Automovilismo - Frenos: 100 años de progreso

	El freno de disco Porche está ventilado y tiene perforaciones para su enfrenamiento. Unas costillas de refuerzo impiden que las pinzas, a causa de la alta presión hidráulica, se flexionen. Este tipo de freno desacelera a los autos de carreras desde una velocidad de 370 kph (230 mph) a sólo 48 kph (30 mph), en las competencias de resistencia de 24 horas
Por Mort Schultz
Ilustraciones por Pat Ruggero y George Retseck

Un cable de acero envuelto alrededor de una tambora en la rueda trasera constituía el sistema de enfrenamiento del Damíer de 1899. Este sistema data de los tiempos de los conductores de carruajes romanos, quienes usaban cadenas. Los autos fabricados a principios de este siglo usaban frenos externos que funcionaban de esta forma, bien en las ruedas traseras solamente, en el eje de mando o en ambos elementos

En el año 1902, en un camino sin pavimentar de la ciudad de Nueva York (lo que es hoy Riverside Drive), tuvo lugar una importante prueba sobre el sistema de frenos. Ransom E. Olds se decidió a comparar un nuevo sistema de frenos con el de tambora interna de un automóvil Victoria y con el freno de un coche tirado por cuatro caballos. Su vehículo, Oldsmobile, tenla un sistema de freno de una sola banda de acero Inoxidable flexible, envuelta alrededor de una tambora en el eje trasero. Al aplicarse el pedal de los frenos, la banda se contraía y sujetaba la tambora.

Olds iba a participar con su auto en el concurso Blue Ribbon, una carrera de 160 km (100millas) que tendría lugar en el mes de agosto siguiente, y quería estar seguro de que su sistema de frenos externos podrá competir favorablemente con el diseño de tambora interna y con el freno aplicado sobre la rueda de los coches tirados por caballos -éste consistía en una almohadilla que se aplicaba a la rueda de caucho macizo con una palanca larga-. Aunque este freno desgastaba con rapidez la capa de rodamiento de caucho sólido, se usaba mucho en los coches tirados por caballos y en muchos de los primeros automóviles.
Desde una velocidad de 22.5 kph (14 mph), considerada como rápida en aquel entonces, el Oldsmobile se detuvo a una distancia de 6.5 m (21.5 pies), el Victoria a una distancia de 11.27 m (37 pies) y los caballos, que no llegaron a correr a 22.5 kph; pero carecían de un freno de motor que los ayudase, se detuvieron a una distancia de 23.6 m (77.5 pies).
El Oldsmobile logro ganar dos de las nueve cintas azules otorgadas durante esa competencia. El sistema de frenos del automóvil causó una impresión tan favorable entre los otros fabricantes que, para el año de 1903, la mayoría de ellos adoptó su uso. En el año de 1904 casi todos los fabricantes de automóviles estaban construyendo vehículos con un freno externo en cada rueda trasera.

El Cadillac Ocho de 1915 empleaba zapatas de expansión internas y bandas de contracción externas, que actuaban sobre una misma tambora. Este sistema se empleaba en las ruedas traseras

En este diseño del año 1908 los forros no se empleaban materiales débiles, pues tanto las tamboras como las zapatas de hacían de metal

Casi a la vez, el freno externo dio pruebas de tener graves problemas al ser sometido a un uso diario. En las colinas; por ejemplo, el freno se desenvolvía y se echaba a perder después de unos cuantos segundos. Un conductor que tuviese la mala suerte de quedarse varado en mitad de una pendiente, se vera obligado a dejar que su vehículo rodase hacia atrás.
Por esta razón, las calzas o cuñas constituían artículos muy importantes que debían llevar consigo todos los vehículos Era común ver a un pasajero apresurándose a salir del interior de un automóvil con calzas de madera en las manos para así inmovilizar las ruedas.

El freno también tenía gran desventaja. El mismo carecía de protección contra la tierra, por lo que sus bandas y tamboras no tardaban en desgastarse. Era normal una reparación de los frenos cada 322 a 485 km (200 a 300 millas).
El desarrollo del freno interno eliminó los problemas relacionados con el freno externo. Mientras las zapatas de los frenos permanecieran bajo presión, quedaban aplicadas contra las tamboras para impedir que el auto rodara hacía atrás en pendientes. Y, como los componentes de los frenos se encontraban dentro de las tamboras, protegidas de la tierra, los conductores podían efectuar recorridos de más de 1,600 km (1,000 millas) entre un reacondicionamiento y otro de los frenos.
El freno de tambora, como se le conoce ahora, se impuso en los Estados Unidos. En Europa, particularmente en Gran Bretaña, tuvo que compartir el mercado con los frenos de discos. Estos se convirtieron casi en equipo de norma en los autos europeos durante la década de 1950, aproximadamente 25 años antes de que fueran adoptados por los fabricantes norteamericanos, en el año 1973.
Esto resulta irónico, debido a que el freno de disco de tipo de puntos fue un invento norteamericano. En 1898, Elmer Ambrose Sperry, de Cleveland, diseñó un auto eléctrico con frenos de discos en las ruedas delanteras.

Con unos torniquetes se ajustaban los frenos externos y los frenos internos se calibraban acortando unas varillas o tambíen unos cables.

Creó un disco grande como parte integrante de la maza de cada rueda. Empleó electroimanes para presionar discos más pequeños (forrados con un material de fricción) contra unos puntos en el disco giratorio, para conseguir que las ruedas se detuvieran. Unos resortes hacían que los discos de puntos se retrajeran al interrumpirse la corriente.
Mientras tanto, en Gran Bretaña, se expidió una patente en 1902 a F.W. Lanchester para un sistema de frenos de disco de tipo de puntos no eléctricos, el que funcionaba de acuerdo con un principio muy similar al que tenemos hoy. El problema mayor que encontró Lanchester fue el relacionado con los ruidos. El contacto de metal con metal entre los forros de cobre y el disco de metal producía un intenso chirrido que resultaba sumamente molesto para todo el mundo.

Este problema se solucionó en 1907, cuando a Herbert Frood, otro inglés, se le ocurrió la idea de forrar las almohadillas con asbesto. El nuevo material fue adoptado rápidamente por los fabricantes de automóviles para usarlo tanto en los frenos de discos como en los de tambora. Los forros de asbesto también tenían una duración mucho mayor que la de otros materiales de fricción. Había aparecido el freno de los 16,000 km (10,000 millas).
Al mejorarse los caminos y al comenzar los autos acorrer a altas velocidades, los fabricantes reconocieron la necesidad de contar con una fuerza de enfrenamiento aún mayor. Una solución para este problema se hizo aparente durante la Carrera Elgin Road Race de 1915. Un auto Duesenberg pudo alcanzar una velocidad de 128 kph (80 mph) en las rectas, para luego desacelerar y poder dar vueltas por curvas cerradas. El secreto de esta extraordinaria fuerza de enfrenamiento del auto Duesenberg radicaba simplemente en el uso de un freno interno en cada rueda delantera, así como en cada rueda trasera.

Los sistemas hidráulicos modernos se dividen entre la parte trasera y la parte delantera. Si se produce una filtración en un circuito, el otro todavia puede detener el auto. En el sistema Volvo (semuestra aquí) se emplean dos conductos para los frenos delanteros, a fin de que los tras frenos funcionen todo el tiempo. El Hudson de 1936 usó el primer sistema doble: frenos hidráulicos con auxiliar mecánico

Los discos para frenos de autos de carrera Airhart usaban unos pistones que trasferían de forma uniforme la presión a las almohadillas.

En el año 1918, un joven inventor, Malcolm Lougheed (quien posteriormente cambió la escritura de su nombre por la de Lockheed), aplicó fuerza hidráulica al sistema de frenos. Empleó cilindros y tubos para trasmitir la presión de un liquido contra las zapatas de los frenos, a fin de empujar éstas contra las tamboras. En 1921 apareció el primer auto de pasajeros equipado con frenos hidráulicos en las cuatro ruedas: el Duesenberg Modelo A.

Pero el sistema hidráulico no fue adoptado de inmediato por todos los fabricantes de automóviles. Diez años después de aparecer el Duesenberg Modelo A, en 1931, sólo los modelos Chrysler, Dodge, Desoto, Plymouth, Auburn, Franklin, Reo y Granham tenfan frenos hidráulicos. Todos los otros vehículos todavía tenían frenos mecánicos activados por cables. De hecho, no fue hasta 1939 que la Ford finalmente los adoptó, convirtiéndose en el último fabricante de importancia en emplear frenos hidráulicos.
El sistema básico de frenos que utilizamos hoy ya era cosa común en 1921, cuando tambíen comenzó a usarse en un refinamiento que muchos consideran como algo contemporáneo: los frenos motrices.
Los frenos motrices, técnicamente, datan del año de 1903, cuando un auto llamado Tincher empleó frenos de aire. Pero el primer automóvil en equiparse con un reforzador motriz activado por el vacío, similar a los que tenemos en la actualidad, fue el Pierce-Arrow de 1928. Empleaba el vacío del múltiple de admisión para reducir el esfuerzo físico requerido para aplicar los frenos. Hasta la fecha, los reforzado res de vacío tienen un diseño similar.
Este año se ha producido la primera desviación de importancia con respecto a los sistemas motrices de vacío. Algunos autos GM de 1985 están empleando un reforzador eléctrico de los frenos que es más pequeño y liviano que el reforzador de vacío convencional, creando así un sistema de frenos totalmente hidráulico. Algunos automóviles con frenos de tipo anticierre también emplean sistemas totalmente hidráulicos.
El primer automóvil que salió con frenos de ajuste automático fue el Cole de 1925. El prototipo de los sistemas actuales apareció en el Studebaker de 1946. El mecanismo, creado por la Wagner Electric Co., consistía en una cuña de ajuste que era regulada para mover un pasador y una palanca contra el muelle: esto forzaba la cuña de ajuste contra las zapatas de los frenos, las cuales se expandían para mantener los forros separados de las tamboras una cierta distancia, la cual se determinaba de antemano.
En cuanto a las unidades anticierre (contra patinazos) que se están usando en los Estados Unidos, se trata de algo ya conocido desde hace bastante tiempo. El primer sistema de frenos contra patinazos de resultados prácticos, llamados Maxaret, fue desarrollado en 1958 por los Laboratorios Road Research de Gran Bretaña y se aplicaron por primera vez al sedán deportivo Jensen FF en 1966.
Tres años después, en 1969, se equipó un Lincoln Continental Mark III con una unidad antitrabas Auto-Linear desarrollada por la Kelsey-Hayes. Unos sensores en las ruedas traseras transmitían señales a una computadora que funcionaba con transistores y que se hallaba colocada detrás de la guantera. La computadora controlaba una válvula activada por el vacío en el conducto trasero de los frenos, para modular la presión trasmitida a los frenos traseros cuando los sensores le indicaban a la computadora que los frenos se estaban trabando.
Los altos costos y algunos problemas técnicos no permitieron comercializar esta unidad. Pero en la actualidad existen versiones mejoradas que impiden que las cuatro ruedas de un vehículo patinen, las que se han instalado en modelos Lincoln, Mercedes y algunos otros automóviles que se están vendiendo sólo en Europa.
No obstante la computarización de los frenos, hay que hacer cierta advertencia sobre el uso de los frenos que resulta tan útil hoy como lo fue en 1909, cuando apareció por primera vez en "The American Cyclopedia of the Automobile":
"Un buen consejo en medio del tránsito consiste en usar al mínimo los frenos. La tensión que experimentan el conductor y los pasajeros de un vehículo llega a convertirse en nerviosismo intenso, cuando un conductor se ve obligado a aplicar violentamente los frenos, de manera continua, cada vez que el vehículo que marcha delante de él altera en lo más mínimo su dirección o reduce la velocidad".
y esto ocurrirá siempre.

Fuente: Revista Mecánica Popular - Volumen 38 - Octubre de 1985 - Número 10