Frenos de zapata

Los frenos de zapata son muy utilizados en la maquinaria en general y especialmente para los frenos de los automóviles y ferrocarriles.
En todos los casos, estos frenos funcionan haciendo rozar con fuerza una zapata, o bien de hierro fundido, o bien de acero recubierta de un material especial de fricción, con un tambor metálico, generalmente de hierro fundido, especialmente tratado, en movimiento, con la intensión de detenerlo o en caso tal, mantenerlo detenido. En algunas aplicaciones, como en los trenes la zapata roza directamente sobre la rueda.
Estos frenos pueden ser de dos tipos según su construcción:

Con zapatas exteriores
Con zapatas interiores

El esquema de la izquierda representa un freno de zapatas del tipo de zapatas interiores. El aro exterior de color negro es el tambor objeto del frenado, los dos semi-círculos rojos, las zapatas que pueden girar utilizando como centro de rotación los puntos azules inferiores, una leva representada con color azul en la parte superior colocada entre los extremos libres de las zapatas y por último un resorte de color negro, que mantiene a las zapatas apretadas contra la leva.
El mecanismo tal y como se representa no está ejerciendo ninguna fuerza de frenado sobre el tambor que gira libremente ya que las zapatas están separadas del tambor atraídas por el resorte una a la otra a acercarse, debido a la
posición de la leva separadora.

Si a través de algún mecanismo, hacemos girar la leva 90 grados, esta obligará a las zapatas a separarse, venciendo la fuerza del resorte, las que se apretarán con fuerza al tambor en movimiento, frenándolo.
El modo de separar las zapatas puede ser de diferente naturaleza, los mas comunes son:

Con la utilización de una leva como en este caso, accionada por un cilindro neumático utilizando aire comprimido.
Utilizando una leva accionada por una palanca que a su vez se acciona manualmente.
Utilizando un pequeño cilindro hidráulico de doble pistón colocado directamente entre las zapatas
Utilizando un juego de palancas entre una y otra zapata accionadas manualmente a través de un cable

En la figura que sigue, hay una animación del proceso de frenado, se ha prescindido del resorte.

En los frenos reales, el movimiento de las zapatas es muy pequeño.
Para los frenos de zapatas sometidos a grandes esfuerzos de frenado, el tambor de frenos, pueden tener aletas de enfriamiento para disipar el intenso calor generado durante el rozamiento.
El material de rozamiento que recubre en la mayor parte de los casos las zapatas de frenos, es comúnmente un polímero termoestable de tipo fenólico, relleno con fibras de refuerzo y en algunos casos, polvos metálicos o negro de humo para aumentar la conductividad de calor.

	Vista de zapatas típicas del automóvil