Frenos de tambor: Descripción

Descripción

El freno de tambor es un dispositivo que realiza el frenado del vehículo por fricción. Dicha fricción se produce entre la superficie interior de un cilindro denominado tambor, que gira mecánicamente unido a la rueda, y las zapatas, que permanecen fijas sobre un soporte solidario al chasis del vehículo.

Pese a ser el sistema de frenado por fricción más utilizado durante varias décadas, la implantación actual de los frenos de tambor es reducida, aunque aún sigue equipándose en el eje trasero de algunos turismos de gama baja. Respecto al freno de disco, presenta la ventaja de poseer una mayor superficie de fricción, sin embargo, su diseño dificulta la disipación del calor generado durante la frenada propiciando la aparición de fading con relativa facilidad. Para mejorar la refrigeración del conjunto, algunos tambores se fabrican con aletas en su cara exterior, otorgándoles mayor superficie de contacto con el aire y mayor capacidad de evacuación de calor.

Comparativa de la superficie de fricción y de refrigeración del freno de tambor
Comparativa de la superficie de fricción y de refrigeración del freno de tambor

El conjunto del freno de tambor se compone de:

  • Portafrenos
  • Tambor de freno
  • Zapatas de freno
  • Bombín de freno
  • Resortes de retención
  • Dispositivo de ajuste
  • Actuador del freno de estacionamiento
Despiece del freno de tambor
Despiece del freno de tambor

En posición de reposo, las zapatas se oprimen contra el bombín por acción de los resortes de retención, quedando separadas del tambor con la holgura necesaria para compensar la dilatación de causada por la elevada temperatura alcanzada durante el frenado. Cuando se acciona el pedal de freno, la presión hidráulica generada por la bomba de freno llega hasta el bombín, donde ejerce fuerza contra sus émbolos internos que se desplazan, haciendo pivotar las zapatas sobre su apoyo inferior hasta contactar contra el tambor. La presión hidráulica de accionamiento se transforma de este modo en fuerza que presiona el ferodo de las zapatas contra el tambor, reduciendo la velocidad de la rueda debido a la fricción.

Funcionamiento del freno de tambor
Freno de tambor accionado

Por efecto del rozamiento, la zapata que es desplazada por el bombín en el mismo sentido de giro que la rueda (denominada zapata primaria) es arrastrada y atraída por el movimiento del tambor, produciendo un acuñamiento que aumenta la fuerza de frenado del dispositivo por encima del coeficiente de fricción existente entre estos dos elementos. Dicho efecto se conoce como autorreforzamiento y viene determinado por el sentido de giro del tambor y por el ángulo de ataque de la zapata. De igual manera, la zapata que se desplaza en sentido contrario al giro del tambor (zapata secundaria) es repelida por este y ejerce una fuerza contraria a la expansión del émbolo del bombín de freno, reduciendo su fuerza de frenado. Así pues, la fuerza total del freno de tambor es la suma de la fuerza de frenado producida por ambas zapatas.

Fuerzas que actúan en el freno de tambor
Fuerzas que actúan en el freno de tambor

De esta forma, para una misma presión de accionamiento, la fuerza desarrollada por el freno de tambor depende de los siguientes factores:

  • Diámetro del tambor: un mayor diámetro proporciona un mayor efecto de palanca (par de frenado) sobre el eje de giro de la rueda, realizando una mayor fuerza de frenado. Además, permite instalar en su interior unas zapatas de mayor tamaño con mayor superficie de fricción.
  • Superficie de contacto entre la zapata y el tambor: cuanto mayor sea dicha superficie, mayor fricción se generará durante el contacto de dichos elementos y mayor será la potencia de frenado.
  • Punto de pivote de las zapatas: cuanto más alejado esté el punto de pivote respecto al bombín de freno (punto de accionamiento), mayor será el efecto de palanca del accionamiento de la misma. Este punto también determina el ángulo de ataque de la zapata sobre el tambor, favoreciendo o reduciendo el efecto de autorreforzamiento del freno.
Gif freno de tambor