SISTEMAS DE FRENO

Tomado de la Enciclopedia Visual de La Motocicleta “El Espacio”

Definición

El sistema de frenos es el más importante en el automotor. Si los frenos fallan, el resultado puede llegar a ser desastroso. Los frenos son en esencia dispositivos que convierten energía. La energía cinética (movimiento) es transformada en energía térmica (calor).

Función

Su principal función es disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehículo, o mantenerlo inmovilizado cuando está detenido.

El sistema de freno principal, o freno de servicio, permite controlar el movimiento del vehículo, llegando a detenerlo si fuera preciso de una forma segura, rápida y eficaz, en cualquier condición de velocidad y carga en las que rueda.

Un freno es eficaz, cuando al activarlo se obtiene la detención del vehículo en un tiempo y distancia mínimos.

La estabilidad de frenada es buena cuando el vehículo no se desvía de su trayectoria.

Una frenada es progresiva, cuando el esfuerzo realizado por el conductor es proporcional a la acción de frenado.

Clases de frenos

Existen varias clases de frenos para los vehículos tales como frenos de aire, frenos de motor o de ahogo, frenos de disco y pastillas, frenos de campana y zapata, frenos ABS.

Pero en nuestro caso para motocicletas utilizaremos o veremos 2 principalmente los frenos de disco y los frenos de campana o tambor. 

Freno de banda

El esquema representa un típico freno de banda simplificado.  El objetivo es  frenar el tambor mostrado en amarillo que puede girar en ambas direcciones.  El elemento de trabajo es una banda metálica elástica, generalmente de acero, que rodea el tambor. Esta banda está recubierta con un material especial con alto coeficiente de fricción para aumentar   la fuerza de frenado. Cuando se aplica la fuerza P a la palanca, esta tenderá a girar en el pivote, y apretará la banda fuertemente  contra el tambor para frenarlo.

En los frenos de tambor la acción de frenado se produce por la fricción de unas bandas o zapatas sobre la pista de una campana.

Constan de una campana o tambor, el portabandas, las bandas o zapatas, dos resortes (muelles), una o dos levas de acción, una o dos palancas de leva, una guaya o varilla de freno, una base con manigueta o una palanca de frenos y los tensores.

En la parte interna del cubo esta la pista de frenado con acabado especial (glaseado) para permitir el agarre  de las bandas en el momento de frenar. las bandas constan de una base, por lo general de aluminio, sobre la cual se pega firmemente un forro de asbesto y en ocasiones asbesto con partículas metálicas ( cobre ). 

CAMPANA O TAMBOR

Es una especie de cubo que tiene en el centro las balineras de la campana con un separador entre ellas, para evitar que estas se dañen al ajustar el eje sobre el cual rueda la campana.

En la parte interna del cubo encontramos la pista de frenado sobre la cual van a ejercer la fuerza las zapatas en el momento de frenar. Esta pista debe tener un acabado especial (glaseado) que permita el agarre de las bandas y cuyo límite de desgaste es de 1mm, medida que se comprueba con el calibrador “Pie de Rey”.

Esta pista es delicada y puede sufrir daños, sobre todo cuando se rompe un resorte, se parte una banda o se abusa del desgaste del forro de las zapatas.

PORTABANDAS

Como su nombre lo indica, sobre él están colocadas las zapatas, que van apoyadas en un punto fijo y uno móvil (Leva de frenado); o dos levas, cuando el mecanismo es de doble leva. Los mecanismos de las levas deben estar engrasados para que estas tengan un buen desplazamiento. 

Consta de un sistema de fijación y en muchos casos lleva un mecanismo para indicar el nivel de desgaste de las bandas.

Esta hecho de una aleación de aluminio para reducir peso.

LEVAS DEL FRENO (INTERNA Y  EXTERNA)

Esta construida de hierro templado. Por un lado tiene una placa de apoyo para la zapata del freno, y por la otra punta lleva estrías que se acoplan con la palanca de la leva. Este ajuste debe llevar debe llevar buen torque para evitar que las estriaas se pelen y nos quedemos sin frenos en el momento menos indicado. La leva del freno debe ir bien lubricada para que trabaje mejor.

ZAPATAS O BANDAS

Constan de una base, por lo general de aluminio, sobre la cual se pega firmemente, con temperatura y presión, un forro de asbesto y en algunos casos con partículas metálicas (cobre). El cual tiene un grosor especifico, según el tamaño de la pista de frenado y las especificaciones del fabricante.

Cuando abusamos mucho del freno se cristalizan y pierden adherencia, lo que da un pésimo frenado. 

Las bandas están posicionadas en el portabandas por medio de un resorte. Cuando se hace mantenimiento del freno de tambor, se mide el grosor  del forro de las bandas y si esta por fuera del límite de trabajo se deben cambiar.

Para frenos de tambor tanto delanteros como traseros tenemos sus respectivos sistemas de tensión en los cuales se debe dejar alguna tolerancia para un mejor funcionamiento. El espesor se compara con el límite de uso en el manual de servicio.

Funcionamiento

La mejor frenada

La estabilidad de frenada es buena cuando el vehículo no se desvía de su trayectoria. Una frenada es progresiva, cuando el esfuerzo realizado por el conductor es proporcional a la acción de frenado.

Cambio de bandas freno trasero

Cambio de pastillas freno delantero

Purgada liquido de freno

Sistema de Frenos ABS

Fuente: www.aboutespanol.com

ABS no son más que las siglas del concepto "Anti-lock Braking System", o lo que es lo mismo, un sistema de antibloqueo de los frenos. Una tecnología que impide que las ruedas de una moto se bloqueen en caso de frenada brusca o de emergencia.

El crecimiento de las motocicletas equipadas con ABS ha sido relativamente lento si lo comparamos con turismos o camiones. El primer ABS en motocicleta se ofrecía como opcional en 1988, eran los modelos de BMW K-100, al que se unieron las Honda en 2004, también incluyéndolo como opción. Desde 2013, BMW Motorrad es el primer fabricante en montar toda su gama con ABS de serie.

¿Por qué es importante el ABS? Sencillo, cuando una rueda se bloquea y deja de girar, y llanta comienza a derrapar sobre el asfalto, se pierde la adherencia con el suelo y con ella la capacidad de frenado. De nada sirve que sigamos actuando sobre el freno, si una rueda está bloqueada y derrapando si mantenemos el freno apretado sólo conseguiremos empeorar la situación y evitar que esa rueda vuelva a tener tracción.

En una moto un sistema ABS no es sólo importante, sino a veces hasta fundamental para garantizar nuestra seguridad, por eso las marcas lo incluyen cada vez más como un elemento de serie en sus modelos. Además, hoy en día ya existen sistemas ABS que permiten frenar en curva.  Algo que combina a la perfección con un buen sistema de control de tracción. 

La función del ABS es que la rueda no se bloquee durante una frenada para que así la llanta, sea el tipo de llanta que sea, siempre mantenga su adherencia con el asfalto. En el momento que una rueda se bloquea el piloto pierde el control sobre ella. 

En el caso de una moto, si el bloqueo se produce en la rueda trasera, un piloto experto podrá mantener el control sobre la situación y evitar que el derrape suponga un peligro. Pero cuando el bloqueo se produce en la rueda delantera, donde recae el peso durante una frenada, lo más probable es que sea causa de una posible caída. Todo esto se incrementa además si circulamos en moto sobre una superficie con agua o de poca adherencia.

El ABS mejora las distancias de frenado, pero además en el caso de las motos es un sistema de seguridad que evita una posible caída. ¿Cómo funciona? Cuando al frenar en moto una rueda queda bloqueada ya que no mantiene su agarre con el asfalto ese rueda pierde capacidad de frenado y puede seguir deslizando sobre el asfalto alargando la distancia de frenado. 

Por ello, y para que la rueda vuelva a tener agarre y pueda ralentizar el ritmo de la moto al agarrarse al asfalto, el ABS libera automáticamente el freno de la rueda bloqueada, para que vuelva a girar y recuperar la adherencia, y entonces devuelve la presión para que el freno recupere de nuevo su función. Así, un ABS funciona produciendo pequeños impulsos sobre el freno que, dicho así, lo desconecta durante un sólo instante para volver a conectarlo cuando la rueda recupera su agarre.

Por eso, cuando frenando el ABS entra en acción notamos en el freno, ya sea en la mano o en el pie, pequeñas pulsaciones que indican que el ABS está actuando. ¿Qué hacer? En tal caso seguiremos frenando con toda normalidad y con la intensidad necesaria, y será el ABS el que automáticamente gradúe la presión para que las ruedas recuperen su adherencia con la carretera. Así, como ni la rueda trasera ni la delantera podrán derrapar en caso de frenada, el riesgo de caída se reduce y la distancia de frenado se recorta notablemente.

Los elementos del ABS y su funcionamiento

Un sistema ABS estándar consta de un control de velocidad en cada rueda, un módulo de control que toma las decisiones, y unas electroválvulas que liberan presión de los frenos. En conjunto, el funcionamiento de los elementos del ABS es el siguiente.

Mientras rodamos con nuestra moto, unos sensores ubicados en una corona específica ligada a los discos de los frenos controlan la velocidad de cada rueda, que en circunstancias normales siempre es la misma.

Ante una frenada de emergencia la fuerza con la que actuamos sobre los frenos puede provocar que una rueda reduzca tanto su velocidad en comparación a la otra que pueda llegar a bloquearse, y por tanto pierda su adherencia con el asfalto. En ese instante el sensor de esa rueda detecta que la rueda está a punto de bloquearse sin que la moto se haya detenido, y manda una señal al módulo de control para que éste actúe.

En ese momento, el módulo o controlador interviene y hace que unas electroválvulas ubicadas en el circuito de los frenos liberen presión para que el freno de esa rueda deje de actuar por un instante y así la rueda vuelva a girar para recuperar su adherencia. Justo en ese momento las electroválvulas devuelven la presión y el freno vuelve a morder los discos. 

El sistema es capaz de realizar esta operación de 15 a 20 veces por segundo y de manera repetida hasta que la moto se detenga en la menor distancia posible. Gracias a su funcionamiento el ABS es uno de los sistemas de seguridad activa más eficaces que puede montar una moto.

Sistema de frenos TCB 

En Europa se exige un sistema de frenado seguro para las motocicletas, y el que se verá en gran parte de ellas es el CBS, también conocido como sistema de frenada combinada.

La válvula reguladora o Hydraulic Brake Control Valve es un sistema de frenos antibloqueo diferente. Se trata de una pieza que "regula" la presión que le ponemos al mando del freno delantero cuando frenamos. Es conocida, en una de sus variantes, como TCB (Traction Control Braking) por sus siglas en inglés, o control de tracción del freno.

Para entender cómo funciona, supongamos que llegamos a un cruce y se atraviesa un vehículo de manera imprudente. Si no frenamos, chocamos, pero si "clavamos" el freno delantero, lo más probable es que nos caigamos por el deslizamiento que ocurriría. Pues bien, la función de esta válvula reguladora, consiste en evitar que toda la presión que ejerzamos en el mando de frenos, le llegue completa al sistema de frenos de la rueda delantera para evitar que esta se bloquee.

El funcionamiento de este tipo de válvulas reguladoras varía poco según el modelo, pero básicamente lo que hace es "desviar" parte de la presión hacia una cámara de aire para compensar el exceso, y así evitar que se bloquee la rueda.Ya existen en el mercado varias marcas de válvulas reguladoras de frenado para motos.

Que es el TCB?

Este es un modelo de regulador de presión inventado por un entusiasta motero americano (Mark Lipski) y que se conoce por TRACTION CONTROL BRAKE (TCB) o control de tracción de freno. Se instala directamente en el cilindro maestro del tanque de fluido de frenos en el manubrio, reemplazando al tornillo hueco de alimentación (banjo bolt), o en el cáliper del freno.

¿Cómo funciona esta unidad?

La unidad TCB, fabricada en acero inoxidable para evitar corrosión, está separada internamente por un diafragma de goma. La cámara superior está llena y sellada con aire, y la parte inferior de la cámara tiene una abertura que permite al fluido de frenos que llene esa cámara.

El dispositivo TCB™ mide automáticamente los coeficientes de fricción/tracción del área de contacto de las llantas con el piso y actúa liberando las ruedas en caso de que se produzca un bloqueo. De esta forma, permite que continúen girando sin perder la tracción.  TCB™ incorpora al sistema de frenos de tu moto un factor de compresión y descompresión que opera como un amortiguador de impacto, lo que posibilita que las pastillas floten y se arrastren sobre los puntos altos y bajos del disco de frenos a objeto de evitar el bloqueo prematuro, con la consiguiente pérdida de adherencia durante el frenado.

El sistema TCB fue diseñado para soportar presiones superiores a 3.000 psi antes de la ruptura (la presión promedio en un sistema de frenos es de 0 a 1.200 psi, convirtiéndolo en una de las partes más fuertes de su moto. Incluso tiene un segundo sello que previene de fugas o pérdida de presión y que también soporta presiones incluso superiores a 3.000 psi.

Sin embargo, si el sistema TCB llegara a fallar, su sistema de frenos sencillamente continuaría funcionando como si no tuviera al TCB instalado. Como sería imposible adaptar una sola válvula reguladora a todos los vehículos, se han creado 4 diferentes niveles de válvulas según el gusto de cada consumidor. 

Sistema de Freno Combinado  CBS

El freno CBS, sistema de frenada combinada, o sistema de frenada integral, está planteado para la seguridad. Estábamos acostumbrados a que en una moto el freno funcione de forma independiente para cada rueda, pero en según qué situaciones esto puede provocar el bloqueo de la rueda y, por lo tanto, que perdamos el control sobre la moto. 

Los motociclistas más experimentados controlan mejor la intensidad y el reparto de la frenada, pero el sistema CBS se encarga de hacerlo correctamente por sí solo. 

Pero ¿cómo lo consigue?

Para evitar el bloqueo de la rueda delantera, o de la posterior, el freno CBS se encarga de que, aunque actuemos únicamente sobre uno de los dos frenos de la moto, se envíe ‘potencia’ de frenado también a la otra rueda, aunque en menor intensidad, para conseguir que sea más efectiva la acción. 

Es decir, que aunque frenemos sólo con la manigueta derecha para actuar sobre la rueda delantera, también se activará el posterior, y viceversa.

Y este sistema está diseñado de tal manera para evitar la transferencia de peso –en exceso- sobre la rueda delantera, puesto que podría quedar la posterior con poco apoyo y provocar que se bloquee. 

Y del mismo modo, para que actuar sobre el freno trasero la intensidad sea mayor en la frenada –actuando también sobre el delantero-, y que de esta forma se reduzca la distancia de frenado de forma considerable y se minimice el riesgo de accidente.