Sistemas de frenado
En muchos casos resulta necesario poder detener el giro de un eje de forma rápida, sin esperar a que se acabe parando por inercia. Para lograr este propósito se dota a las máquinas de un sistema de frenado, que puede ser mecánico o eléctrico.
Frenado mecánico.
Los sistemas de frenado mecánico se basan en la fuerza de fricción existente entre dos superficies de contacto. Transforman la energía cinética de rotación existente en el eje que se pretende detener en energía calorífica que se disipa al ambiente.
Existen dos tipos de frenos mecánicos: de tambor y de disco.
Frenos de tambor
Consta de una pieza, denominada tambor, que gira solidariamente con el eje de rotación; y de otra pieza fija al bastidor, llamada zapata, que cuando se acciona el freno se acerca al tambor haciendo que, por rozamiento, la velocidad de giro del eje disminuya.
La zapata puede hacer contacto por el interior o por el exterior del tambor, dando lugar así a frenos de zapata interior o exterior, respectivamente.
Frenos de disco
Constan de un disco que gira solidariamente con el eje, y de una pieza, llamada pastilla, situada en una determinada zona del disco; de este modo, cuando se acciona el freno la pastilla aprisiona al disco y el rozamiento entre ambas superficies hace que la velocidad de giro del eje disminuya.
Los frenos de disco son los que se utilizan habituatmente en los automóviles, pues su eficiencia de frenado es mayor que los de tambor.
Para aumentar el rozamiento, las zapatas y las pastillas de freno suelen tener en la zona de contacto con el disco o tambor una película de amianto que se conoce con el nombre de ferodo. En los dos tipos de freno, si el lerodo se caliente excesivamente su coeficiente de rozamiento disminuye, produciéndose un fenómeno de fatiga térmica. Por este motivo, los sistemas de frenado deben disponer de una buena refrigeración.
El accionamiento de! sistema de frenado, tanto en los frenos de disco como en los de tambor, se realiza habitualmente mediante un circuito hidráulico, aunque también se puede llevar a cabo mecánicamente por medio de palancas y varillas, o mediante un sistema neumático o eléctrico.
Frenado eléctrico.
Los sistemas de frenado eléctrico transforman la energía cinética de rotación existente en el eje que se pretende detener en energía eléctrica; ésta se convierte en calorífica que se transmite al ambiente, o bien se puede aprovechar para realizar otro cometido.
Estos sistemas constan de un disco conductor -si se quiere disipar la energía al ambiente-o de un rotor con devanados -en el caso de que la energía se aproveche para otros fines-. El disco conductor o el rotor giran con el eje y se encuentran rodeados por un electroimán fijado al bastidor. Cuando el sistema de frenado se activa, el electroimán genera un campo magnético que atraviesa el disco o el rotor e induce unas corrientes en ellos que provocan a su vez un campo magnético que se mueve, ya que el disco o el rotor están fijados al eje. El campo magnético fijo provocado por el electroimán 'atrae" al campo magnético que gira con el eje frenándolo, hasta llegar a detenerlo.
Los vehículos pesados, autobuses y camiones, además del freno mecánico, suelen disponer de este sistema, que utilizan en pendientes prolongadas. Su eficiencia de frenado es menor que la de los frenos mecánicos.
Frenos de cinta.
Se encuentran muy difundidos en todas las máquinas elevadoras de cable, en las cuales la presencia del tambor de arrollamiento del cable flexible permite instalar un freno de diámetro relativamente grande, equivalente al del tambor, pero de dimensiones axiales mas reducidas. Además, se tiene la ventaja, de poder prescindir de palancas y otros órganos mecánicos por encima de dicho tambor.
El mecanismo está formado por un tambor que gira solidario a un eje (eje que pretendemos frenar), alrededor de gran parte de este tambor se dispone una cinta metálica recubierta en su parte interior por ferodo o un elemento similar, una parte de esta cinta se fija a una punto fijo (un apoyo) y la otra a un elemento que pueda tensar la cinta en un momento determinado, generalmente un sistema de palanca. El freno actuará cuando tensemos la cinta que comenzará a rozar sobre el tambor apareciendo entre ambos una fuerza de rozamiento proporcional a la fuerza con que nosotros tiramos de la cinta.
