Diseñados originalmente para detener convoys ferroviarios, hoy en día los frenos de aire comprimido, gracias a la reducción de tamaño y precio, se usan también en todo tipo de maquinaria pesada industrial pero también en vagones del metro, autobuses y camiones y hasta las montañas rusas. De manera muy distinta a los de los vehículos estándar de carreteras, los frenos neumáticos de pistones de aire siempre están activos. Así, en vez de que el aire comprimido active los frenos, se usa, más bien, para desactivar los puntos.
Este rasgo de diseño pretende maximizar la seguridad, ya que si el sistema de freno neumático falla (por ejemplo si se despresuriza), el vehículo se detendrá automáticamente. El diseño del freno neumático consta de un sistema de suministro y uno de control. El primero toma aire del ambiente a través de un compresor, lo filtra para eliminar impurezas, lo almacena y luego lo distribuye por el sistema de control. Este último consiste en un circuito de válvulas, cámaras y frenos que se distribuyen, por ejemplo, a los distintos ejes de un camión.
Por lo tanto, los frenos neumáticos están activados permanentemente, el conductor tiene que desactivarlos para acelerar, es decir, debe abrir las válvulas de liberación para que baje la presión del aire y se suelten los componentes físicos del freno (los calibradores y las pastillas o pinzas) de las ruedas, chasqueando y dejando al vehículo libre para moverse.
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