FRENOS ABS KIA CLARUS
INTRODUCCIÓN
A continuación daremos a conocer el funcionamiento del sistema de frenos ABS (Anti-lock Brake Sistem, es decir, sistema de frenos anti-bloqueo), esto significa que al ser presionado el pedal de freno a fondo, los neumáticos no perderán adherencia con respecto al suelo en ningún momento, debido a que cada rueda tiene su propio sensor independiente incorporado que comprueba continuamente el estado de rotación de la rueda. Durante el frenado, cuando la computadora del sistema (ECU :Electronic Control Unit, es decir, Unidad de Control Electrónico) determina que una rueda está a punto de bloquearse, el sistema se pone en funcionamiento actuando en fracciones de segundo para así evitar el patinaje.
Como las ruedas no se bloquean, la dirección del automóvil siempre puede controlarse (aunque los frenos se encuentren aplicados), lo que significa que se evitarán peligros con mayor facilidad
Este sistema, es utilizado en automóviles de última generación para aumentar la seguridad en la conducción en cualquier condición de manejo y terreno (cemento, asfalto, seco o mojado, ripio, barro, nieve, etc.). Es necesario señalar el notable
SISTEMAS DE FRENOS
Cuando se presiona el pedal de freno, se transmite una fuerza desde el pie hasta los frenos. En la actualidad la fuerza para frenar requerida es mucho mayor de lo que se puede aplicar con la pierna por lo que el sistema de frenado debe incrementar la fuerza aplicada por el pie, esto se logra por medio de dos formas:
Ventaja Mecánica (palanca)
Incremento de fuerza
Multiplicación de fuerza hidráulica
Sistema Básico de Frenos

Para que se pueda frenar es necesario pisar el pedal de los frenos. Este, mediante el principio de palanca acciona una bomba de frenos, técnicamente conocida como cilindro maestro. El cilindro maestro envía el fluido conocido como liga de frenos,desde su depósito hasta cada una de las ruedas. Por razones de seguridad, existen dos líneas ó circuitos que distribuyen la liga a las ruedas. Por eso se llaman frenos de doble circuito.
TIPOS DE FRENOS
FRENO DE TAMBOR
Estos dispositivos están constituidos por una zapata que 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. Una vez más, al forzarse el contacto entre zapata y tambor, las fuerzas de fricción generadas por el deslizamiento entre ambas superficies producen el par de frenado.
Zapatas: Son bloques de madera o metal que presiona contra la llanta de una rueda mediante un sistema de palancas, existen dos tipos que son:
a) De fundición
b) Compuestas
Este tipo de freno consta de un tambor, por lo general realizado en hierro fundido, solidario al cubo de la rueda, en cuyo interior, al pisar los frenos, se expanden unas zapatas de fricción en forma de "C" que presionan contra la superficie interna del tambor. Ya no se utilizan en el tren delantero de los coches modernos, que es el que soporta el mayor esfuerzo en la frenada, porque presentan desventajas a la hora de disipar el calor, y porque al ser más pesados que los frenos de disco pueden producir efectos negativos en la dirección del vehículo. Sí se utilizan con frecuencia en el eje posterior de muchos vehículos, combinados con discos delanteros.
PARTES DEL FRENO DE TAMBOR
Tambor del freno
Zapata
Resortes de retorno de las zapatas
Plato de anclaje
Cable de ajuste
Pistón hidráulico
Cilindro de rueda
FRENO DE DISCOS
Se componen de un disco montado sobre el cubo de la rueda, y una mordaza colocada en la parte externa con pastillas de fricción en su interior, de forma que, al aplicar los frenos, las pastillas presionan ambas caras del disco a causa de la presión ejercida por una serie de pistones deslizantes situados en el interior de la mordaza. La mordaza puede ser fija y con dos pistones, uno por cada cara del disco. Pero también existen mordazas móviles, que pueden ser oscilantes, flotantes o deslizantes, aunque en los tres casos funcionan de la misma manera: la mordaza se mueve o pivota de forma que la acción de los pistones, colocados sólo a un lado, desplaza tanto la mordaza como la pastilla. Son más ligeros que los frenos de tambor y disipan mejor el calor, pues los discos pueden ser ventilados, bien formados por dos discos unidos entre sí dejando en su interior tabiques de refrigeración, bien con taladros transversales o incluso ambas cosas.
La imagen muestra un freno de disco el cual funciona a base de fricción por lo que su fabricación debe ser de alta calidad y los materiales deben tener determinadas características lo que mas adelante se analizara
Este sistema de frenado tiene las siguientes ventajas:
1. No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente.
2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión contra las pastillas.
3. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el polvo por acción centrífuga.
Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco, comparados con los de tambor, son que no tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto.
Frenos de disco cerrado
El disco se aloja se aloja en un cárter solidario a la rueda. El apriete se efectúa sobre varios sectores regularmente repartidos sobre la periferia, el frenado se obtiene por la separación de dos discos, cada uno de los cuales se aplica contra la cara interna correspondiente del cárter giratorio.
Freno de disco exterior
El disco es solidario del árbol o de la rueda. El apriete se efectúa mediante un sector limitado y rodeado por unos estribos, en el interior de los cuales se desplazan unos topes de fricción.
El frenado con discos se puede realizar mediante:

1) Discos: Inicialmente fueron de acero, ahora suelen ser de fundición.
2) Pastillas: Suelen ser de aleaciones de cobre, estos elementos de frenado se colocan en la rueda directamente o en el cuerpo del eje.
Las ventajas e inconvenientes, frente al frenado con zapatas de este tipo de frenado son:
Ventajas
• Frenado poco ruidoso.
• Menores gastos de conservación.
• Mayor periodo de vida.
• La mayor parte del calor desprendido durante el frenado la absorben los discos, a los cuales se les proviene de un sistema de ventilación.
• Materiales protegidos de agentes externos.
• Se comportan bien hasta los 230 Km/h; a partir de esta velocidad el desgaste aumenta considerablemente.
Inconvenientes
• Menor aprovechamiento de la adherencia. Para solucionar este problema se suelen utilizar sistemas mixtos de zapatas y discos junto con sistemas de antipatinaje.
• Mayor distancia de parada.
• No tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto.
FRENO DE CINTA
Posiblemente el dispositivo de freno más sencillo de concebir es el llamado freno de cinta o freno de banda, el cual consiste fundamentalmente de una cinta flexible, estacionaria, que se tensa alrededor de un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende modificar, la fricción existente entre la cinta y el tambor es responsable de la acción del frenado.
Se usa en las máquinas de vapor, en los vehículos a motor y en algunos tipos de bicicletas, pero sobre todo en aparatos elevadores.
FRENOS HIDRAULICOS
El sistema de frenos hidráulicos usado en el automóvil es un sistema de múltiple sesión de pistones. Ya que este sistema permite que se transmitan fuerzas hacia dos o mas pistones en la manera indicada en la figura.
El sistema de frenado hidráulico desde el cilindro maestro hasta los cilindros de las llantas en la mayoría de los automóviles opera de manera similar al sistema ilustrado en la figura.
Cuando el pedal del freno es accionado, la presión del pedal de freno mueve el pistón dentro del cilindro maestro, forzando el fluido del freno desde el cilindro maestro por medio del tubo y la manguera flexible del cilindro de las llantas. El cilindro de las llantas contiene dos pistones colocados de forma opuesta y desconectados, cada uno de ellos sostiene la zapata de frenado ajustada dentro del tambor. Cada uno de los pistones presiona la zapata contra la pared del tambor provocando el frenado de la rotación de la llanta. Cuando la presión en el pedal es liberada, el resorte en la zapata de frenado regresa los pistones en los cilindros de las llantas a su posición liberada. Esta acción fuerza el desplazamiento del líquido de frenos de vuelta por medio de la manguera al cilindro maestro.
La fuerza aplicada en el pedal de frenado produce una fuerza proporcional en cada uno de los pistones de salida los cuales aplican la fuerza sobre las zapatas friccionantes contra el giro de la llanta retardando la rotación.
FRENOS MOTORES
Electrodinámicos:
Cuyo fundamento es hacer que el motor trabaje como generador. Sólo se aplican a ejes motores. Estos a su vez pueden ser:
Reostáticos: Se aplican en locomotoras eléctricas. Se basa en que la inercia del motor, una vez desconectado de la red, hace que éste siga girando, pasando a funcionar como generador y de este modo la energía mecánica acumulada se va disipando en unas resistencias en forma de energía eléctrica, creando a su vez las corrientes circulantes por los devanados un par contrario al de giro, que hace que disminuya la velocidad del motor hasta valores en que los frenos de fricción puedan actuar y detener la máquina.
De recuperación: Se basa en conseguir transformar la energía cinética del tren en energía eléctrica reenviándola a la red. Se suele aplicar en el caso de trenes de cercanías y con grandes pendientes.
Por ultimo existe una última clasificación de frenos que no utilizan adherencia para lograr el frenado ya sea total o parcial ya que suelen utilizar otros medios diferentes a los antes mencionados.
Patín electromagnético frotante: Debido a su gran desgaste sólo se utiliza como freno de urgencia.
Frenos de Foucault: Basado en crear corrientes parásitas que a su vez crean esfuerzos de frenado.
Frenos aerodinámicos: En un avión en vuelo, disminuyen rápidamente la velocidad por un fuerte aumento de la resistencia al avance, dispuestos en las alas o a lo largo del fuselaje, están constituidos por elementos móviles, que se pueden levantar en el aumento deseado, se utilizan sobre todo durante los picados y en ciertas acrobacias.
Frenos neumáticos: Su funcionamiento se basa en que el esfuerzo de frenado aplicado por las zapatas o discos proviene indirectamente del hecho de mover el pistón de un cilindro. Su esquema es el siguiente:
Según el tipo de frenado que se quiera hacer éste puede ser:
1) Frenado continúo: el que realiza normalmente el maquinista o un viajero en caso de parada de emergencia.
2) Frenado automático: el que ocurre si hay una avería en el propio sistema de frenado.
3) Frenado de apriete y aflojamiento graduado: si se realiza de una forma escalonada.
Tipos de frenos neumáticos:

1- De aire comprimido.
2- De vacío.
3- Una combinación de los dos.
LOS FRENOS DE ZAPARA EXTERNA O DE BLOQUE constan de zapatas o de bloques presionados contra la superficie de un cilindro giratorio llamado tambor de freno. La palanca puede estar rígidamente montada sobre una palanca articulada, como muestra la figura 1, o puede estar articulada a la palanca, como muestra la figura 2
Figura 1 Figura 2
El diseño de un FRENO DE BLOQUE sencillo se puede hacer con base en el análisis de fuerzas y momentos de la palanca y de la zapata, a manera de un cuerpo libre, se puede suponer que la fuerza normal N y la fuerza de rozamiento fN actúan en el punto medio de contacto de la zapata, sin cometer un error apreciable, para ángulos menores de 60°. Sumando momentos alrededor de la articulación fija O,
o
Nótese que para una rotación del tambor en el sentido del movimiento de las agujas del reloj, la fuerza de rozamiento fN ayuda a la fuerza F en la aplicación del freno y el freno es parcialmente autoactuante. Para un coeficiente de rozamiento dado, el freno puede diseñarse para que sea completamente autoactuante (o autocerrante). Para que esta condición exista, F debe ser igual a cero o negativo en la ecuación anterior. Podemos suponer también que el peso W es despreciable; entonces
es decir, que cuando el freno es autocerrante
El momento de frenado T para una situación autocerrante es Lb-plg
Donde f = Coeficiente de rozamiento
N = Fuerza normal total en lb.
R = Radio del tambor del freno en plg
LOS FRENOS DE ZAPATA DOBLE se utilizan comúnmente para reducir las cargas en el eje y en los cojinetes, para obtener mayor capacidad y para reducir la cantidad de calor generado por pulgada cuadrada, la fuerza normal NL que actúa sobre la zapata izquierda no es necesariamente igual a la fuerza normal NR que actúa sobre la zapata derecha. Para frenos de doble bloque, cuyas zapatas tengan ángulos de contacto pequeños, digamos que menos de 60°, el momento de frenado puede aproximarse por
si el ángulo de contacto de la zapata es mayor a 60°, se requiere una evaluación mas precisa del momento de frenado para las zapatas articuladas, el cual esta dado entonces por

El diseño de FRENOS DE ZAPATA INTERNA del tipo simétrico su diseño se puede aproximar por medio de las siguientes ecuaciones:
El momento de frenado T puede determinarse por
Donde:
Coeficiente de rozamiento
Ancho de la cara de la zapata en plg
Radio interno del tambor en plg
Angulo central comprendido desde la articulación de la zapata hasta la punta de revestimiento en grados
Angulo central comprendido desde la articulación de la zapata hasta la punta del revestimiento en grados.
Presión máxima en psi (zapata derecha)
Presión máxima en psi (zapata izquierda)
LOS FRENOS DE BANDA constan de una banda flexible enrollada parcialmente alrededor del tambor, se accionan halando la banda fuertemente contra el tambor. La capacidad del freno depende del ángulo de abrazamiento, del coeficiente de rozamiento y de las tensiones en la banda. Para este tipo de freno el sentido de rotación del tambor es tal que la banda anclada al marco constituye el ramal tenso F1, como se muestra
En cuanto a correas con velocidad cero, la relación entre el ramal tirante y el ramal flojo de la banda es:
Donde
F1 = Tensión en el ramal tirante de la banda en Lb
F2 = Tensión en el ramal flojo de la banda en Lb
e = base de los logaritmos naturales
f = coeficiente de rozamiento
Angulo de abrazamiento en radianes
La capacidad del momento de frenado T es: Lb-Plg
Donde r = radio del tambor de freno en plg. Este tipo de freno de banda no tiene propiedades autocerrantes.