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Sistemas Mecánicos Automotrices: Frenos de Tambor

• Los frenos de tambor se utilizan exclusivamente en las ruedas traseras de algunos automóviles y con mayor frecuencia en vehículos industriales.
• Ofrecen una gran superficie de frenado pero disipan el calor generado por la frenada con dificultad.
• Son efectivos en situaciones que no requieren una gran presión de frenado.

Elementos del Freno de Tambor

• Tambor: Gira solidario a la rueda, donde ocurre el rozamiento con las zapatas. Generalmente de hierro fundido, puede tener aletas u orificios para refrigeración y su superficie interior está mecanizada para el acoplamiento de las zapatas.
• Disco porta-freno: Soporte de chapa donde se montan los elementos del freno de tambor.
• Zapatas: Están compuestas por un soporte de acero o aleación ligera en forma de media luna con forros de freno que contactan con el tambor. Tienen la misma forma de media luna que la zapata.
• Forros de zapatas: Compuestos complejos con fibras, cargas minerales, lubricantes, materiales orgánicos y abrasivos. Se utilizan fibras sintéticas y minerales como fibra de vidrio, aramida y lana de roca. Las cargas minerales brindan consistencia mecánica y resistencia a altas temperaturas.
• Actuador hidráulico (bombín de freno): Cilindro con dos pistones que se mueven internamente, cada pistón tiene un retén y un guardapolvos para evitar fugas y suciedad. El muelle mantiene los pistones en contacto continuo con las zapatas. Incluye una tubería de presión y un purgador para expulsar el aire del circuito.

Tipos de Actuadores Hidráulicos

• Dos pistones del mismo diámetro: Los más comunes, reparten la presión de forma equitativa a las dos zapatas.
• Dos pistones de diferente diámetro: Permiten ejercer distinta presión en cada zapata.
• Un solo pistón: Cada actuador de este tipo corresponde a una de las zapatas en sistemas que poseen dos actuadores por rueda.
• Con corrector de frenada incorporado: Limitando la presión a rangos preestablecidos.

Tipos de Freno de Tambor

• Simplex: Las zapatas tienen un punto de apoyo fijo sobre el que giran al ser accionadas. El giro del tambor provoca un enclavamiento en una de las zapatas y un rechazo en la otra, causando diferencia de presión en ambas zapatas.
• Duplex: En este tipo de freno, cada zapata cuenta con un actuador hidráulico que permite el enclavamiento de las zapatas en el tambor, resultando en una presión distribuida en ambas zapatas.
• Twinplex: Similar al anterior pero con los puntos de apoyo de las zapatas en posición flotante, lo que permite un reparto uniforme de la presión en toda la superficie de contacto del tambor con las zapatas.
• Servo y Duo-Servo: Las zapatas se apoyan sobre un sistema de biela que las conecta, proporcionando accionamiento y empuje a la otra zapata, logrando una presión repartida uniformemente sobre la superficie de contacto de la zapata con el tambor.

Fuerza de Frenado

• Depende del coeficiente de rozamiento entre el tambor y los forros de las zapatas (μ: 0.3 a 0.6). El diseño del freno de tambor se proyecta para maximizar la fuerza de rozamiento.
• La fuerza de frenado real (Ff) es la resultante de la fuerza de frenado primaria y el coeficiente de acoplamiento (K): Ffr = Ff · K · μ.