Fre

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Per a altres significats vegeu «Fre (desambiguació)».
Fre aerodinàmic d'un MiG-23

Un fre, en sentit tecnològic, és un dispositiu capaç d'absorbir l'energia cinètica d'un sistema mecànic en moviment per tal de produir una disminució de la velocitat, provocar l'aturada completa o impedir l'acceleració. Aquesta és la definició que dona el diccionari de la Gran Enciclopèdia Catalana, però vistes les seves funcions, es podria simplificar dient que es tot allò que dificulta o impedeix el moviment.

Per el principi de la conservació de l'energia de la Física tota l'energia absorbida pel fre es dissipada en forma de calor.

Història[modifica | modifica el codi]

Els primers frens es van muntar sobre els carros tirats per animals, ja que si devien baixar una costa molt llarga el animal es cansava tant com si la puges, i es corria el risc d'anar-se'n el carro i el animal en orris, per axó es va muntar un sistema que actuava damunt les rodes per fregament, impedint que aquestes giressin amb llibertat.

Amb l'arribada de vehicles més ràpids, es van canviar els materials en fregament, pro de manera bàsica el sistema continuava igual, és a dir unes sabates eren comprimides sobre la llanta de la roda per dificultar el seu moviment. No va ser fins a l'arribada del automòbil, i dels avions, que es van desenvolupar altres tipus de fre, que resultaven més efectius per les velocitats de que eren capaços aquests vehicles.

Classificació dels frens[modifica | modifica el codi]

Per la forma d'actuar i el mitja en què actuen, es podria classificar els frens en quatre grans tipus:

  • Frens mecànics: Aquells on hi ha contacte físic entre dues superfícies
  • Frens elèctrics: Amb intervenció de fenòmens de tipus electromagnètic
  • Frens hidràulics: On un líquid és l'element retardant
  • Aerofrens: Com el seu nom indica, l'aire fa d'element retardant

Frens Mecànics[modifica | modifica el codi]

Fre de Pastilla[modifica | modifica el codi]

Fre d'un antic carruatge amb pastilles

En aquest tipus, es tracta de posar en contacte una o dues pastilles, que estan muntades sobre el bastidor del vehicle, en contacte amb la llanta de la roda, exercint pressió sobre ella, per mitjà d'unes palanques.[1] És el cas dels carros i els antics ferrocarrils.

En les bicicletes es fa servir un derivat d'aquest fre que actua sobre els costats de la llanta (a la banda de sobre hi ha el pneumàtic), antigament es feia servir un joc de palanques per accionar-lo (frens de varilles), avui en dia es fa per mitjà de cables amb dissenys variats.

Fre de Cinta[modifica | modifica el codi]

Elements del fre de cinta
a1 i a2 extrems de la cinta
b palanca d'actuació

S'utilitza una cinta de material flexible, pot ser cuiro o fins i tot cinta d'acer recoberta de cautxú, o altre material resistent al fregament (Ferodo), abraçant un tambor o eix. Quan es posa en tensió la cinta, té tendència a alentir l'eix. És un fre molt antic, que es feia servir en maquinaria i, actuant sobre l'arbre de transmissió d'un vehicle, com a fre d'estacionament.[2]

Fre de Tambor[modifica | modifica el codi]

Vista del sistema interior de tambor de dues mordasses primàries, amb dos bombins

En aquest cas es tracta de generalment dues sapates (o mordasses) amb forma de semicircular, i fixes al bastidor del vehicle, que per mitjà d'un mecanisme s'obren i freguen sobre la superfície interna d'un cilindre que anomenem tambor, que forma part de la roda. Al principi el mecanisme que obrien les mordasses eren unes lleves governades per cables, cilindres hidràulics o neumàtics, més tard es va fer que els extrems del cilindre (bombí de fre) actuessin sobre les mordasses. Aquestes tornen a la posició original per mitjà de molles. Era el fre dels automòbils i dels primers avions.

Es dóna el cas que la mordassa que s'obre en sentit de gir té tendència a ser "clavada" en el tambor, és la mordassa primària, mentre que l'altre, «escopida», és la secundària. És per axó que en vehicles de competició s'utilitzaven frens de doble lleva o més.[3]

Fre de Disc[modifica | modifica el codi]

Aspecte d'un fre de disc
Article principal: Fre de disc

És el fre més modern, desenvolupat per la mala ventilació dels frens de tambor. Es tracta d'unes pinces que freguen amb un tambor que se solidari amb la roda. Aquestes pinces poden ser fixes o basculants i les peces que freguen amb els discos, s'anomenen "pastilles" que normalment són espitjades contra els discos per mitjans hidràulics. Al cessar la pressió hidràulica deixen de contactar amb els discos.

En vehicles en que la velocitat és alta i la massa també és elevada, es fa servir més d'un disc per roda, és el cas dels avions comercials i els trens d'alta velocitat. En vehicles de competició es fan servir discos de carbono.[4]

Actualment s'acostuma a incloure en aquest sistema els ABS (Antiblocking Braking System, Sistema Contra Bloqueig de Frens), que són uns sistemes electrònics que per mitjà de sensors comparen les velocitats de les rodes, de manera que si n'hi ha alguna que es bloqueja (s'atura) es desfrena, per axó, quan es fa una frenada forta amb un cotxe que ho porta, sembla que el pedal tremoli.

Fre Elèctric[modifica | modifica el codi]

Vista d'un fre elèctic de vehicle, conegut també per "retarder"

En aquest tipus de fre es fa servir la força electromagnètica per actuar hi han dues maneres la primera i molt utilitzada per automòbils de transport (camions i autocars), es tracta de que unes bobines actuen sobre un tambor amb més o menys intensitat, segons la governa el conductor per mitjà d'un reòstat, acostuma a actuar sobre l'arbre de transmissió.[5]

L'altre és molt utilitzada per els trens, i es basa en la reversibilitat de les màquines elèctriques, que de motors passen a generadors, derivant el corrent generat a unes resistències que acostumen a estar damunt de les unitats motrius.

Frens Hidràulics[modifica | modifica el codi]

Antiga foto d'un banc de proves, amb un motor de combustió interna (en segon pla), conectat a un fre Froude

Es tracta d'un líquid que circula entre dues rodes de paletes, que tendeix a immobilitzar-les. És un fre poc conegut pel públic en general, ja que el seu ús no és molt corrent. Es fa servir sobretot en els bancs de proves de motors, per determinar les corbes de potència. El més conegut és el fre Froudre.[6]

Aerofrens[modifica | modifica el codi]

És un sistema desenvolupat durant la Segona Guerra Mundial per baixar la velocitat del avions quan feien un descens en picat, o ara actualment quan han d'aterrar. Consisteix en el desplegament d'unes superfícies que fan augmentar considerablement la secció frontal del avió, causant la pèrdua de velocitat desitjada. En els avions antics, acostumava a desplegar-se als costats del fuselatge, però en els d'avui és damunt de les ales.[7]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Falta indicar la publicació. ISSN: 00324558.
  2. Frenos.Us – Freno de cinta -
  3. Mecánica virtual – Freno de tambor -
  4. Monografias.com – Sistema de frenos de disco -
  5. Frenos electricos Klam – Producto – Que es un ralentizador - «spanish.zelusl.com». [Enllaç no actiu]
  6. Banco de pruebas – Freno Froude -
  7. Treballs Acadèmics de la UPC – Disseny i Estudi d'un sistema de Aerofre -

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • El Automóvil, Selecciones del Readers Digest,
  • Mecánica Teórica y Aplicada, M. Delanette M.Dubois, Edic TEA,S.A., Madrid 1966