Disipadores de energía: Frenos
Se llama freno a todo dispositivo capaz de modificar el estado de movimiento de un mecanismo mediante fricción, pudiendo incluso detenerlo completamente, absorbiendo la energía cinética de sus componentes y transformándola en energía térmica.
El dispositivo de frenado se compone de un mando, de una transmisión y del freno propiamente dicho.
Frenos de zapata exterior
Este dispositivo está constituido por una zapata que se obliga a entrar en contacto con un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende controlar. La zapata se construye de forma tal que su superficie útil, recubierta de un material de fricción, calza perfectamente sobre el tambor. Al forzarse el contacto entre zapata y tambor, las fuerzas de fricción generadas por el deslizamiento entre ambas superficies producen el par de frenado.
Frenos de tambor
El freno de tambor es un tipo de freno en el que la fricción se causa por un par de zapatas o pastillas que presionan contra la superficie interior de un tambor (cilindro hueco) giratorio, el cual está conectado al eje o la rueda. Las zapatas son de hierro fundido o acero recubierto de un material especial de fricción muy resistente al calor.
- Las zapatas van montadas en el plato, que no gira, y es el tambor que gira con las ruedas el que queda frenado por el frotamiento.
- Los frenos de tambor con zapatas internas tienen poca capacidad de disipar el calor generado por la fricción, lo que hace que se sobrecalienten fácilmente.
Frenos de disco
Sustituyen el tambor por un disco, que también se une a la rueda por medio de tornillos. Este disco puede ser frenado por medio de unas plaquetas o pastillas, que son accionadas por un émbolo o pistón. Suelen ir convenientemente protegidos y refrigerados para evitar un calentamiento excesivo.
Las pastillas están diseñadas para producir una alta fricción con el disco y deben ser reemplazadas regularmente, contando a menudo con sensores de desgaste (acústicos o eléctricos).
Sistemas de accionamiento
Accionamiento hidráulico
Al pisar el pedal del freno, un cilindro o pistón maestro envía líquido o fluido con igual presión a cada cilindro de la rueda, cuyos pistones presionan las pastillas o zapatas contra los discos o tambores.
Accionamiento neumático
El freno neumático es un tipo de freno cuyo accionamiento se realiza mediante aire comprimido. Se utiliza principalmente en trenes, camiones, autobuses y maquinaria pesada. Utiliza pistones alimentados por depósitos de aire comprimido mediante un compresor, controlados por válvulas.
Accionamiento eléctrico
Es un dispositivo que permite desacelerar o detener una máquina mediante accionamiento eléctrico. Existen dos tipos principales:
- Freno regenerativo (KERS): Transforma parte de la energía cinética en energía eléctrica, la cual es almacenada en baterías. Durante el frenado, el motor eléctrico funciona a la inversa, como un generador.
- Freno reostático: La electricidad generada es disipada en forma de calor por medio de resistencias, en lugar de almacenarse.
Control electrónico
Este sistema está configurado a partir de la información que recogen varios sensores que miden la tasa de velocidad de giro de cada rueda. Con esta información, se impulsa la actividad de los frenos para controlar el porcentaje de frenado en cada rueda, permitiendo ajustar la intensidad de la frenada según los requerimientos.
