ELI5: ¿Cómo funcionan los frenos?
El concepto de frenado es de lo más sencillo. En pocas palabras, es el arte de hacer que un vehículo en movimiento se detenga o reduzca su velocidad. En esta guía para principiantes, profundizaremos en su funcionamiento y hablaremos de qué cualidades convierten unos buenos frenos en los mejores. Sin más preámbulos, entremos en materia.
En la serie "Explícamelo como si tuviera 5 años", desglosamos temas complejos de una forma que hasta un niño o una niña de 5 años entendería. Para guiarnos en este viaje, hemos elegido a Gareth Thomas, ingeniero sénior de Polestar con muchos años de experiencia en el mundo de los frenos.Al igual que en una edición previa de esta serie, empezamos con un cursillo acelerado de física. Cuando un coche está en movimiento, las ruedas tienen energía en forma de movimiento, también llamada energía cinética. Si pisas el pedal de freno de tu coche, los frenos aplicarán fricción a las ruedas, es decir, aprietan el disco de freno, convirtiendo la energía cinética en energía térmica. La energía cinética del coche en movimiento se convierte en calor debido a esta fricción, de forma parecida a cuando nos frotamos las manos porque tenemos frío. Esta disipación de calor permite que el coche se detenga.Aunque a lo largo de la historia del automóvil han existido innumerables versiones de sistemas de frenado, todos comparten esta necesidad de fricción. No hay frenado sin fricción. Algunas de las primeras versiones de frenos eran simples trozos de madera que empujaban la rueda. Aunque distaban mucho de ser óptimos y causaban un importante desgaste en la rueda, funcionaban gracias a la fricción que conseguían crear.
Tambores y frenos hidráulicos
¿Cómo se aplica fricción a la rueda sin dañarla? A las mentes brillantes que construían frenos a principios del siglo XX se les ocurrió la ingeniosa idea de acoplar un tambor a la rueda. El tambor tenía en su interior dos almohadillas resistentes al calor que empujaban contra el tambor. Como el tambor estaba sujeto a la rueda, al frenar el tambor, se frenaba la rueda. Esto solucionó el problema del desgaste de la rueda, pero aún quedaban elementos por pulir.Los primeros coches dependían de un complejo sistema de cables y alambres para hacer llegar la presión del pedal a las ruedas. Al pisar el pedal, se tiraba del cable de freno unido a la rueda. Sin embargo, este sistema presentaba un problema doble. Aparte de que los cables solían romperse, aplicar la misma presión de frenado en todas las ruedas suponía un gran desafío. Si los cables no estaban bien tensados, el coche giraba al pisar el freno.La solución llegó con los frenos hidráulicos. Los conductos de los frenos hidráulicos son tubos que conectan el sistema de frenado con los tambores situados en la rueda. Estos tubos están llenos de líquido de frenos que no se puede comprimir, lo que significa que transmiten la fuerza creada al pisar el pedal del freno sin perder potencia. Al utilizar líquido de frenos a presión, cuando se pisa el freno, se envía presión a todos los conductos de freno simultáneamente. En los años 50, todos los vehículos contaban con frenos hidráulicos.Ahora, hemos conseguido convertir la energía cinética de la rueda que gira en energía térmica de forma controlada gracias a los tambores y los conductos hidráulicos de los frenos. Pero ¿qué pasa con toda la energía térmica que nos queda?
Discos y pinzas
Los frenos que se calientan demasiado impiden el frenado, ya que no pueden convertir la energía cinética en calor y se produce el llamado "desvanecimiento de los frenos", una pérdida de potencia de frenado debida al sobrecalentamiento. La solución es sencilla: cambiar los tambores por discos y pinzas.El disco de freno se asienta en la rueda y va dentro de la pinza de freno. Mientras que los frenos de tambor empujan hacia fuera, los frenos de disco funcionan apretando. La pinza aprieta el disco, lo que crea… Sí, lo has adivinado, fricción. Cuanto mayor sea la combinación de disco y pinza, mayor será la fuerza de frenado.Los frenos de disco también disipan mejor el calor. Esto se consigue de varias maneras. En primer lugar, la pinza no está encerrada dentro de un tambor, lo que permite que el calor se disipe. En segundo lugar, los orificios diseñados en las ruedas permiten que salga el aire caliente. Y en tercer lugar, los conductos de refrigeración de los frenos, que son pequeños túneles que van desde la parte delantera del coche hasta la parte trasera de los frenos, permiten que el aire fresco enfríe los frenos. Es como sentarse delante de un ventilador cuando hace calor.Pero aunque los frenos de disco ofrecen una potencia de frenado superior, los frenos de tambor no son malos ni inseguros. Los frenos de disco son mucho más caros de fabricar y sustituir que los de tambor. También pueden sufrir corrosión cuando no se utilizan con frecuencia o si el coche ha estado aparcado mucho tiempo. Como un freno de tambor es un sistema totalmente cerrado, no se corroen de la misma manera. Los frenos de tambor también pueden funcionar como frenos de estacionamiento, lo que simplifica el sistema de frenado.
Desgaste por el uso
Un enfoque clave para garantizar que tus frenos duren el mayor tiempo posible es evitar aplicar demasiada energía en el sistema. Esto significa que en lugar de pegar un frenazo en el último momento, es preferible frenar antes y con menos fuerza. Así se envía menos presión a través del sistema de frenado y se reduce la fricción entre el freno y el disco, lo que significa que la energía se disipa con más suavidad.En los meses más fríos, a algunas personas se les "congela" el freno de mano si el coche está aparcado fuera. Para evitarlo, siempre es recomendable aparcar en un garaje, donde la temperatura es ligeramente superior.Esperamos que este curso intensivo sobre frenos te haya sido útil. Si te has quedado con ganas de más, pulsa la flecha de abajo para conocerlo todo acerca de nuestros frenos y nuestro socio de fama mundial, Brembo.
