SISTEMA DE FRENOS

SISTEMA DE FRENOS

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Índice

Tema Página

Introducción 3

Principio de funcionamiento 4

Esquema típico del circuito de frenos hidráulico 5

Clasificación 6

Pedal de freno 8

Cilindro Maestro 9

Líquido de frenos 11

Esquemas de circuitos de frenos 13

Procedimiento de servicio para el Circuito de frenos 14

Válvula reguladora de presión (LSPV) 15

Tambor de freno 16

Procedimiento de servicio para el Tambor de freno 21

Cáliper del disco de freno 22

Disco de freno 24

Proceso de frenado 26

Servofreno 28

Procedimiento de servicio para el Servofreno 30

Principio de funcionamiento del Servofreno 31

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Introducción

Las principales pruebas de los sistemas de frenos tuvieron lugar en el año 1902 en un
camino de tierra en la ciudad de Nueva Cork, llamado Riverside Drive. Ransom E. Olds
hizo arreglos para probar un nuevo sistema de frenos en una rueda de un carro tirado por
cuatro caballos y el freno interno de tambor de un carruaje Victoria sin caballos. Su
Oldsmobile tenía una única banda de acero inoxidable flexible, que envolvía un tambor en
eje trasero. Cuando se aplicaba el pedal de freno la banda se contraía y apretaba el
tambor. El sistema de freno del carro causo tal impresión en otros fabricantes en el año
1903 muchos lo habían adoptado. Para 1904 prácticamente todos los fabricantes de
carros los construían con un freno externo en cada rueda trasera. Casi al mismo tiempo
el freno externo demostró algunos defectos serios en el uso diario. En las colinas por
ejemplo, el freno se soltaba y volvía a frenar después de varios segundos. Un conductor
desafortunado podía rodar hacia atrás en una pendiente con una cierta inclinación. Por
esta razón las cuñas fueron un complemento importante del equipamiento a bordo. Era
común ver a un pasajero bajando del vehículo con un trozo de madera en la mano para
bloquear las ruedas. Había otro problema en el freno externo. Este no tenía protección
contra el polvo, de manera que el tambor se gastaba rápidamente. El servicio de frenos
cada 200 a 300 millas se consideraba normal. Los problemas asociados al freno externo
fueron superados por el freno interno. Mientras los patines de frenos estaban bajo
presión, ellos permanecían contra el tambor para impedir que el vehículo rodara hacia
atrás en una colina. Desde que las partes se instalaron al interior de los tambores y
fueron protegidas del polvo, los conductores pudieron ir sobre 1.000 millas antes de un
servicio de frenos. El tambor de freno, llegó a ser dominante en los Estados Unidos. Los
discos de frenos se estandarizaron en los autos europeos durante los años 50, alrededor
de 20 años antes que fueran adoptados por los fabricantes americanos en 1973.

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Principio de Funcionamiento

La fuerza aplicada en un punto se transmite a otro punto usando un líquido incompresible.

Muchos sistemas de freno además multiplican la fuerza en el proceso, ya que los
vehículos actuales requieren una fuerza mayor que la que se pueda aplicar con el pie. La
fuerza es multiplicada de dos formas:

1. Multiplicación de la fuerza hidráulica

2. Ventaja mecánica (sistema de palancas)

El freno transmite la fuerza a las ruedas usando también la fricción y las ruedas
transmiten la fuerza al camino también mediante el uso de la fricción. Las ilustraciones
muestran las bases de los frenos hidráulicos de disco y tambor. Al presionar el pedal de
freno, el pistón en el cilindro maestro envía la presión (a través de las líneas de freno) a
los cilindros de las ruedas dentro del cáliper y del tambor de freno. La fricción de la
pastilla con el disco, o del patín con el tambor detiene el vehículo, convirtiendo este
momento en energía calórica.

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Esquema Típico del Circuito de Frenos Hidráulicos

El sistema de frenos típico está compuesto por discos de freno en las ruedas delanteras y
discos o tambores en las ruedas traseras conectados por un sistema de conductos y
tuberías que conectan el freno de cada rueda con el cilindro maestro.  Otros sistemas que
están vinculados con el sistema de frenos incluyen el freno de estacionamiento, el
servofreno de poder y en algunos vehículos el Sistema de Frenos Antibloqueo (ABS) o el
Programa de Estabilidad Electrónica (ESP). En ciertos modelos se incorpora a la Unidad
de Control Hidráulica Electrónica (HECU) del ABS y ESP un Sistema de Control de
Tracción (TCS).

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Clasificación

Sistema de Freno de Servicio

El freno de servicio (freno de pie) se usa para reducir la velocidad del vehículo, para
mantenerla en un nivel constante (por ejemplo en un declive) y para detener el vehículo.
Este sistema es utilizado durante el funcionamiento normal. Suministra una respuesta
variable y controlada a las cuatro ruedas.

Sistema Secundario de Frenos

En el evento de una falla en freno de servicio, el sistema secundario de frenos debe ser
capaz de asumir esas funciones, aunque este puede generar sólo una reducida potencia
de frenado. El sistema secundario de frenado no consiste necesariamente de un tercer
sistema separado de frenos (complementando al sistema de freno de servicio y de
estacionamiento) con su propio mecanismo de control; este también puede incluir el
circuito completo en un esquema de freno de servicio dual o de un freno de
estacionamiento capaz de generar una respuesta gradual.

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Sistema de Freno de Estacionamiento

El sistema de freno de estacionamiento asume la tercera función de frenado. Debe ser
capaz de mantener el vehículo en un estado estacionario, aún en pendientes y en
ausencia del conductor. Las consideraciones de seguridad dictan que el sistema de freno
de estacionamiento ofrezca una conexión mecánica continúa entre el mecanismo de
control y el freno en la rueda, por ejemplo, varillas de conexión o cable acerado. En la
mayoría de los casos, el freno de estacionamiento es accionado desde el costado del
asiento del conductor mediante una palanca manual y en otros casos mediante un pedal.
Este sistema de freno está diseñado para suministrar una respuesta gradual. Opera en
las ruedas de un solo eje.

Sistemas de freno de energía muscular

Este tipo de sistema está instalado en automóviles de pasajeros y vehículos de dos
ruedas. La fuerza muscular aplicada en el pedal o en la palanca de mano se transmite a
los frenos mediante un sistema de accionamiento mecánico (varillas de conexión o cable
acerado) o hidráulico (cilindro maestro, cilindros en las ruedas).

Sistemas de frenos servo asistidos

El sistema de freno servo asistido se encuentra en los vehículos de pasajeros y vehículos
comerciales livianos. Este tipo de unidades emplea un amplificador para complementar la
fuerza muscular con la energía generada por vacío o presión hidráulica.

Sistema de freno de poder

La energía muscular se usa para controlar este sistema de freno. La desaceleración del
vehículo es generada por una fuerza exterior.

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Pedal de Freno

El pedal de freno está ubicado al lado izquierdo del pedal del acelerador. Al accionar este
pedal comienza el proceso de disminución de velocidad o detención del vehículo. El
pedal esta sólidamente montado al torpedo y trabaja como una palanca multiplicadora de
fuerza. Si el asistente de poder falla, el sistema de palancas del pedal está diseñado para
permitir al conductor generar la presión hidráulica que accione el cilindro de cada rueda.
El pedal de freno esta acoplado al pistón interno del cilindro maestro mediante un vástago
de empuje. Los valores para la altura y el juego libre del pedal se indican en el Manual de
Servicio correspondiente. La altura del pedal se puede ajustar girando el vástago de
empuje.

Nota:
El conductor no debe sentir como si estuviera pisando una esponja húmeda, un pedal
esponjoso significa problemas en el sistema de frenado, por ejemplo, aire en las líneas de
freno. Cualquier cambio en la “sensación” sobre el pedal de freno debe ser causa de un
análisis serio.

Interruptor de freno
El interruptor de freno está conectado al conjunto del soporte de los componentes. Este
debe ajustarse cada vez que se reemplace o en caso de ajuste del soporte del pedal.
Referirse al Manual de Servicio para más detalles respecto del ajuste del interruptor de
freno.
Cilindro Maestro

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Para incrementar la seguridad, muchos sistemas de freno modernos están divididos en

dos circuitos, con dos ruedas en cada circuito. Si se produce una pérdida de líquido en un
circuito, solo dos ruedas quedan sin freno y el vehículo aun así puede detenerse al
presionar el pedal. El cilindro maestro suministra presión a ambos circuitos del automóvil.
Este es un dispositivo notable que cuenta con dos pistones dentro del mismo cilindro de
forma que genera un sistema relativamente a prueba de fallas. Cuando se presiona el
pedal, este empuja el pistón primario mediante una varilla. Al mantener presionado el
pedal, se produce presión en el cilindro y en las líneas. La presión entre el pistón primario
y el secundario fuerza al pistón secundario a comprimir el líquido en su circuito. Si el
freno está funcionando correctamente, la presión será la misma en ambos circuitos.

Válvula proporcional (Compensadora de frenado)

La válvula proporcional es necesaria en los vehículos equipados con discos de freno en
las ruedas delanteras y tambor de freno en las traseras. La pastilla de freno esta
normalmente en contacto con el disco, mientras que el patín de freno se mantiene alejado
del tambor. Debido a esto, el disco de freno está en condición de responder antes que el
tambor cuando se presiona el pedal. La válvula proporcional compensa esta situación,
haciendo que el tambor de freno reaccione justo antes que el disco de freno. La válvula
proporcional impide el paso de presión a los discos de freno hasta que se haya alcanzado
el umbral de presión. El umbral de presión es bajo en comparación con la presión
máxima del sistema de frenos, así que el tambor de freno actúa justo antes de que el
disco responda. El accionamiento del freno trasero antes que el delantero provee
bastante más estabilidad durante el frenado.

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Filtración
Cuando se produce una filtración (por ejemplo en el circuito primario), se pierde la presión
entre el cilindro primario y el secundario. Esto hace que el cilindro primario entra en
contacto con el cilindro secundario. Ahora el cilindro maestro se comporta como si tuviera
un solo pistón. El segundo circuito funciona normalmente, pero el conductor tendrá que
presionar más el pedal para accionarlo. Debido a que sólo dos ruedas tienen presión, el
poder de frenado se verá severamente reducido

Procedimiento de revisión
Conectar los medidores de presión a los circuitos primario y secundario del cilindro
maestro. Comparar el valor medido con la especificación provista en el Manual de
Servicio.

Nota: El cilindro maestro es un elemento reparable, referirse al Manual de Servicio para

una explicación detallada.

Luz de advertencia del líquido de frenos

El depósito del líquido de frenos tiene en su interior un interruptor flotador. Si el líquido

cae bajo cierto nivel (debido a filtraciones o desgaste de las pastillas de freno), el
interruptor flotador se conecta a tierra y se enciende la luz de advertencia.

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Líquido de Frenos

El líquido de frenos es el medio hidráulico por el cual se transmite la fuerza en el interior

del sistema de frenos. Para garantizar el funcionamiento confiable del sistema de frenos,
es esencial que este líquido cumpla con estrictos requisitos de calidad.
Los requerimientos son los siguientes:

 Punto de ebullición húmedo

 Punto de equilibrio
 Viscosidad
 Compresibilidad
 Protección contra la corrosión
 Dilatación Elástica

Como el líquido hidráulico (o cualquier otro líquido para ese propósito) no es compresible,
empujar este líquido a través de un conducto es como empujar una barra de acero por un
conducto. A diferencia de la barra de acero, sin embargo, el líquido puede ser conducido
a través de varios giros y curvas en el camino a su destino, llegando a este con
exactamente la misma presión y movimiento de origen.  Es muy importante que el fluido
sea líquido puro y que no contenga burbujas.  El aire puede ser comprimido, lo que
produce un pedal esponjoso en el pedal y reduce drásticamente la eficiencia de frenado. 
Si se sospecha de aire en el sistema, este debe ser purgado para extraer el aire. En cada
cilindro de rueda y en cada cáliper existe un tornillo de purgado para ese propósito.

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El líquido de frenos es un aceite especial que tiene propiedades específicas. Está

diseñado para resistir bajas temperaturas sin aumentar su viscosidad, así como altas
temperaturas sin hervir (Si el líquido llegara a hervir, esto provocará un pedal esponjoso y
será difícil detener el vehículo). El líquido de frenos debe cumplir con las normas fijadas
por el Departamento de Transporte (DOT – Department of Transportation). El depósito del
líquido se encuentra en la parte superior del cilindro maestro. Muchos automóviles de hoy
tienen un depósito transparente, para verificar el nivel sin tener que desmontar la tapa. El
nivel del líquido de frenos caerá ligeramente a medida que se desgasten las pastillas y
balatas. Esta es una condición normal que no necesita mayor atención. Si el nivel cae
notablemente en un corto periodo de tiempo o baja más allá de dos tercios, el sistema
debe revisarse lo antes posible. El depósito del líquido debe mantenerse cerrado,
excepto por el periodo de tiempo necesario para rellenar y nunca debe mantenerse el
líquido de freno destapado. El líquido de frenos debe mantener un punto de ebullición
muy alto. La exposición al aire puede causar que el líquido absorba suciedad, la que
bajara el punto de ebullición. Nunca debe usarse nada que no sea el líquido aprobado
para el sistema de frenos en particular. Cualquier otra cosa puede causar una falla
repentina en el sistema de frenos. Cualquier otro tipo de aceite puede reaccionar con el
líquido y destruir rápidamente los sellos de goma en el sistema y ocasionar una falla en
los frenos.

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Esquemas de Circuitos de Frenos

Hay disponibles varios esquemas de circuitos de frenos. En la práctica se usan la división

del eje delantero/ eje trasero y la división en diagonal.

Circuito de frenos simples

En un circuito de frenos simples, todas las ruedas del vehículo están conectadas al
cilindro maestro usando un solo circuito. Como el vehículo no puede detenerse en el caso
de falla en el circuito (como por ejemplo una filtración) y como no cumple con las
directrices de seguridad, este sistema no se utiliza actualmente.

Circuito de freno doble, eje delantero / eje trasero – división longitudinal (H)
La división de eje delantero / eje trasero es ampliamente usada en los vehículos con
tracción trasera o tracción en las cuatro ruedas. Si uno de los circuitos falla el vehículo
aún puede detenerse por la acción del otro circuito de freno.

Circuito de freno doble, eje delantero / eje trasero - división diagonal (X)
En muchos vehículos con tracción delantera, particularmente aquellos que tienen espacio
variable de carga, la versión con división eje delantero / eje trasero no alcanza la relación
de frenado mínima legalmente estipulado en caso de una falla en la fuerza de frenado del
eje delantero. Por esta razón casi todos los vehículos con tracción delantera están
equipados con un circuito de división diagonal. Como el trazado del circuito difiere, el
procedimiento de purga de aire también cambia. Referirse al Manual de Servicio para el
procedimiento detallado de purgado de aire.

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Procedimiento de Servicio para el Circuito de Frenos

El líquido de frenos viaja desde el cilindro maestro a las ruedas a través de una serie de
tubos de acero y mangueras de gomas reforzadas. Las mangueras se usan sólo en los
lugares donde se requiera flexibilidad, como en las ruedas delanteras, que se mueven
hacia arriba y abajo así como lateralmente con el giro de la dirección. El resto del sistema
usa tuberías de acero resistente a la corrosión con uniones especiales en todos los
puntos de conexión. Si un conducto de acero requiere reparación el mejor procedimiento
es cambiar la línea completa. Si esto no es posible, la línea puede ser reparada usando
uniones de empalme especialmente diseñadas para la reparación de sistemas de frenos.
Las mangueras de frenos son tubos flexibles con extremos de metal especialmente
construidos para la transmisión del líquido bajo extrema presión. Todo el sistema
hidráulico está lleno con un líquido de frenos especial, que es forzado a través de las
mangueras por el movimiento del pistón del cilindro maestro. Si alguna de estas tiene
fisuras o esta quebradiza, la manguera debe ser reemplazada inmediatamente. Es
necesaria una inspección exhaustiva durante la mantención del vehículo para mantener el
sistema de frenos operando apropiadamente. El procedimiento de la mantención, revisión
y reemplazo de partes de cada componente del sistema de frenos se describe en el
Manual de Servicio.

Válvula Reguladora de

Presión
Debido al cambio en
las fuerzas dinámica
desde atrás hacia
delante que acompaña

al frenado del vehículo; la fuerza de frenado aplicada a las

ruedas delanteras debe ser mayor que la aplicada a las ruedas
traseras. Esto se debe a que los componentes de los frenos
delanteros son más grandes que los traseros. Sin embargo,
este cambio de peso de atrás hacia delante no es un proceso
lineal. Su magnitud aumenta en función de la desaceleración. Se necesita la válvula
reguladora de presión para compensar esto reduciendo la presión de los frenos de las

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ruedas traseras en relación a las ruedas delanteras. Se usan diferentes tipos de válvulas,
por ejemplo, válvulas sensitivas de presión o de desaceleración, donde la mayoría de los
fabricantes de vehículos están usando la válvula reguladora de presión de frenado
sensible a la carga. Actualmente en los vehículos con ABS, la presión de frenado es
controlada por la unidad del ABS. Esta función es conocida como Distribución Electrónica
de la Fuerza de Frenado (EBD) y se explicará en la sección de ABS.

Válvula reguladora de presión sensible a la carga

La válvula reguladora de presión sensible a la carga se usa en los station wagons, en los
cuales un alto factor de carga lleva a un pronunciado cambio de fuerza entre los ejes
durante el frenado. El regulador de presión esta acoplado a la carrocería del vehículo, y
conectado a la suspensión trasera mediante un varillaje mecánico. El desplazamiento
relativo de la suspensión y la carrocería se transmite a un pistón localizado dentro del
alojamiento de la válvula reguladora de presión. Este pistón responde a las variaciones
en la relación de compresión de la suspensión mediante la contracción de un resorte que
modifica el punto de ciclo. Este sistema adapta la presión del freno trasero para
compensar la variación de las condiciones de carga.

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Tambor de Freno

Mientras que la mayoría de los vehículos producidos hace bastantes años tienen discos
de frenos adelante, en las ruedas traseras se utilizan tambores de frenos los que son más
baratos de construir. La razón principal de esto es el accionamiento del freno de
estacionamiento. En los tambores de frenos, agregar el freno de estacionamiento
consiste simplemente en agregar una palanca, mientras que en los sistemas con discos
de frenos, se necesita un mecanismo completo, en algunos casos, un conjunto de tambor
de freno mecánico dentro del disco de freno. El freno de tambor está compuesto por un
plato de soporte, patines de frenos, tambor de freno y cilindro de la rueda; resortes de
retorno y en algunos casos un sistema de ajuste automático. Cuando se aplica el freno, el
líquido de freno a presión es forzado en el cilindro de la rueda, el que a su vez empuja el
patín de freno para contactar con la superficie rectificada en el interior del tambor. Cuando
se libera la presión, los resortes de retorno tiran los patines hacia atrás a su posición de
reposo. Muchos frenos de tambor son auto actuadores. La figura 1 muestra la forma de
contacto del patín de freno con el tambor, existe un sistema del tipo cuña, el que tiene un
efecto de presión del patín sobre el tambor con más fuerza (figura 2). La fuerza extra de
frenado provista por la acción de acuñar permite al freno de tambor usar un pistón más
pequeño que el freno de discos.

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Resortes
Debido a la acción de acuñado, los patines deben ser alejados del tambor cuando se
libera el freno. Los resortes de retorno tiran el patín de freno hacia atrás a su posición de
reposo después que la presión ha sido liberada del cilindro de la rueda. Si el resorte esta
vencido y el patín no retorna completamente, se producirá un desgaste prematuro del
tambor debido a que los patines permanecerán en contacto con el tambor. Otros resortes
ayudan a mantener los patines de frenos en su lugar y tiran del brazo de ajuste después
de su acción.

Placa de soporte
La placa de soporte es la que mantiene todos los elementos unidos. Esta anclada al eje y
forma una superficie sólida que contiene el cilindro de la rueda, los patines de frenos y
elementos de sujeción.

Tambor de freno
Los tambores de frenos están hechos de hierro y tienen la superficie interior rectificada,
donde hace contacto con los patines. Tal como en los discos de frenos, los tambores de
frenos mostraran signos de desgaste a medida que las balatas de frenos se asientan
contra la superficie maquinada del tambor. Cuando se instalan patines nuevos, el tambor
de frenos debe ser rectificado suavemente. Los tambores de frenos tienen una
especificación de diámetro máximo que esta estampada en la cara exterior del tambor.
Cuando se rectifica un tambor nunca debe excederse esa medida. Si la superficie no
puede rectificarse dentro de ese límite, el tambor debe reemplazarse.

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Cilindro de freno

El cilindro de la rueda está formado por un cilindro con dos pistones, uno en cada
extremo. Cada pistón tiene un sello de goma y un eje que conecta el pistón con un patín
de freno. Cuando se aplica presión de frenado, los pistones son forzados hacia fuera
empujando los patines, los que entran en contacto con el tambor. Los cilindros de ruedas
deben ser reparados o reemplazados si muestran signos de filtración.

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Mecanismo de auto ajuste

Como las balatas de frenos se desgastan, los patines deben recorrer una distancia mayor
para contactar con el tambor. Cuando la distancia alcanza a cierto punto, un mecanismo
auto ajustable reacciona automáticamente regulando la posición de reposo del patín de
manera que quede más cerca del tambor. Para que el freno de tambor funcione
correctamente, el patín de freno debe permanecer cerca del tambor sin tocarlo. Si
quedan muy alejados del tambor (como por ejemplo en caso de desgaste del patín), el
pistón necesitara más líquido para recorrer esta distancia y el pedal del freno se hundirá
cerca del piso cuando se aplique el freno. Como las balatas se desgastan, habrá más
espacio entre el patín y el tambor. Cada vez que el vehículo se detiene, el patín es
empujado contra el tambor. Cuando la distancia es lo suficientemente grande, la palanca
de ajuste gira lo necesario para avanzar el piñón de ajuste un diente. El sistema de ajuste
tiene hilos, como un tornillo, de forma que se destornilla un poco cuando gira, alargándose
para suplir el espacio. Cuando el patín de freno se desgasta un poco más, el ajustador
puede avanzar nuevamente, de manera que siempre mantiene el patín ajustado con el
tambor. Los componentes del sistema auto ajustable deben permanecer limpios y
moverse libremente para asegurar que los frenos mantengan su ajuste durante la vida útil
de las balatas. Si el auto ajuste deja de trabajar, el usuario notará que debe empujar cada
vez más el pedal de freno para sentir que el freno está actuando.

Freno de estacionamiento

El freno de estacionamiento (también conocido como freno de emergencia) es un sistema

que controla los frenos traseros mediante una serie de cables de acero que están
conectados a un selector manual o pedal. Este sistema debe ser de accionamiento

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totalmente mecánico e independiente del sistema hidráulico de forma que el vehículo

pueda detenerse aún si existe una falla total de los frenos. En el tambor de freno, el cable
tira de una palanca montada en el freno trasero y está directamente conectado al patín de
freno. El sistema con discos de freno en las ruedas traseras agrega una complicación
adicional para el sistema del freno de estacionamiento. Existen dos diseños principales
para incorporar un freno mecánico de estacionamiento a los discos de freno. El primer
tipo usa el cáliper existente en la rueda trasera y agrega una palanca acoplada a un
dispositivo giratorio de accionamiento mecánico en el interior del pistón del cáliper.
Cuando el cable del freno de estacionamiento tira de la palanca, este dispositivo giratorio
empuja el pistón contra las pastillas, frenando el vehículo sin utilizar el sistema hidráulico.
Este tipo de sistema es utilizado en los cáliper con un pistón flotante simple, si el cáliper
es del tipo de cuatro pistones fijos, entonces ese tipo de sistema no es aplicable. El otro
sistema usa una unidad completa de tambor de freno mecánico al interior del disco de
freno trasero. El patín de freno en este sistema está conectado a una palanca que es
accionada por el cable del freno de emergencia para activar los frenos. El “tambor” es en
realidad la parte interior del rotor de freno trasero. El problema mayor es que los cables
de freno tienden a corroerse y eventualmente a atascarse produciendo que el freno de
emergencia no opere. Accionando el freno de emergencia regularmente, los cables
permanecen limpios y funcionales. Otro problema se produce debido a que el sistema de
auto ajuste, en ciertos sistemas de frenos, utiliza la acción de freno de emergencia para
ajustar los frenos. Si el freno de estacionamiento no se usa nunca entonces los frenos
nunca se ajustan.

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SISTEMA DE FRENOS

Procedimiento de Servicio para el Freno de Tambor

Patines de Freno
Los patines de freno están compuestos por patín de acero con un material de fricción o
balata remachada o pegada en este. El servicio comúnmente requerido para el freno de
tambor es el cambio de las balatas de freno. Algunos tambores de frenos tienen un
orificio de inspección en el lado trasero, por donde se puede observar cuanto material
queda en el patín. Los patines de frenos deben reemplazarse cuando el material de
fricción se ha desgastado más allá de la especificación indicada en el Manual de Servicio.
Tal como en los discos de frenos, algunas veces se producen unas muescas profundas en
los tambores de frenos; si se ha usado por mucho tiempo un patín de freno gastado, los
remaches que sujetan el material de fricción al patín pueden producir surcos en el tambor.
Un tambor severamente rayado podría ser reparado rectificándolo. Los tambores de
frenos tienen especificado un diámetro máximo, como la superficie de contacto esta en el
interior del tambor, a medida que se remueve material del tambor de freno su diámetro
interior es mayor.

Revisión de espesor
El espesor del material del patín de freno debe ser revisado regularmente durante el
servicio. En caso que el espesor del patín sea menor que el valor especificado por el
Manual de Servicio, el patín de freno debe ser reemplazado.

Revisión del diámetro del tambor de freno

Si el diámetro interior del tambor de freno excede el valor especificado en el Manual de
Servicio, el tambor debe ser reemplazado.

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SISTEMA DE FRENOS

Cáliper del Disco de Freno

La fuerza de frenado en un freno de discos se aplica a la superficie de un disco que gira

junto con la rueda del vehículo, mientras que un cáliper de sección U esta soportado por
los componentes estacionarios del vehículo.
El cáliper de freno se puede agrupar en las siguientes categorías:
-Cáliper de disco de freno de tipo flotante
-Cáliper de disco de freno de tipo fijo

Cáliper de disco de freno de tipo flotante

El cáliper del disco de freno con pistón flotante simple es del tipo auto centrado y auto
ajuste. El cáliper se puede deslizar de lado a lado de forma que se moverá al centro cada
vez que se aplica el freno. Además, como no hay un resorte que aleje las pastillas del
disco de freno, estas permanecen siempre con un leve contacto con el disco (el sello de
goma del pistón y la vibración en el rotor puede alejar, levemente, a las pastillas del
disco). Esto es importante porque como los pistones en los cáliper son de mayor
diámetro que los del cilindro maestro, si los pistones de freno fueran retraídos al interior
del cilindro, seria necesario presionar varias veces el pedal de freno para bombear líquido
suficiente al cilindro de freno y así empujar las pastillas contra el disco.

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SISTEMA DE FRENOS

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SISTEMA DE FRENOS

Cáliper del disco de freno de tipo fijo

En un cáliper fijo del disco de freno, la presión hidráulica actúa sobre dos pistones
localizados al lado derecho e izquierdo del disco de freno. Al presionarse el pedal de
freno, la presión hidráulica actúa contra los pistones, presionando así las pastillas de freno
contra el disco de freno. Este diseño se ha descontinuado, debido a que el diseño de
pistón simple es más barato y más confiable.

Pastillas de freno
El servicio requerido para los frenos en forma más común es el cambio de pastillas. Las
pastillas de los disco de frenos usualmente tienen una lámina de metal adosada a ellas
llamada indicador de desgaste. Cuando se ha desgastado suficiente material de fricción,
el indicador de desgaste entra en contacto con el disco y produce un chillido. Esto es una
advertencia para al conductor e indica que las pastillas de freno necesitan ser
reemplazadas. Hay dos pastillas de frenos en cada cáliper, las que están construidas
sobre un “patín” metálico con una balata remachada o pegada a él. Las pastillas están
montadas en el cáliper, una a cada lado del rotor. Las balatas de frenos usadas eran
originalmente de asbesto debido a sus propiedades de absorción de calor y operación
silenciosa; sin embargo debido a los riesgos de la salud el asbesto ha sido prohibido de
manera que ahora se están usando nuevos materiales. Las pastillas de frenos se
desgastan con el uso y deben ser reemplazadas periódicamente.
Nota:
 Reemplazar siempre todas las pastillas de un eje
 Usar la herramienta especial de servicio para desmontar el pistón
 Presionar el pedal de freno varias veces cuando se cambian las pastillas de frenos

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SISTEMA DE FRENOS

Disco de Freno

Muchos vehículos modernos tienen discos de freno en las ruedas delanteras y algunos
tienen discos de frenos en las cuatro ruedas. El disco de freno es muy similar al freno de
una bicicleta. El freno de una bicicleta tiene un cáliper, que aprieta las pastillas de freno
contra la rueda. En el freno de disco las pastillas aprietan contra el disco de freno en vez
de la rueda y la fuerza es transmitida hidráulicamente en vez de utilizar un cable. La
fricción entre las pastillas y el disco detienen suavemente el giro de éste. Un vehículo en
movimiento tiene cierta cantidad de energía cinética, los frenos tienen que remover esta
energía del vehículo con el fin de detenerlo. Cada vez que se aplica el freno los frenos
convierten la energía cinética en calor, el que es generado por la fricción entre las pastillas
y el disco. Los discos de frenos pueden dividirse en las siguientes categorías:
 Sólido
 Ventilado Interiormente

Debido a su mayor masa el disco de freno internamente ventilado puede absorber

mayores cantidades de calor y al mismo tiempo, el aire que fluye a través de los canales
internos de refrigeración produce un enfriamiento más rápido. Por esta razón los discos
internamente ventilados son la solución óptima en las ruedas delanteras.

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SISTEMA DE FRENOS

El espesor del disco de freno debe comprobarse regularmente. En ocasiones rayas

profundas pueden aparecer en el disco de freno. Esto puede ocurrir si una pastilla de
freno gastada se usa por mucho tiempo. Los discos de freno también pueden perder su
planitud. Si esto ocurre, el freno puede vibrar o trepidar cuando se aplica el freno. Estos
dos problemas pueden solucionarse, en algunas ocasiones, rectificando los discos
(también llamado maquinado), en este proceso se remueve parte del material de ambos
lados del rotor para restaurar la superficie plana y suave. El rectificado no es necesario
cada vez que se cambian o se reemplazan las pastillas de frenos. De hecho, rectificar el
disco en forma continua reducirá su vida útil. Debido al proceso de remoción de material,
los discos se adelgazan cada vez que son rectificados. Todos los rotores de frenos tienen
una especificación del espesor mínimo permitido antes que sea necesario reemplazarlos.
Esta especificación se puede encontrar en el Manual de Servicio de cada vehículo.

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SISTEMA DE FRENOS

Proceso de Frenado

Durante el frenado se extraerá la energía cinética del vehículo. La energía extraída es

convertida en calor. El proceso de frenado (puede determinar una situación peligrosa
hasta que el vehículo esta detenido) puede ser dividida en las siguientes fases:

Tiempo de reacción / Distancia de reacción

Tiempo de reacción: Es el tiempo requerido por el conductor para presionar el pedal de

freno (darse cuenta/aplicar)

Distancia de reacción: Es la distancia recorrida desde el darse cuenta para “presionar el

pedal”. La distancia recorrida durante el tiempo de reacción depende de la experiencia
del conductor y sus condiciones físicas.
- Descansado: Tiempo de reacción/distancia corta
- Cansado: Tiempo de reacción/distancia larga
Durante esta fase el vehículo se mueve sin frenos

Tiempo de respuesta / Distancia de respuesta

Tiempo de respuesta: es el tiempo necesario para aplicar los frenos (tiempo de

incremento de presión)

Distancia de respuesta: Es la distancia recorrida mientras se incrementa la presión en el

sistema de frenos. El tiempo de respuesta o lapso de tiempo desde la aplicación del freno
hasta la producción de presión, toma alrededor de 0.3 segundos.

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SISTEMA DE FRENOS

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SISTEMA DE FRENOS

Duración del frenado / Distancia de frenado

Distancia/tiempo recorrido por el vehículo con los frenos aplicados hasta detenerse

Tiempo de detención / Distancia de detención

Distancia/Tiempo recorrido durante la distancia/tiempo de reacción + distancia/tiempo de

respuesta.

- Desaceleración m/s²
Desaceleración por unidad de tiempo. Por ejemplo 5m/s², la velocidad del vehículo se
reduce en 5 metros por cada segundo que transcurre.

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SISTEMA DE FRENOS

Servofreno

Antiguamente, cuando la mayoría de los vehículos tenían freno de tambor, no era

realmente necesario el servofreno, debido a que los tambores de forma natural
suministraban algo de asistencia de poder propia. Como muchos vehículos de la
actualidad tienen freno de disco, al menos en las ruedas delanteras, necesitan frenos de
poder. Un servofreno es un dispositivo mecánico o de vacío acoplado al cilindro maestro
en el sistema de frenos de poder.
Se usan tres diferentes tipos de servofrenos:
 Tipo simple
 Tipo Tándem
 Tipo de relación doble

El servofreno por vacío es un depósito de metal que contiene una válvula y un diafragma.
Una varilla que atraviesa el depósito por el centro está conectada al cilindro maestro en
un extremo y al mecanismo del pedal en el otro. La función del servofreno es aumentar la
potencia y efectividad del sistema de frenos. El servofreno por vacío aprovecha el vacío
producido por el motor y lo usa para asistir el frenado. Todos los amplificadores están
diseñados para asistir la fuerza de frenado del pedal y no para suministrar el total de la
fuerza de frenado. Esto está hecho así como medida de seguridad en caso de la
detención del motor, debido a que esto interrumpiría el suministro de vacío al servofreno.
El servofreno necesita una fuente de vacío para funcionar, en los automóviles a gasolina,
el motor suministra el vacío necesario para el servo; en cambio como el motor Diesel no
produce vacío, deben utilizar una bomba de vacío por separado. El motor crea un vacío
parcial en ambos lados del diafragma dentro del servofreno.

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SISTEMA DE FRENOS

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SISTEMA DE FRENOS

Cuando se presiona el pedal de freno, la varilla abre una válvula, permitiendo la entrada
de aire al servo, en un lado del diafragma mientras sella el vacío. Esto aumenta la
presión en ese lado del diafragma de manera que ayuda a empujar la varilla, la que a su
vez empuja el pistón en el cilindro maestro. Al liberarse el pedal de freno, la válvula sella
el suministro de aire del exterior mientras abre nuevamente la válvula de vacío. Esto
restaura el vacío a ambos lados del diafragma, permitiendo que todos los elementos
vuelvan a su posición original.

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SISTEMA DE FRENOS

Procedimiento de Servicio para el Servofreno

Válvula Unidireccional
La válvula de chequeo es una válvula de un solo sentido, que permite la succión del aire
desde el interior del amplificador. Si el motor se apaga, o si se produce una filtración de
vacío en una manguera, la válvula unidireccional asegura que el aire no ingrese al
servofreno de vacío. Esto es importante debido a que el servofreno debe tener la
capacidad de suministrar la amplificación suficiente al conductor para ejecutar varias
detenciones en el evento que el motor deje de funcionar. La válvula unidireccional es el
primer componente que debe revisarse si el servofreno muestra algún comportamiento
anormal en su funcionamiento.

Interruptor de vacío
En los vehículos con motor diésel, se incorpora un interruptor de vacío instalado en el
servofreno. Si el vacío cae por debajo de un cierto valor (por ejemplo, debido a una correa
rota) el interruptor de vacío se conecta a tierra y enciende la Luz de Advertencia de
Frenos. La condición del interruptor de vacío puede comprobarse con un Multímetro.

Instalación

Antes de instalar el servofreno, debe medirse y ajustarse el largo de la varilla de empuje.

Referirse al Manual de Servicio para mayor información.

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SISTEMA DE FRENOS

Principio de Funcionamiento del Servofreno

El servofreno amplifica la presión aplicada cuando se acciona el freno, y al hacerlo reduce

el esfuerzo mecánico que se requiere para operarlo. En muchos sistemas de freno
automotrices el servofreno se encuentra en un conjunto combinado con el cilindro
maestro. El servofreno de vacío usa la presión negativa generada por la admisión del
motor, o en el caso de los vehículos equipados con motor diésel, una bomba adicional de
vacío que produce presión negativa (0.5-0.9bar), para amplificar la fuerza aplicada al
pedal de freno. Cuando se aplican los frenos, esta fuerza suplementaria aumenta como
una función directa de la fuerza del pedal, y continua su incremento hasta que esta
alcanza el ciclo de presión. Este punto, que se encuentra cercano al punto de bloqueo de
las ruedas, la presión es de alrededor de 60 a 100 bar, dependiendo del vehículo en
particular. No se produce mayor incremento en la presión de vacío después de este
punto.

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SISTEMA DE FRENOS

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SISTEMA DE FRENOS

Cuerpo de válvulas (posición liberada)

El pedal de freno está conectado al anillo de sellado mediante la varilla del pistón. Tanto
la varilla de empuje como el anillo de sellado tienen una pequeña distancia con su
superficie de contacto. En este caso hay presión negativa en ambas cámaras. La
conexión al exterior está bloqueada, porque la varilla de empuje está en contacto con el
anillo de sellado.

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SISTEMA DE FRENOS

Cuerpo de válvulas (posición de aplicación)

Si el conductor comienza a frenar, la varilla de conexión se mueve a la izquierda,
presionando el sello de la válvula lejos del asiento de la válvula, con lo que permite el
ingreso de la presión atmosférica al lado trasero de la cámara de trabajo. De acuerdo con
la fuerza del pedal de freno, una mayor o menor cantidad de presión atmosférica ingresa
a la cámara de trabajo a través de un filtro de aire, intensificando la fuerza de frenado. La
presión en cámara de trabajo derecha es mayor que en la cámara de vacío izquierda. El
diámetro de la unidad del servo, indicado en pulgadas, determina la fuerza máxima de
frenado.

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