La mayoría de nosotros probablemente sepamos cómo funcionan los frenos de disco. Pero ¿qué hay de los frenos de tambor? El funcionamiento de estas piezas más humildes es casi con total seguridad algo menos conocido, algo a lo que no ha ayudado el hecho de que su uso en vehículos haya disminuido a lo largo de los años (llevan usándose desde 1902), relegados a instalarse en los coches más pequeños y con motorizaciones modestas.
En caso de que tu modelo los equipe, siempre es en las ruedas traseras, con frenos de disco en la parte delantera, dado que en esa ubicación tan solo se tienen que hacer cargo del 25-30 % de toda la potencia de frenado. Los frenos de tambor tienen más componentes, pero también son más baratos de fabricar, e incluso aportan ciertas ventajas en los vehículos eléctricos. Para comprender este tipo de freno en detalle, primero debemos tener un conocimiento sobre sus diversas partes y su función.
Piezas de los frenos de tambor
El freno de tambor puede parecer complicado y puede ser bastante intimidante cuando abres uno. Sin embargo, una vez le encuentras la razón de ser a cada componente, entender cómo funciona no resulta tan difícil. Estas son las partes principales de las que se compone un freno de tambor:
- Tambor: es la pieza móvil que cubre todas las entrañas del sistema de frenado y queda anclado a la rueda. A menudo está hecho de hierro fundido y es resistente al calor y al desgaste. Esto es lo que ve al mirar un freno de tambor montado, y es el componente sobre el cual se aplica la fuerza de frenado para desacelerar o detener el vehículo.
- Zapatas: se utiliza como superficie para presionar la cara interna del tambor y crear la fricción necesaria para detener el vehículo. Están formadas por materiales de compuestos orgánicos o metálicos (acero) que entran en contacto con el tambor y se desgastan con el uso. Cada uno de ellos contiene dos zapatas: la principal, más cerca de la parte delantera del vehículo, y la secundaria, encargada de la zaga. Según el tipo y la marca, pueden ser intercambiables.
- Bombín hidráulico: gracias al líquido de frenos, se ejerce una presión que hace que los pistones mantengan las zapatas de freno a una distancia constante del tambor, ya sea para presionarlas contra la pared del mismo o retraerlas, incluso cuando el revestimiento se desgasta. Está conectado a un cilindro maestro que contiene un pistón que se mueve hacia afuera cuando se ejerce fuerza sobre el pedal del freno y fuerza la zapata hacia la superficie interna del tambor.
- Muelles de retorno: se encargan de retraer las zapatas después de pisar el freno. Hay dos: uno para la zapata primaria y otro para la zapata secundaria. Deben tener la suficiente fuerza como para realizar su misión, pero no demasiada para obstaculizar la frenada.
- Mecanismo de ajuste: mantiene el espacio mínimo entre la zapata y el tambor para que no entren en contacto cuando no se pisa el pedal. En el caso de que las primeras se desgasten y el espacio entre ellas y el tambor aumente, se puede ajustar nuevamente para mantener el espacio en el interior. Una vez ajustado, conserva el mismo hueco por sí solo.
- Plato: es la pieza donde se fijan los componentes internos del freno de tambor: los bombines, los muelles, el mecanismo de ajuste y las zapatas.
Tipos de freno de tambor
- Simplex: son los más sencillos, pues sólo tienen un bombín de doble pistón que aprieta ambas zapatas contra el tambor. Dicho bombín en los tambores simplex está situado en la parte superior de las zapatas, mientras que en la parte inferior están los apoyos. En estos sistemas la frenada no es tan efectiva por la forma desigual con la que hacen fuerza las zapatas.
- Dúplex: aquí ya aparecen dos bombines de émbolo único, que van en la parte superior y otro en la parte inferior del tambor. Cada bombín mueve solamente una zapata y ambos ejercen fuerza en sentido contrario al giro del tambor, por lo que la frenada es más efectiva.
- Twinplex: similares a los anteriores, pero sumando bombines de doble pistón para mover ambas zapatas. También presentan un apoyo flotante en vez del punto fijo. De esa forma las zapatas ejercen fuerza por toda la superficie simultáneamente y siguen siendo primarias aunque cambie el sentido de giro (en las dúplex pasaría de primaría a secundaria).
- Duo-servo: como en el simplex, aparece un bombín de pistón doble situado en la parte superior, mientras que en la inferior hay una bieleta de accionamiento. De este modo, el bombín mueve la zapata primaria y esa empuja a la secundaria a través de la bieleta. De esa forma hace que también se vuelva primaria y que consigue una mayor efectividad en la primaria. También funciona del mismo como si cambia el sentido del giro.
Funcionamiento de los frenos de tambor
Los frenos de tambor funcionan según el mismo principio que los frenos de disco: dos elementos que actúan como componentes de fricción (zapatas) y un pistón que las empuja contra un área que gira de forma solidaria a la rueda (tambor) gracias a un circuito hidráulico. Pero también tiene un mecanismo de ajuste, el del freno de estacionamiento y muchos muelles. Cuando pisas el pedal del freno, el pistón empuja las zapatas contra el tambor. Eso es sencillo, pero ¿por qué necesitamos todos esos muelles? Aquí es donde se vuelve un poco más complicado.
Muchos frenos de tambor se activan automáticamente. Es decir, cuando las zapatas contactan con la superficie metálica, se produce una especie de acción de acuñamiento que tiene el efecto de presionar las zapatas con más fuerza. Esa fuerza de frenado adicional permite utilizar un pistón más pequeño que los frenos de disco, pero las zapatas deben separarse de la superficie cuando se suelta el pedal. Esta es la razón de estar de los muelles recuperadores, ayudando a mantenerlas en su lugar y devolverlas a su posición de reposo tras cumplir con su función.
Para que funcionen correctamente, las zapatas deben permanecer cerca del tambor sin tocarlo. Si se alejan demasiado (a medida que las zapatas se desgastan, por ejemplo), el pistón requerirá más líquido para recorrer esa distancia y el pedal del freno se hundirá más cuando apliques los frenos. Es por eso por lo que la mayoría de estos sistemas tienen un mecanismo deajuste automático. Algunos coches equipan uno que se activa al aplicar el freno de mano, y puede desajustarse si no se usa durante largos períodos de tiempo; hay que moverlo con cierta periodicidad.
El freno de mano ha de ser accionado por una fuente de energía diferente a la del sistema de frenado primario. El diseño del tambor permite un mecanismo de accionamiento por un sencillo cable desde la propia palanca, tirador o pedal, dependiendo del modelo. Cuando este se acciona, el cable tira de una palanca que separa las dos zapatas del núcleo del tambor. En posición de reposo, las zapatas se oprimen contra el bombín motivadas por los muelles de retención, con el espacio necesario para compensar la dilatación del calor que se produce en las frenadas.
Y mencionando este último aspecto, los tambores tampoco son excelentes en lo que respecta a la gestión de altas temperaturas: con todos los componentes dentro de una estructura metálica, el calor acumulado no tiene adónde ir. Un aumento de la temperatura significa una reducción en la fricción, lo que hace que los frenos sean menos efectivos. Tampoco funcionarán de la forma más indicada si están empapados de agua en su interior. Esto se debe a que el agua tarda más en salir de la estructura y se encarga de reducir la fricción entre las zapatas y el propio tambor.
Mantenimiento de los frenos de tambor
Al ser más complejos que los frenos de disco, sí que requieren algo más de mantenimiento en lo que a la inversión de tiempo se refiere, porque como tal, no son componentes que necesiten de muchos cuidados. Lo más común requerido para los frenos de tambor es cambiar las zapatas. Algunos tienen un orificio de inspección en la parte posterior, donde se puede ver cuánto material queda. Estas deben reemplazarse cuando el material de fricción esté por debajo de los 1,6 milímetros de la placa de apoyo.
Al igual que en los discos, en los tambores puede existir una superficie de frenado irregular si se usa una zapata de freno desgastada durante demasiado tiempo; los remaches que sujetan el material de fricción a la placa pueden desgastar algunas ranuras en el interior. A veces, un tambor con graves marcas puede repararse. Dado que la superficie de contacto es el interior del tambor, a medida que lija, el diámetro aumenta. Y en cuanto al precio de cambiar unos tambores, cada uno puede costar entre 50 y 100 euros, aunque depende del tamaño y modelo.
Duración de los frenos de tambor
La carcasa de los frenos de tambor está diseñada para durar entre 250.000 y 300.000 kilómetros en condiciones normales, antes de que la fricción haga que su diámetro interior aumente lo suficiente como para afectar el contacto con las zapatas. Por lo general, estás últimas sí pueden recorrer alrededor de 60.000 kilómetros antes de que se desgasten y necesiten un reemplazo. Aparte de sustituir las piezas gastadas y asegurarse de tener la cantidad adecuada de líquido de frenos, se requiere poco mantenimiento adicional.
Ventajas y desventajas de los frenos de tambor
Ventajas:
- Son más baratos de fabricar que los frenos de disco.
- Las pastillas de fricción de los tambores tienen más superficie y duran más que las pinzas de los discos.
- A diferencia de los frenos de disco, tienen una capacidad de “autoenergización” donde aprovecha su geometría para aumentar la potencia de frenado sin aumentar la presión.
- La frecuencia de mantenimiento ligeramente inferior por su mejor resistencia a la corrosión.
Desventajas:
- No son tan buenos como los frenos de disco en la gestión de altas temperaturas.
- No funcionan correctamente si están mojados en su interior.
- El mantenimiento requiere más tiempo en comparación con los frenos de disco.
- El revestimiento de amianto de la zapata de freno es perjudicial para los seres humanos.