El freno de aire, propio de camiones, tractoras, autobuses y semirremolques, seca el aire del compresor, lo guarda en calderines y lo envía a los pulmones de freno al pisar el pedal. El pedal no transmite fuerza: gobierna la válvula de pedal, y la presión crece con su recorrido. El freno de estacionamiento actúa por muelle, se libera con aire y se aplica solo si cae la presión.
En resumen:
- El recorrido del aire empieza en el compresor y termina en el pulmón de freno: por el camino se seca, se reparte en circuitos, se almacena en calderines y se controla con válvulas.
- El freno de servicio funciona con al menos dos circuitos independientes; si uno pierde aire, el otro sigue frenando.
- El freno de estacionamiento por muelle frena por sí solo cuando la presión del sistema cae por debajo de cierto valor.
- El semirremolque se frena mediante la línea de alimentación roja y la de mando amarilla; si se rompe la de alimentación, el semirremolque frena automáticamente.
¿Qué es el freno de aire de un camión y cómo funciona?
El freno de aire obtiene la fuerza de frenado no del pie del conductor, sino del aire comprimido almacenado en los calderines. La membrana del pulmón de freno convierte esa presión en fuerza sobre el vástago; la fuerza es el producto de la presión por la superficie de la membrana.
En el freno de tambor, esa fuerza se multiplica además por el efecto de palanca del regulador de holgura (palanca de reglaje) que une el vástago con el árbol de levas. Así se consigue la fuerza necesaria para detener un vehículo pesado sin que el conductor tenga que hacer un gran esfuerzo.
Al soltar el pedal, el aire del cilindro se descarga a la atmósfera por la válvula de pedal o por la válvula relé situada cerca del cilindro; el siseo que se oye al soltar el freno es esa descarga. En el freno de estacionamiento la lógica es la contraria: el potente muelle del cilindro de muelle aplica el freno, y el aire comprime el muelle para mantener el freno liberado.
Este principio es el mismo en el camión rígido, la cabeza tractora, el semirremolque y el autobús; cambian el número de circuitos, la disposición de las válvulas y la electrónica. Algunos camiones ligeros y medios llevan freno hidráulico o aire-hidráulico (un sistema que se acciona con aire y aplica los frenos con presión hidráulica). Este artículo trata el sistema totalmente neumático.
Componentes del freno de aire: ¿cómo llega el aire del compresor a la rueda?
El aire comprimido pasa por cuatro etapas antes de llegar al pulmón de freno: generación y tratamiento, distribución y almacenamiento, mando y actuación.
Recorrido del aire: compresor → secador / unidad de tratamiento de aire → válvula de protección de cuatro circuitos → calderines de cada circuito → válvula de pedal y válvula de freno de mano → válvula relé / modulador ABS → pulmón de freno → freno de tambor o de disco
1. Generación y tratamiento del aire
El compresor de aire es la bomba de émbolos que recibe el movimiento del motor mediante engranajes o correa y produce todo el aire comprimido del sistema; al elegir el compresor de aire y sus piezas, también deben coincidir el tipo de accionamiento, de refrigeración y de lubricación.
El regulador es la válvula que pone el compresor en fase de carga o de marcha en vacío según la presión: cuando el sistema alcanza la presión de corte (el límite superior en el que se detiene la carga), el compresor pasa a marcha en vacío y, cuando la presión baja, vuelve a cargar.
Si el tiempo de llenado se alarga o aparece aceite en el circuito, los puntos que hay que revisar se explican en cuándo cambiar el kit de reparación del compresor.
El secador retiene con un cartucho sustituible la mayor parte del agua y de los restos líquidos del aire que llega del compresor; el aire seco reduce el riesgo de que las tuberías se congelen con frío. En muchos vehículos nuevos, el secador, la regulación de presión y la protección de circuitos se reúnen en una sola carcasa; esa unidad se llama unidad de tratamiento de aire (APU). La función del cartucho y cuándo cambiarlo se tratan en para qué sirve el secador de aire y cómo se mantiene.
2. Distribución y almacenamiento
El aire seco llega a los calderines pasando por la válvula de protección de cuatro circuitos, que separa los circuitos entre sí. Los circuitos del freno de servicio tienen calderines propios; el freno de estacionamiento, la alimentación del semirremolque y los consumidores auxiliares se alimentan, según el vehículo, de un calderín aparte o directamente de la válvula.
Los calderines guardan aire suficiente para varios frenados cuando el motor está parado o el compresor falla. El agua que se acumula en el fondo se expulsa con el grifo de purga o con la válvula de purga automática.
3. Mando
La válvula de pedal de freno es una válvula de dos circuitos, con dos secciones alimentadas cada una desde su propio calderín, que da a los circuitos una presión proporcional al recorrido del pedal. La válvula de freno de mano descarga el aire de los cilindros de muelle y así aplica el freno de estacionamiento.
En los vehículos largos, la distancia entre la válvula de pedal y los cilindros traseros retrasa la respuesta; por eso los ejes traseros llevan válvula relé. La válvula relé, con una pequeña señal de mando procedente de la válvula de pedal, llena rápidamente los cilindros con aire de un calderín cercano y, al soltar el pedal, descarga el aire con rapidez. En los vehículos con ABS, el modulador ABS, situado antes del cilindro, ajusta por mando electrónico la presión de la rueda que tiende a bloquearse.
4. Actuación: pulmón de freno y freno de la rueda
Los pulmones (cilindros) de freno son cilindros neumáticos que transforman el aire comprimido, casi siempre mediante una membrana, en fuerza sobre el vástago; en los ejes traseros suele montarse un cilindro de muelle (combinado), que añade a la sección de servicio una sección de muelle. No deben confundirse con el cilindro hidráulico de rueda de un turismo. En el freno de tambor más habitual, el vástago gira la palanca de reglaje y la leva en S, y la leva presiona las zapatas contra el tambor.
En el freno de disco, el cilindro empuja la palanca de la pinza; la estructura y las averías de la pinza se explican en la pinza de freno de disco de aire. Qué eje lleva disco o tambor, y cilindro de membrana o de muelle, depende del vehículo y de su equipamiento.
¿Por qué los circuitos de freno están separados? Servicio, estacionamiento y auxiliares
Los circuitos de freno se separan para que una sola fuga no deje sin efecto todos los frenos. El freno de servicio funciona con al menos dos circuitos independientes; en la mayoría de los vehículos uno alimenta el eje delantero y otro los traseros, pero la asignación de circuitos a ejes varía según el vehículo. Un circuito aparte va al freno de estacionamiento y a la alimentación del semirremolque.
Otro circuito alimenta consumidores auxiliares como el cilindro del freno motor (freno de escape), los servos de cambio y embrague, la suspensión de la cabina y el asiento neumático. En los vehículos con suspensión neumática, los fuelles usan la misma fuente de aire; cómo funciona la suspensión neumática se trata en otro artículo.
La válvula de protección de cuatro circuitos aísla un circuito cuando pierde aire y conserva la presión de los demás: la presión de los circuitos sanos solo baja hasta la presión de cierre de la válvula.
En marcha, el aire del cilindro de muelle comprime el muelle y mantiene liberado el freno de estacionamiento. Cuando la válvula de freno de mano descarga ese aire, el muelle aplica el freno. Si baja la presión del sistema, el muelle empieza a frenar por sí solo; por eso, cuando se enciende el aviso de baja presión, el vehículo se detiene en un lugar seguro.
En muchos vehículos europeos, la válvula de freno de mano de accionamiento progresivo también puede usarse como freno de emergencia (secundario) si falla un circuito de servicio.
Seguridad: El cilindro de muelle lleva en su sección de muelle un potente muelle comprimido. Esa sección no se desmonta; liberar el freno comprimiendo el muelle de forma mecánica solo lo hace personal formado y siguiendo las instrucciones del fabricante. Un cilindro liberado mecánicamente no actúa como freno de estacionamiento, por lo que el vehículo se calza antes.
La prueba de presión estática y la separación de circuitos para averiguar cuál tiene fuga se explican en cómo detectar fugas en el sistema de frenos de aire.
¿Cómo se frena el semirremolque desde la cabeza tractora?
En un conjunto articulado, la cabeza tractora se conecta al semirremolque con dos líneas de aire: la línea de alimentación roja llena el calderín del semirremolque y la línea de mando amarilla transmite la señal de frenado. La válvula de control del remolque de la cabeza tractora da presión a la línea amarilla según la señal de los circuitos del freno de servicio y de la válvula de freno de mano.
La válvula relé de emergencia del semirremolque usa esa señal para enviar a sus cilindros el aire del calderín del semirremolque. Las dos válvulas no deben confundirse: una está en la cabeza tractora y la otra en el semirremolque.
Si se rompe la línea de alimentación o su presión cae con rapidez, el semirremolque frena automáticamente. La función de protección de la cabeza tractora evita que esta pierda su aire por la línea que queda abierta; el detalle de este comportamiento depende del tipo de válvula y del equipamiento del vehículo.
En las cabezas tractoras y los semirremolques modernos, el mando del freno cuenta con el apoyo del sistema electrónico de frenado (EBS), y la unidad ABS/EBS del semirremolque se alimenta por una conexión eléctrica aparte. Las averías de ABS y EBS, que se manifiestan con un testigo, se tratan en otro artículo.
El corrector de frenada (ALB) es la válvula que ajusta la presión de frenado según la carga del eje: en los ejes con ballestas detecta la carga con una palanca mecánica y, en la suspensión neumática, con la presión de los fuelles.
Así se evita que las ruedas se bloqueen en vacío y, con carga, pasa a los cilindros la presión de frenado completa; en los vehículos con EBS este ajuste puede hacerse de forma electrónica. Si los frenos de la cabeza tractora y del semirremolque no son compatibles entre sí, al frenar el semirremolque empuja o tira de la cabeza tractora y los forros se desgastan de forma desigual.
Avería en el freno de aire: ¿qué pieza señala cada síntoma?
En una avería del freno de aire, el síntoma suele señalar un circuito y no una sola pieza; la tabla siguiente indica dónde mirar primero y no sustituye un diagnóstico preciso.
| Síntoma | Causa probable | Primera comprobación | Qué hacer |
|---|---|---|---|
| La presión sube despacio o no llega al valor de corte | Rendimiento bajo del compresor; fuga en la línea; el secador o la válvula de descarga se quedan abiertos | Tiempo de llenado; caída de presión con el vehículo parado | Revisión del compresor y del secador |
| Con el vehículo parado, la presión cae rápido | Fuga en un racor, un latiguillo, una válvula o la membrana de un cilindro | Prueba de caída de presión estática | Localizar la fuga y sustituir la pieza correspondiente |
| Sale agua o aceite por la purga del calderín | Cartucho del secador saturado; el compresor pasa aceite | Purga y fecha del último cambio del cartucho | Cambio del cartucho o reparación del compresor |
| El freno de estacionamiento no se libera | Presión insuficiente; válvula de freno de mano, cilindro de muelle o su tubería | Manómetro y salida de la válvula | Reparación o sustitución de la válvula o del cilindro |
| Al soltar el pedal, el freno tarda en liberarse o se calienta una sola rueda | Válvula relé, cilindro, palanca de reglaje o pinza agarrotados | Temperatura de la rueda (medición sin contacto) y escape de la válvula | Reparación de la válvula, el cilindro o la pinza correspondiente |
| Los frenos del semirremolque son débiles, tardan o no actúan | Línea amarilla, junta de la cabeza de acoplamiento, válvula de control del remolque o válvula del semirremolque | Cabezas de acoplamiento y presión de la línea | Cambio de junta o de válvula |
| En vacío se bloquea la rueda, con carga el freno es débil | Reglaje o varillaje del ALB; señal de carga del EBS | Palanca del ALB y su articulación | Reglaje o sustitución |
Al comprobar la temperatura de la rueda no se toca el tambor ni el disco con la mano desnuda: tras circular, estas superficies pueden estar muy calientes.
¿Qué tener en cuenta en el mantenimiento y al elegir la pieza?
La vida útil del freno de aire depende de que el aire que entra en el sistema esté limpio y seco y de que las conexiones sean estancas. En el mantenimiento periódico se revisa:
- Si sale agua o aceite por la purga de los calderines.
- Si el cartucho del secador se cambia en el intervalo que indica el fabricante.
- Roces, grietas o fugas en latiguillos, racores y juntas de las cabezas de acoplamiento.
- El estado de los guardapolvos de los cilindros, del vástago y de la palanca de reglaje.
- El funcionamiento de los testigos y del manómetro.
Frenar en una bajada larga solo con el freno de servicio sobrecalienta el tambor o el disco y reduce el efecto de frenado. Por eso, en los vehículos pesados el freno motor y los frenos auxiliares como el retarder se usan para proteger el freno de servicio de esa carga térmica.
Seguridad: Antes de trabajar en el sistema de frenos, el vehículo se calza en suelo llano y se para el motor; no se desmonta tubería, racor ni válvula sin descargar antes el aire del circuito correspondiente. El aire comprimido es peligroso para los ojos y la piel. Los trabajos en frenos son trabajos de personal formado.
Si el aviso de baja presión no se apaga, si la presión cae rápido con el vehículo parado, si el freno de estacionamiento no se libera o si los frenos del semirremolque tardan en actuar, hay que acudir al taller antes de circular.
Al elegir la pieza se parte del número OEM o de pieza; con él se verifican también el número de bastidor (VIN), el año del modelo, el número de circuitos y la disposición de las conexiones de la válvula, la medida del racor y el equipamiento ABS/EBS del vehículo.
Buscar por número OEM en el catálogo de MPT y comparar el resultado con estos datos facilita dar con la pieza correcta entre las piezas del sistema de frenos de aire. Para ver qué pieza trabaja dónde en el resto de sistemas, se puede consultar el mapa de partes de un camión.