Técnica
Análisis técnico de los frenos de tambor
A pesar de que en la actualidad se utilizan cada vez menos, lo cierto es que los frenos de tambor nos han acompañado a lo largo de la historia del automovilismo.
Existen muchos rumores de que un freno de tambor es peor que uno de disco pero a lo largo de este artículo se demostrará que no es cierto. Además se realizará un breve análisis de las partes que lo componen y el principio de funcionamiento del mismo.
Un freno de tambor es un freno de fricción en el que las fuerzas de rozamiento se producen sobre la superficie externa de un cilindro llamado tambor.
En este tipo de frenos podemos distinguir diferentes partes:
- Cabeza
- Resortes
- Talón
- Forro de fricción
- Armadura metálica
- Tambor
Partes del freno de tambor
Las zapatas están formadas por una armadura metálica sobre la que se monta un forro de fricción. Al extremo libre de la zapata se le denomina cabeza y al otro extremo, talón.
El principio de funcionamiento es sencillo: el par de frenado se consigue mediante el contacto de las zapatas con la superficie del tambor, mediante la aplicación de una fuerza de accionamiento que se ejerce sobre el extremo libre de la zapata.
Cuando las zapatas entran en contacto con el tambor, se reduce la velocidad de giro de este lo que supone una disminución de la velocidad del vehículo. Este proceso produce generación de calor que es absorbido principalmente por el tambor y los forros de fricción.
Frenos de tambor montados en un vehículo convencional
Dependiendo del sentido de giro de la rueda del vehículo y, por tanto, del tambor, podremos diferenciar entre zapata primaria y secundaria.
La zapata primaria es aquella que ejerce una mayor fuerza sobre el tambor debido al efecto de autoarrastre que se genera por el propio giro del tambor. La zapata secundaria será la que ejerza una menor fuerza sobre el tambor.
Efecto de autoarrastre. La zapata de la izquierda es primaria y la de la derecha, secundaria
Esto puede hacer que exista un desgaste desigual entre ambas zapatas, lo que obliga a introducir mejoras:
- Asegurar el buen centrado de los forros de fricción.
- Utilizar forros con distinta superficie de contacto y distintos materiales.
- Aumentando en número de zapatas. Recordemos que un vehículo puede tener 1,2,3 o más zapatas dependiendo de las necesidades aunque lo normal son 2.
En cuanto a los tipos de frenos de tambor, podemos diferenciar dos clases:
- Frenos con zapatas articuladas.
- Frenos con zapatas deslizantes.
Principalmente se diferencian en cómo distribuyen la presión ejercida a lo largo del tambor.
Por última queda hablar del principal problema de los frenos de tambor, que obligó a los ingenieros a crear lo que hoy conocemos como frenos de disco.
Freno de tambor
Durante el funcionamiento de los frenos, la energía acumulada en transforma en forma de calor. A medida que se incrementa la temperatura de las zapatas y los tambores disminuye su eficacia de frenado y su resistencia al desgaste.
Este fenómeno de pérdida temporal de eficacia de los frenos se denomina Fading y es la principal causa de la invención de los frenos de disco, que disipan mucho mejor el calor.
En los vehículos de poco peso y poca potencia no se requiere de frenos potentes por ello se siguen montando frenos de tambor en el eje trasero. Resultan mucho más baratos y la posibilidad de que se produzca Fading es bastante pequeña.
Para realizar la comparación entre los frenos de tambor y de disco se utilizan dos parámetros:
- Índice de frenada, con el que se relaciona la fuerza de rozamiento con las fuerzas aplicadas sobre la zapata o el disco.
- Sensibilidad del freno, que se define como la variación del índice de frenado con el coeficiente de rozamiento.
En el caso de los frenos de tambor, el índice de frenada es mayor y la sensibilidad del freno es menor, es decir, hay que ejercer más fuerza para frenar lo mismo que uno de disco pero al final frenan lo mismo.