Artículos etiquetados como Frenos del coche

Frenada teórica y frenada real

Brake

El otro día leí un interesante artículo en la revista Motociclismo en el que después de hacer una comparativa entre motocicletas equipadas con ABS, utilizaban los datos recogidos para comparar los datos teóricos obtenidos en una frenada a 100 kilómetros por hora (distancia recorrida entre el punto de accionamiento de frenos y punto de detección de la motocicleta) con la distancia real recorrida si nos encontramos un obstáculo desde que lo vemos hasta que podemos detener la motocicleta.

De esta forma, asombra comprobar que la distancia teórica recorrida por la moto es de unos 41 metros mientras que la real a esa misma velocidad se va hasta los 71,6 metros pero, ¿que otros factores influyen en la distancia de detección? Vamos a verlos. Leer más…

Pisa el freno (y 8): Ayudas electrónicas, ABS y ESP

Si este vehículo contara con ESP, no necesitaría aplicar correcciones manuales para solventar este sobreviraje

Como lo prometido es deuda, para terminar esta larga serie de artículos sobre la frenada vamos a tratar los modernos sistemas electrónicos que accionan, o desactivan, automáticamente los frenos para ayudarnos a controlar el vehículo. En concreto, de todas las siglas que hay, nos centraremos en dos: el ABS y el ESP.

En realidad, pese a que a menudo se cobran como si fueran extras separados, ambos sistemas comparten la mayor parte de su infraestructura. Desde este punto de vista, el ESP se puede considerar una mera extensión del ABS. En cualquier caso, como su finalidad es distinta aunque complementaria, nosotros los seguiremos tratando como sistemas independientes.

El ABS debe sus siglas a Anti-lock Braking System, algo así como sistema de frenado anti-bloqueo. Es decir, un sistema que evita que las ruedas del vehículo dejen de girar a la misma velocidad que el coche durante una frenada brusca. ¿Por qué es beneficioso que no se bloqueen las ruedas? Veámoslo.

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Pisa el freno (7): Otros tipos de freno; motor, electromagnético y regenerativo

Freno regenerativo usando en un coche de Fórmula 1, conocido como KERS

Estamos llegando ya al final del paseo por el mundo del freno. Hasta ahora siempre hemos hablado de frenos mecánicos, en que la fuerza que nuestro pie aplica sobre el pedal se utiliza para generar fricción entre una pieza que gira solidaria a las ruedas, y otra que está fija en la carrocería. Pero no siempre es así, y hoy veremos unos cuantos ejemplos.

En general, podemos decir que cualquier fenómeno que se oponga al movimiento del coche puede ser considerado un freno. Independientemente de que ello se produzca a voluntad del conductor, o no.

Como decíamos al principio de este serial, el hecho que las ruedas sean redondas hace que la fricción con el suelo no se oponga al movimiento. Por eso, siempre se dice que la rueda es uno de los mayores inventos de la humanidad. Sin embargo, hay muchas otras fuentes de fricción que siguen estando ahí, y siguen frenando el movimiento.

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Pisa el freno (6): Energía, fading y por qué los discos son mejores

Freno de disco

Llevamos ya un montón de días charlando sobre los frenos, y hasta el momento siempre hemos de fuerzas de fricción, fuerzas de frenado, etc. Pero como ya os he explicado alguna vez, en Física, todo lo que se puede explicar en términos de fuerzas, también se puede explicar usando la energía.

Por decirlo de alguna manera, «fuerzas» y «energías» son dos lenguajes diferentes. Siempre podemos traducir de uno a otro; ambos lenguajes, por si sólos, son capaces de explicar todos los fenómenos mecánicos. Pero a veces, como en los idiomas humanos, uno de ellos tiene la palabra justa para describir algo, lo que hace que sea más adecuado para explicar un fenómeno concreto.

Es decir, a veces es más fácil hablar de fuerzas. Otras veces es mejor en términos de energías. Para aprovecharnos de ello, muchas veces los físicos mezclamos ambos lenguajes, hacemos una especie de spanglish. Lo hacemos porque traducir entre ambos lenguajes es muy sencillo: una fuerza, que provoca un cambio en el valor de la velocidad, no es más que energía transmitiéndose de un cuerpo a otro.

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Pisa el freno (5): Multiplicación de la fuerza, el servofreno de vacío

Imágen de un servofreno

En el anterior episodio explicamos el sistema hidráulico que la práctica totalidad de los vehículos modernos utilizan para transmitir la fuerza que nosotros, humildes conductores, aplicamos sobre el pedal hasta los frenos.

Pero como somos eso, humildes humanos, la fuerza que podemos aplicar es limitada. Además, nos es muy incómodo tener que hacer mucha fuerza a menudo. Y, por lo tanto, la capacidad de frenado de nuestro vehículo, por muy buenas que las superficies de fricción, siempre estará limitada por el factor humano. Por este motivo, es bueno contar con sistema de multiplicación de la fuerza neumática que llega a los frenos.

Sin duda, existen muchos dispositivos que nos ayudan a multiplicar la fuerza de frenado. Y con el avance de la ciencia y la técnica, cada vez tendremos más, y mejores. Pero sin duda, el primer dispositivo que a todos nos viene a la cabeza es el servofreno de vacío.

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Pisa el freno (4): Transmisión de la fuerza

Cable Bowden en el sistema de admisión de un vehículo (accionado por el acelerador)

Continuamos nuestro viaje turístico por el mundo del frenado. En nuestra anterior parada (nunca mejor dicho) vimos los diferentes mecanismos por los que puede actuar un freno.

Vimos que, pese a que los detalles concretos en cada caso varían, este tipo de sistemas de reducción de velocidad se basan en aplicar fricción mecánica entre algo que gira solidariamente con las ruedas, y una pieza fija en la carrocería (dejaremos para más adelante un breve resumen sobre sistemas de frenado que no son mecánicos).

En general, la fuerza de fricción entre dos cuerpos sólidos aparece siempre que sus superficies estén en contacto y se desplazan la una sobre la otra (también existe una fricción estática entre dos superficies en contacto sin movimiento relativo, pero que intentan ponerse en movimiento; sin embargo, ese es un fenómeno algo distinto que no nos importa hoy).

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Pisa el freno (3): Tipos de freno

Carruaje con freno de piedra

Hasta ahora hemos repasado los motivos que obligan a los constructores de vehículos a incluir sistemas de frenado, y hemos deducido que la mayoría de dichos sistemas se basan en la fuerza de fricción entre dos piezas, una que gira solidariamente a las ruedas y otra que permanece fija en la carrocería (aunque en un artículo próximo veremos una excepción a esta regla). Este sencillo concepto se puede aplicar de muchas formas, hoy veremos las más importantes.

Lo primero que se nos puede ocurrir es una pieza que se mueva a voluntad del conductor hasta tocar directamente la rueda. Podemos ver en aplicación esta idea en la imagen que encabeza este artículo. En cada una de las ruedas del carruaje podemos apreciar sendos bloques de piedra montados sobre una estructura que, accionando una simple palanca, permite hacer rozar los bloques directamente sobre las bandas de rodadura.

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Pisa el freno (2): Principios básicos

Disco de freno cerámico

Ahora que ya estamos convencidos de que el control seguro de todo vehículo en movimiento implica la necesidad de poder disminuir dicho movimiento en el momento deseado, podemos empezar a repasar los principios Físicos en que basan todos los sistemas de frenado. En este sentido, la ley de la inercia es clara. La única forma de que algo disminuya su velocidad es que un agente externo aplique una fuerza en dirección contraria al dsplazamiento.

Como ya dije en la primera entrega, esto es una irónica paradoja. Con todo el esfuerzo que nos costó poder disminuir la resistencia del entorno para hacer viable y soportable el transporte de larga distancia, sobre todo hasta el invento de la rueda, ahora necesitamos una forma de recuperar dicha resistencia.

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Pisa el freno (1): ¿Por qué es necesario?

Frenos

Si a un niño, o a cualquier persona que no haya tenido contacto con el conocimiento científico de los últimos 400 años, le preguntáis por qué una pelota chutada se detiene unos cuantos metros más allá, probablemente responda algo del estilo «porque se le acaba la fuerza que le hemos dado».

Desde que nos lo explicó un tal Galileo, sabemos que la historia no va exactamente así. La pelota se detiene porque aparecen fuerzas de fricción que tienden a disminuir el movimiento relativo de la pelota con respecto a su entorno. Pero si no existiera dicho entorno (por ejemplo, en el vacío), el movimiento se imprima a cualquier objeto permanecerá constante e inalterado.

Es decir, a los diferentes objetos no se les acaba el movimiento por que sí, sino por culpa del rozamiento. Aunque, en realidad, no es que el niño sea un poco cortito al pensar de esa forma; durante muchos años reinó la teoría aristotélica, según la cual todos los cuerpos no sometidos a una fuerza externa tienden a volver a su estado natural de reposo.

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BMW estrena los tests con frenada previa al impacto

Crash Test de un BMW serie 5

Cuando miramos un *crash test de EuroNCAP* sabemos que estamos presenciando cuál es el comportamiento del vehículo en un choque a 64Km/h y, sobre todo, cuál es el nivel de protección que ofrecen los elementos de *seguridad pasiva* con que cuenta. Sin embargo, hasta ahora no se habían evaluado en esta prueba algunos sistemas de *seguridad activa* básicos como *los frenos*, algo que ya se ha probado con un modelo de la alemana BMW: el 530d.

¿Tiene lógica emplear los frenos a la hora de establecer el nivel de protección que ofrece un vehículo? Depende de cómo se mire. Si el criterio es explorar las posibilidades de la *seguridad pasiva*, es necesario probar el vehículo en las peores condiciones posibles, es decir cuando no se frena. Sin embargo, por esta regla de 3 los crash tests no se deberían realizar precisamente *a 64Km/h*. ¿Por qué se ponen en práctica a esta velocidad? En principio, porque se considera que el conductor habrá frenado antes de colisionar. Ah, pero ahí es donde la cosa se pone interesante: ¿frenará el coche?

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