Frenos de Aire vs Frenos Hidráulicos: ¿Cuál es la Diferencia?

La diferencia principal es el medio de trabajo y cómo falla cada sistema. Los frenos hidráulicos transmiten la presión de su pie a través de fluido incompresible directamente a los cilindros de rueda o pinzas: presiona el pedal, el fluido se mueve, los frenos sujetan. Los frenos de aire son neumáticos. Un compresor accionado por el motor genera una reserva de aire comprimido en tanques, y el pedal de freno (una válvula de pie) simplemente dosifica cuánto de ese aire almacenado llega a las cámaras de freno. La distinción práctica más importante es que los frenos de aire son a prueba de fallos: cuando se pierde la presión de aire, potentes resortes aplican los frenos y detienen el vehículo. Si pierde fluido en un sistema hidráulico, puede terminar con el pedal en el piso y sin que ocurra nada.

Esa única decisión de diseño es la razón por la que todo semirremolque cargado, autobús de transporte y remolque de carretera usa aire, mientras que su camioneta y su auto usan hidráulica.

Cómo transmite cada sistema la fuerza a las ruedas

Los frenos hidráulicos dependen de un circuito cerrado lleno de fluido. El pedal empuja un pistón del cilindro maestro, y como el líquido de frenos no se comprime, esa presión aparece casi instantáneamente en cada pinza. Un servofreno de vacío o hidráulico multiplica el esfuerzo de su pierna para que un conductor pueda generar suficiente fuerza de sujeción con una ligera presión del pedal. Es simple, liviano, rápido y autónomo.

Los frenos de aire funcionan al revés: la fuerza ya está almacenada, y el conductor solo controla la válvula. Un compresor de frenos de aire accionado por correa o engranaje mantiene los depósitos cargados a aproximadamente 120 psi. Al presionar la válvula de pedal, el aire fluye a través de válvulas relé hacia las cámaras de freno, donde un diafragma empuja una varilla, gira un ajustador de holgura y tuerce una leva en S que separa las zapatas contra el tambor. Como el suministro de aire se genera continuamente y se almacena, un sistema de aire puede producir una fuerza de sujeción enorme y repetible sin exigir nada extra a la pierna del conductor. Para ver la cadena completa de componentes, consulte cómo funcionan los sistemas de frenos de aire.

Comparación lado a lado

Por qué los vehículos pesados usan aire

Varios factores llevan a los vehículos comerciales a usar aire en lugar de fluido:

• Estacionamiento y frenado de emergencia a prueba de fallos. Los frenos de resorte se mantienen desactivados por presión de aire. Si una línea se rompe o el sistema pierde presión, los resortes se aplican automáticamente. Un vehículo de 40 toneladas no puede depender de un circuito de fluido que se apaga con una sola fuga.
• Suministro ilimitado. El compresor rellena constantemente los tanques, así que las bajadas largas y las frenadas repetidas no agotan el medio de frenado como puede desvanecerse o hervir el volumen fijo de un sistema de fluido.
• Acoplamiento fácil de remolques. El aire se acopla entre tractor y remolque mediante gladhands y líneas de aire que se conectan y desconectan en segundos. Instalar líneas hidráulicas rígidas a un remolque intercambiable sería poco práctico y peligroso.
• Fuerza de sujeción masiva y constante. La presión de aire almacenada actuando sobre grandes diafragmas de cámara produce la fuerza necesaria para detener ejes totalmente cargados, sin exigir fuerza bruta de pierna al conductor.
• Redundancia. Los camiones usan un sistema de frenos de aire dual con circuitos primario y secundario separados, de modo que una falla en uno deja frenado utilizable en el otro.

Por qué los autos siguen siendo hidráulicos

Los vehículos ligeros simplemente no necesitan todo eso. Las cargas son lo bastante pequeñas para que la presión de fluido más un servofreno de vacío produzcan suficiente fuerza de frenado, y los sistemas hidráulicos son más livianos, económicos y responden instantáneamente sin retraso. No hay remolque que acoplar, no hace falta un compresor funcionando continuamente, y un cilindro maestro hidráulico de doble circuito moderno brinda redundancia adecuada delantera/trasera para la masa involucrada. Agregar un compresor, tanques, secador y una red de válvulas a un sedán añadiría peso y complejidad sin un beneficio real.

Existe un punto intermedio: los frenos aire-sobre-hidráulico usan presión de aire para accionar un cilindro maestro hidráulico, comunes en camiones de servicio medio que quieren el control estilo aire con extremos de rueda hidráulicos.

Ventajas y desventajas a tener en cuenta

Los frenos de aire no están libres de desventajas. Reaccionan una fracción de segundo más lento porque el aire debe viajar por líneas y válvulas antes de que se genere presión en la cámara, por eso el retraso de frenado y los cálculos de distancia de frenado importan en el examen de CDL. El vehículo tampoco liberará los frenos de estacionamiento hasta que el sistema se cargue a aproximadamente 120 psi, así que hay que esperar tras el arranque. Y como el aire comprimido siempre lleva humedad, se acumula agua en los tanques y debe purgarse. Por eso las cuadrillas drenan los tanques y por eso se instala un secador de aire para eliminar la humedad antes de que llegue a los depósitos. Omitirlo invita a la corrosión, el congelamiento de válvulas y bloqueos en invierno.

Los sistemas hidráulicos tienen su propia debilidad: el fluido absorbe agua con el tiempo, reduciendo su punto de ebullición y arriesgando fading bajo calor sostenido. Pero para el ciclo de trabajo de un auto de pasajeros, eso se maneja fácilmente con purgas periódicas de fluido.

Regla general: si el vehículo es lo bastante pesado como para necesitar un CDL, casi con certeza usa frenos de aire, precisamente porque un vehículo pesado no puede permitirse perder todo el frenado por una sola fuga.

Entender con qué sistema está trabajando cambia todo el diagnóstico. En un sistema de aire, la presión baja, la carga lenta o un zumbador de advertencia lo dirigen hacia el compresor, el gobernador o una fuga: comience con sistema de frenos de aire perdiendo presión. En hidráulica está persiguiendo fluido, sellos y servofrenos. Mismo trabajo, detener el vehículo, con una plomería completamente diferente detrás.