindro hidráulico receptor.
Regulador de frenada para el eje trasero (según sistema)
Todos los vehículos llevan instalado un sistema que regula la frenada entre los ejes delantero y trasero.
Dependiendo del sistema, puede que esta tarea la realice un mecanismo externo llamado «regulador de frenada» o que sea parte de las funciones del módulo de ABS.
Sea como sea, debes saber que la regulación de fuerza de frenado es realmente importante para evitar que el eje trasero salga de su trayectoria ante una frenada enérgica.
Además, este sistema permite aumentar la presión de frenada en el eje trasero dependiendo del peso que existe en la parte posterior del vehículo, para así equilibrar la potencia de frenada, según el peso del vehículo.
Esto es posible gracias a la medición de la altura del eje trasero. A más peso más baja estará la carrocería por lo que los frenos del eje posterior tendrán más potencia de frenada.
Líquido de frenos
Obviamente el líquido es fundamental en un sistema hidráulico, sin él, el sistema no serviría para nada.
El líquido de frenos es un tipo de aceite pensado para soportar grandes presiones (poco compresible) y que además tiene la capacidad de soportar grandes temperaturas y ser hidrófobo (repele el agua).
Estas tres capacidades son imprescindibles, ya que para obtener una respuesta rápida desde que accionamos el pedal de frenos hasta que el vehículo se detiene, el líquido que recorre los conductos debe tener la capacidad de transmitir las fuerzas de forma efectiva. Para ello debe ser resistente a la compresión.
La segunda capacidad del líquido de frenos, le permite ser estable a altas temperaturas. Para ello están diseñados para soportar las altas temperaturas que se generan en los frenos sin apenas alterar su estado.
Dependiendo de las características del vehículo, el líquido debe tener las propiedades que indique el fabricante y nunca debemos usar un tipo de líquido de calidad inferior a la recomendada.
La tercera y no menos importante de las características del líquido de frenos, es su capacidad de repeler el agua. Esta capacidad es muy importante para evitar que los conductos y mecanismos se oxiden.
De hecho el líquido de frenos debe ser sustituido cada cierto tiempo (consultar manual del vehículo) ya que en su vida útil estará en contacto constante con la humedad, lo que hace que poco a poco pierda sus propiedades y provoque el deterioro de elementos como juntas de goma y/o generación de óxido.
Freno de estacionamiento (emergencia)
Excepto en casos excepcionales, el freno de estacionamiento solamente afecta al eje trasero del vehículo.
Una de sus funciones principales es la de mantener el vehículo inmovilizado de forma permanente y sin acción alguna por parte del conductor.
Como el freno de estacionamiento es «independiente» del freno principal, también es utilizado para casos de emergencia en el que el sistema de frenos principal pudiera fallar, por esto también es conocido como freno de emergencia.
Otra de sus funcionalidades es la de proporcionar ayuda para la puesta en movimiento en pendientes. Es decir se puede utilizar para evitar que el vehículo se desplace por inercia hasta que obtiene el par suficiente para afrontar una pendiente.
En la mayoría de los casos el sistema de freno de estacionamiento activa el mismo mecanismo que el freno principal en el eje trasero, sin embargo existen vehículos que incorporan un sistema totalmente independiente del freno principal. Es decir que tanto el mecanismo de accionamiento como el de frenado de cada rueda funciona sin utilizar ningún elemento del sistema principal.
En vehículos con el sistema de frenos de emergencia electrónico, el funcionamiento es similar, con la salvedad de que es una unidad de control la que calcula la fuerza y uno o varios motores los que se ejercen la fuerza sobre la frenada.
Resumen del funcionamiento de un sistema de frenos hidráulico
Para que sea mucho más fácil de comprender, voy a poner un ejemplo para que cuando te montes en tu vehículo, te hagas una idea mental de lo que sucede cuando accionas el pedal freno.
Eso sí, debes tener en cuenta que no todos los sistemas de frenado son iguales. De cada uno de ellos hablaremos más adelante.
En este ejemplo se explica a grandes rasgos el funcionamiento de un sistema de frenos hidráulico. Debes tener en cuenta que me salto muchos detalles ya que la intención es que entiendas lo más básico de un sistema de frenos común.
Cuando accionas el pedal de freno con tu pie, en realidad estás empujando un líquido (aceite), encerrado en un circuito estanco, a través de una pequeña bomba que está conectada al pedal, mediante una varilla.
Justo cuando comienza el movimiento del eje de la bomba de frenos, el servofreno multiplica la fuerza y el líquido aumenta la presión en el circuito.
La presión del líquido se reparte de forma homogénea hacia las mordazas de freno, o cilindros receptores (según el sistema). De esta forma, los elementos rozantes fijos (pastillas de freno o zapatas) se aproximan a los elementos móviles (discos de freno o tambores) para reducir el giro y por tanto la velocidad del vehículo.
Una vez dejamos de ejercer presión sobre el pedal, el sistema vuelve a su estado de reposo y listo para la siguiente frenada.
Preguntas frecuentes sobre frenos
No olvides que puedes hacer tu pregunta de forma gratuita a través de nuestro FORMULARIO o en los comentarios del final de cualquier artículo de este sitio web.
¿Qué es el freno motor?
El freno motor consiste en aprovechar la fuerza contraria que ejerce el motor de nuestro vehículo con una marcha engranada y sin hacer uso de ningún pedal (freno, embrague o acelerador)
De esta forma estamos aprovechando la fuerza necesaria para hacer girar el motor, que en este caso lucha arrastrado por las ruedas motrices, forzando al vehículo a perder velocidad.
¿Al pisar el freno de mi coche frenan todas las ruedas a la vez?
Si, el freno de servicio (pedal de freno) actúa sobre todas las ruedas del vehículo a la vez. Sin embargo, como ya he dicho antes, existe un reparto de fuerza de frenada entre los ejes delantero y trasero.
¿Sigue frenando un coche con el ABS averiado?
Si la avería del ABS es eléctrica y no existen fugas u otros elementos con problemas el vehículo frenará normalmente con la salvedad de que ante una frenada de emergencia el ABS no intervendrá y las ruedas podrían llegar a bloquearse.
El pedal de freno está muy blando
Si notas que el pedal de freno está muy blando y hace más recorrido del normal, es probable que exista aire en el circuito, hay una fuga de líquido, exista avería en la bomba de frenos y/o en los cilindros receptores (pinzas o bombines de freno).
El pedal de freno está muy duro
En este caso es casi seguro que el servofreno está averiado, existan fugas de vacío de aire o haya algún elemento rozante (pastillas, zapatas) atascado.
Al frenar oigo un ruido
Siempre que escuches un ruido, sea del tipo de sea durante una frenada es recomendable visitar un taller para que diagnostiquen el origen del problema.
Generalmente los ruidos al frenar son provocados por el desgaste de los elementos rozantes, como las pastillas, los discos, las zapatas o los tambores.
Tengo el testigo del freno de mano encendido
Si al liberar el freno de estacionamiento el testigo sigue luciendo en el cuadro de instrumentos o se enciende al tomar las curvas de forma intermitente, es señal de que el líquido de frenos está bajo el mínimo, por lo que debemos comprobar rápidamente el motivo.
Podría tratarse de una fuga o de un desgaste excesivo en todos los frenos.
He ido a la ITV y una rueda frena más que la otra
Este tipo de problemas se puede dar por muchos motivos diferentes. Los más comunes, suele ser por atasco en los conductos de freno o mecanismos móviles, fugas, o averías en la bomba de frenos.
He ido a la ITV y las ruedas de un eje frenan más que las del otro
Este problema viene dado generalmente por una avería en el repartidor de frenada, bomba de frenos, o atasco en los conductos.
