Espero os guste .Si eres un auténtico Petrolhead, seguro que te has planteado alguna vez la opción de mejorar tu coche. Bajo la carrocería aparecen muchos componentes y sistemas susceptibles de ser optimizados; pero, sin duda alguna, una de los más delicados, uno de los que más quebraderos de cabeza puede darte si no haces una buena elección, si no los cuidas bien, si no los comprendes, son los frenos.
Si tus neumáticos se gastan por el centro, ya sabes cuál es la solución. Si tu coche va blando de suspensiones, ya sabes cuál es la solución. Si tu coche no corre… pero ¿y si tu coche no frena, o vibra o cada día lo hace de una forma? ¿Sabes cuál es la solución? Lo primero es cuestionarte todo lo que oigas sobre frenos (venga de quien venga) y, sobre todo, estudiar y comprender cómo funcionan los frenos, porque no puedes solucionar un problema sin comprenderlo en toda su complejidad. Huye, por tanto, de aquellos que con frases sentenciosas te dicen: “tienes los discos alabeados” o “eso se arregla cambiando el líquido de frenos”.
Vale, eso puede funcionar con el usuario medio, para el coche de tu padre o para aquel que va a trabajar a diario con el coche. La solución es llevarlo al concesionario oficial y decir: “Esto no frena”. Pero para el que cambia juegos de pastillas día sí y día también, para el que los discos de freno de verdad son consumibles hay algo más. Otros problemas que no son tan sencillos ni tan fáciles de ver y solucionar.
Añadiré, para más información, que nos vamos a centrar exclusivamente en frenos de disco metálico; por tanto, omitiremos los frenos de tambor y también los compuestos de carbono. En esta primera parte -tengo que decir que va a ser la más pesada de leer- vamos a tratar y a aprender a identificar los posibles fallos y problemas que nos podemos encontrar en nuestros frenos.
Esta serie de artículos pretende ser una guía útil sobre los frenos basado en documentos técnicos y en experiencias personales (muchas de ellas no muy buenas). Quizá sea esa la razón que me permite escribir con cierta autoridad sobre la materia: cuando has probado muchas cosas, algunas que funcionan y otras que no, y, por fin -después de gastar mucho dinero-, encuentras soluciones, vas aprendiendo a identificar los problemas por los síntomas. La dificultad radica en que en la mayoría de los casos los síntomas nos “llegan” a través del volante y los pedales y por ahí también “llega” información de muchos otros componentes, por lo que es complicado aislar el problema y no confundir síntomas. Por ello, antes de empezar a volverte loco con posibles problemas y sus respectivas soluciones, daré por hecho:
Que tus ruedas están en buen estado, equilibradas y a presión correcta.
Que tu sistema de suspensión no tiene holguras, especialmente en rótulas y tacos de goma, que los bujes y rodamientos están en buen estado y que se le ha hecho al coche un alineado correcto.
¿ Te extraña que vibre?
Una vez que hemos revisado estos elementos, si se encuentran en buen estado, es el momento de empezar con los frenos. Seguro que sabes de alguien que ha cambiado los frenos de su coche por unos que cuestan un auténtico dineral porque decía que con los de origen su coche no frenaba. ¿Qué encierra esta afirmación? ¿Qué entendemos por: “no frena”? Si haciendo una prueba nos ponemos a 200 Km/h y pisamos hasta el fondo el pedal del freno -entra en acción el ABS- y detenemos el coche pero la frenada ha sido demasiado larga (en metros), el problema no es que tus frenos no sean lo bastante buenos. Si el ABS está trabajando –salvo error del sistema- quiere decir que estás frenando al límite de adherencia del neumático y, por tanto, si quieres frenar en menos metros sólo tienes que poner ruedas con mayor adherencia que, además, también te harán ir más rápido en curva. También puedes optar por un neumático de mayor sección o de mayor diámetro. Problema solucionado, y mucho más barato que comprarse unos Brembo Serio Oro con pinzas de 6 pistones.
Una vez solucionada la limitación por adherencia con mejores neumáticos, puede aparecer otro problema propiamente de frenos –que quizá ya tuviéramos antes sin poder llegar a detectarlo–: que nuestros frenos no tengan la fuerza suficiente para detener el coche con la deceleración máxima que permite nuestro neumático. Mayor adherencia significa que podemos conseguir frenadas más fuertes -con más deceleración-, más esfuerzo para nuestro sistema de frenos significa más calor y más calor significa que podemos hacerlos fallar. Así que recuerda esto: no son los frenos lo que detienen tu coche, son las ruedas, y cuanto mejor es tu rueda más puedes frenar, es decir, más puedes exigirle a tu sistema de frenos, pero tus frenos tienen un límite.
El funcionamiento del sistema de frenos al nivel más básico posible consiste en que: nosotros apretemos el pedal del freno, que está conectado a una bomba hidráulica que presiona el líquido de frenos hasta las pinzas de freno, donde se encuentran los pistones que, a su vez, empujan las pastillas, que es el elemento de fricción fijo, contra el disco, que es el elemento de fricción móvil. A mayor presión sobre el pedal del freno, mayor fuerza de las pastillas sobre el disco y mayor deceleración.
Sabiendo que a nivel físico la frenada es transformar la energía cinética (rotación del disco, es decir, de la rueda, es decir, movimiento de la masa del vehículo completo) en calor (cantidades ingentes de calor) y que la energía ni se crea ni se destruye sino que se transforma, tendremos dos variables principales en un proceso de frenado:
Energía a transformar en calor, relacionada cuadráticamente con la velocidad de inicio y fin de la frenada y linealmente con la masa del vehículo. A más velocidad y más masa, mayor energía tendrán que disipar los frenos en forma de calor.
Tiempo en que ha de efectuarse la frenada. A menor tiempo disponible para una misma frenada, es necesario disipar una mayor cantidad de energía por segundo, es decir, la potencia de frenado será mayor. Y disipar una mayor potencia de frenado con el mismo disco de freno se consigue con mayor fricción e implica irremediablemente mayor temperatura del mismo.
Son el calor y la temperatura quienes producen gran parte de los problemas que nos encontramos en los frenos. Empezaremos viendo algunos de los problemas más comunes.
El Fade
La pérdida de eficacia de frenada debido al estrés térmico se denomina -del inglés- fade o -del castellano- fatiga. Existen tres tipos de fade:
1. Fade de pastilla: cuando frenamos, debido a la fricción, la pastilla desprende material y, además, se van evaporando ciertos componentes cuya función es mantener el material de fricción unido. Cuando la temperatura del disco y la pastilla excede la capacidad térmica máxima de trabajo, la pastilla pierde eficacia debido en gran parte a la rápida evaporación de estos componentes y, como consecuencia, el pedal del freno se vuelve duro y con un tacto muy sólido, pero el vehículo no se detiene. Antes de que todo esto suceda, un olor muy característico es desprendido por el sistema de frenos. La única solución es usar más freno motor o bajar el ritmo si estamos rodando en circuito, por ejemplo.
2. Fade por ebullición del líquido de frenos: cuando la temperatura del sistema de frenos aumenta, ésta se transmite de la pastilla de freno a la pinza mediante conducción térmica y, si la temperatura es lo bastante alta como para hacer hervir el líquido de frenos, se forman burbujas en el mismo. Como los gases son compresibles, el pedal de freno se vuelve blando y esponjoso y el recorrido del pedal de freno se incrementa considerablemente. Antes de llegar hasta el punto de que el pedal de freno se venga hasta abajo, este nos va avisando de forma progresiva. Incluso cuando esto sucede todavía deberías ser capaz de parar el coche bombeando sobre el pedal, pero habremos perdido toda capacidad de modular la frenada.
3. Green fade (fade de rodaje): cuando montamos pastillas nuevas, los primeros ciclos frío-calor a los que las sometemos hacen que los elementos más volátiles se evaporen. Este proceso se da a lo largo de toda la vida de la pastilla pero es en la fase de rodaje cuando más pronunciado es este fenómeno. La capa de gases evaporados es tan consistente que se interpone entre la pastilla y el disco, reduciendo el coeficiente de fricción a valores muy bajos. Una vez que la pastilla ha sido rodada no vuelve producirse este fenómeno a menos que superemos la temperatura óptima de trabajo como ya vimos en el apartado 1.
Los discos de freno están hechos de fundición gris, que contiene entre un 2 y un 4,5 % de carbono disuelto. Esta es la elección de la gran mayoría de fabricantes de vehículos, ya que tiene unas buenas cualidades mecánicas y es muy barato. Pero para que las piezas funcionen correctamente deben ser fabricadas mediante fundición bajo un estricto control del proceso químico y del enfriamiento. Las funciones de este minucioso control de fabricación son: minimizar la distorsión, dotarlo de buenas características para el desgaste, absorber vibraciones y garantizar una mayor resistencia al cracking.
¿Cómo y por qué fallan los discos?
Hay muchas formas de hacer que un disco pase de ser un elemento de vital importancia en un vehículo a servir de pisapapeles. Un servidor –desgraciadamente- ha experimentado unas cuantas de ellas. Vamos allá.
Cracking
El cracking se produce principalmente por ciclos frío-calor que acaban debilitando la fundición del disco. El proceso exacto de cómo sucede este fenómeno es muy debatido pero se cree que cuando el disco es calentado por encima de los 900 ºC la matriz molecular del hierro se dilata dejando cierta libertad a las partículas de carbono y, al enfriarse el metal, el carbono se enfría más despacio y adopta una nueva posición dentro de la matriz creando tensiones internas que acaban debilitando el metal y produciendo su fallo. Una forma muy fácil de conseguir esto es hacernos un buen tramo de montaña a buen ritmo, frenando duro, e inmediatamente parar y lavar el coche con agua fría. En cualquier caso, para minimizar la distorsión, es aconsejable tanto calentar como enfriar los discos de forma progresiva.
El cracking, fenómeno que se ve en la superficie del disco si hacemos una inspección visual, es también fácil de identificar por una pulsación en el pedal del freno. El motivo de dicha pulsación es que la pastilla, al pasar sobre la grieta, “salta” ligeramente enviando pulsaciones a través de el sistema hidráulico hasta nuestro pie. Esto sucede siempre (independientemente de la velocidad del vehículo) y la cadencia de la pulsación es mayor cuanto más rápido vamos. Imperativo: cambiar discos si sucede esto.
Las microfisuras son las precursoras del craking y, al igual que este fenómeno, también están producidas por estrés térmico. A diferencia del craking, no suponen un detrimento de la capacidad de frenada del vehículo y en competición son un fenómeno común (incluso esperado) que no supone mayor inconveniente que la necesidad de ser monitorizados para asegurarnos de que no evoluciona a grietas mayores.
Discos doblados
Cuando sentimos vibración tanto en el pedal del freno como en el volante y si tras una primera inspección no vemos que el disco presente cracking (roturas), tendemos a afirmar que el disco está “doblado”. Si hacemos mediciones sobre distintos puntos del disco y, en efecto, podemos observar variaciones en el grosor, no tiene por qué deberse a –error muy común– que el disco esté doblado (el 99% no lo están), sino que se da un fenómeno denominado -en inglés- TV (thickness variation) o variación del espesor.
Material mal transferido a la superficie del disco
De nuevo, lo primero que debemos hacer es asegurarnos de que buje, suspensiones, neumáticos, etc estén en perfectas condiciones. Una vez que comprobamos estos aspectos, para entender qué es un –mal llamado- disco doblado y cómo se produce, hay que explicar antes un par de fenómenos físicos que tienen lugar en la frenada. Ya hemos comentado que la fricción es el mecanismo que convierte la energía cinética en calor. Adentrándonos un poco más en ello diremos que existen dos tipos de fricción:
La fricción abrasiva se produce mediante la rotura de las capas de elementos cristalinos entre el disco y la pastilla (principalmente la pastilla, si fuera el disco…). El polvo gris que se desprende y que a menudo mancha nuestra llanta está producido por la fricción abrasiva.
La fricción adherente es algo más compleja de explicar. Es el fenómeno por el cual una fina capa de material de fricción de la pastilla de freno se transfiere y se adhiere a la superficie del disco de freno. La capa de material de fricción, uniformemente transferida al disco es lo que en realidad fricciona contra la pastilla. Las capas intermoleculares de material transferido al disco se rompen como efecto de la conversión de energía cinética en energía térmica. Éstas se rompen continuamente y se vuelven a formar de nuevo un instante después para volver a romperse de nuevo y así sucesivamente, de tal forma que la superficie del disco apenas toca contra la pastilla y, gracias a esto, los discos tienen una vida mucho más larga.
La rotura de estas capas (tanto en el disco como en la pastilla) crea calor. El problema viene cuando la pastilla de freno alcanza –y supera- su límite térmico efectivo, porque entonces transfiere material de fricción al disco de forma irregular y no continua. Ese asentamiento de material de fricción en la superficie del disco es el que produce la variación de espesor que podemos medir (TV: thickness variation) y que es responsable del ruido y de la vibración cuando frenamos.
Esto también puede sucedernos cuando paramos por completo el coche con los frenos muy calientes y mantenemos el pedal del freno apretado (a pesar de estar parados). En este caso la pastilla transfiere material a un solo punto del disco (el punto en que el disco está enfrentado a la pastilla) y esto crea la variación de espesor que origina el ruido y la vibración antes mencionados. Este fenómeno es fácilmente identificable (se ve) y se conoce como pad imprinting, es decir, dejamos la huella de la pastilla “impresa” en el disco.
Para doblar –sí, doblar de verdad- un disco en buenas condiciones hay que llevarlo hasta tal temperatura que prácticamente se deshace. No obstante, en el caso de que el disco esté muy gastado y su espesor esté cerca del mínimo estipulado por el fabricante, al tener menos masa, posee menor rigidez estructural y trabaja siempre a mayor temperatura con lo que son más sensibles a los excesos. Aun así, lo más probable es que si el disco está doblado, aparte de la alta temperatura, tengamos algún otro problema como buje en mal estado, mal montaje, mal equilibrado de neumáticos, etc. Pero repito, es mucho más fácil producir la variación de espesor como consecuencia de una pastilla sobrecalentada transfiriendo material de forma irregular que llevar un disco en buenas condiciones hasta el extremo de alabearse.
Conicidad
Este es un fenómeno por el cual, debido a un mal montaje del disco, este se ve obligado a trabajar soportando esfuerzos transversales a la superficie de fricción, (una de las pastillas empuja el disco y la otra no, consiguiendo un apoyo no uniforme) lo que al final acaba doblándolo con desastrosas consecuencias. El disco, al no friccionar perfectamente paralelo contra la pastilla, trabaja a diferentes temperaturas en unos puntos que en otros produciendo calentamientos anormales, tensiones estructurales de origen térmico, distorsión, variación de espesor de disco e incluso rotura.
Coloración
En ocasiones vemos que un disco está azulado o amoratado en vez de tener el característico color gris. Esto significa que el disco está trabajando a demasiada temperatura; si es el único síntoma (sólo coloración), no es necesario cambiarlo, pero sería conveniente revisar el tipo de pastilla utilizado y si los pistones de la pinza vuelven correctamente a su posición una vez que soltamos el pedal del freno. Un mal rodaje también puede ocasionar esta coloración.
Vuelvo a hacer hincapié en el asunto de los discos doblados. Un disco azulado ha estado trabajando por encima de su rango de utilización y, sin embargo, puede perfectamente no estar doblado, lo que refuerza la teoría de que para doblarlo hace falta algún otro problema a parte de trabajar a altas temperaturas.
Es tan sencillo como esto: los coches se diseñan para un cliente medio e incluso los modelos más deportivos se permiten bastantes concesiones por razones prácticas y económicas tales como frenadas en frío, tacto, ruido, costes… Como consecuencia, es bastante probable que si usas tu coche para practicar conducción deportiva descubras que tus frenos “no dan la talla”; tranquilo, no es culpa tuya: simplemente tu sistema de frenos no tiene la suficiente capacidad térmica. Afortunadamente existen soluciones.
Step 1: Discos, pastillas, líquido y latiguillos metálicos.
Si no vas a correr las 24 horas de Le Mans pero practicas una conducción deportiva (incluso en circuito, respetando, eso sí, ciertas normas), deberías tener más que suficiente con esto.
1.- Latiguillos metálicos
En prácticamente todos los coches de producción se usan unos tubos flexibles para unir los conductos metálicos y rígidos (por los que circula el líquido de frenos) con las pinzas de freno. Estos tubos flexibles son necesarios porque la mangueta, a donde pinza, disco y neumático están sujetos, oscila con los movimientos de la suspensión del vehículo. Si estos tubos fueran rígidos, al mínimo movimiento se romperían.
Para un uso normal, estos tubos flexibles cumplen perfectamente su función; pero a medida que demandamos más potencia de frenada (y, por tanto, aumentamos la temperatura de trabajo), desfallecen se vuelven más flexibles, de tal modo que se expanden cuando pisamos el pedal del freno (siempre de forma proporcional: más cuanto más fuerte pisamos) y no transmiten la presión hasta la pinza de freno. Es fácil confundir este síntoma con el fade por ebullición del líquido de frenos, ya que los síntomas (pedal blando) son los mismos.
La solución es sustituir estos tubos flexibles por otros con refuerzo metálico. Un latiguillo de freno de origen suele estar fabricado de polímeros de baja resistencia, ya que aguantan bien la corrosión que produce el líquido de frenos (sí, es corrosivo) y cumple su función en la mayoría de las situaciones. Externamente, estos polímeros se recubren de goma para proteger el conjunto contra la abrasión, cortes, etc. Los latiguillos metálicos también están fabricados con polímeros pero se les añade teflón, que aumenta la resistencia del latiguillo, y son recubiertos mediante una malla metálica que, además de proteger de nuevo contra cortes, abrasión, etc, aumenta aún más la resistencia a la expansión conservando la flexibilidad necesaria.
Como consecuencia, con el latiguillo metálico no sólo eliminamos posibles problemas por tempertaura sino que además ganamos en consistencia en el pedal y aumentamos la mordiente al primer pisotón, ganando también en capacidad para dosificar la frenada ya que la respuesta del freno se vuelve más lineal. Ya no parece algo que deberíamos descuidar, ¿verdad? Sigamos con los discos.
2.- Discos de fricción
Según la composición, y sobre todo según el método de fabricación (más concretamente la monitorización del enfriamiento tras la colada), pueden mejorar ostensiblemente las características mecánicas y térmicas del disco. Algunas marcas ya aplican procesos criogénicos, acercando la temperatura de enfriamiento al cero absoluto (unos 273 °C bajo cero) con el fin de dar más estabilidad térmica a la microestructura metálica de los discos. En cualquier caso, lo importante aquí es elegir bien en función del uso que vayamos a darle. Recomendación personal: si de verdad son para ir rápido, elige siempre primeras marcas, independientemente de la buena pinta que tengan otros productos más baratos; lo bueno del disco está “en el interior”. Con esto no quiero decir que no haya marcas menos conocidas que no hagan productos de calidad y a buen precio, lo que quiero decir es que no hay “bueno, bonito y barato”. Incluso comprando buenas marcas no estás exento de tener problemas.
Si hablamos de dibujo en la superficie de fricción podemos diferenciar dos grandes grupos:
Discos perforados.
Discos rayados.
La principal ventaja de ambos modelos respecto al disco liso es que las distintas orografías que podamos encontrar en la pista de frenado se encargan de: limpiar la pastilla -lo que de mejora la mordiente inicial-, evitar la cristalización y permitir a los gases que genera la pastilla salir de forma más eficaz -reduciendo así la temperatura y evitando el fade-. Aun así, entre ellos hay también diferencias.
Los discos perforados tienen su origen en la competición. Hace ya unas cuantas décadas, cuando incluso los compuestos de pastilla de competición eran orgánicos y las altas temperaturas empezaban a evaporar compuestos a un ritmo muy alto (recordemos el green fade), para evitar que la pastilla se sobrecalentase y redujera la fricción debido a la película de gases que se interponía entre disco y pastilla, se empezaron a practicar taladros pasantes y axiales en los discos, de forma que los gases de la pastilla se pudieran evacuar por ellos. La solución era muy efectiva y reducía la temperatura considerablemente. Pero tenía y tiene sus desventajas: pese a la ventilación extra, los agujeros reducen la superficie de fricción y, además, actúan como concentradores de tensión; por tanto, los discos son mucho más sensibles a los ciclos térmicos y al cracking. Con el avance que han experimentado los materiales de fricción, se puede decir que se han quedado obsoletos. Personalmente, disco perforado que he tenido, disco perforado que ha acabado roto.
Los discos rayados son más idóneos para una conducción verdaderamente exigente, ya que son menos sensibles al cracking a pesar de trabajar a mayor temperatura. Basta pasearse un rato por el Pit Lane de un circuito para ver que en competición no hay discos perforados montados en ningún coche. En el siguiente video lo dice claramente: “[…] For driving that is more demanding like racing, towing… go to slotted rotors”, es decir, para exigir de verdad, discos rayados.
La energía generada durante el proceso de frenado ha de ser disipada, por tanto es muy importante su buena ventilación. Los discos de freno pueden ser ventilados, es decir, pueden tener entre pista y pista de frenado unos canales por los que discurre el aire del entorno ayudado por la aceleración centrífuga que genera el giro del disco. Normalmente los coches de calle vienen equipados con discos de ventilación radial, ya que son más económicos de fabricar y un mismo disco puede servirnos para los dos ejes, disminuyendo así aún más el precio.
A medida que subimos de categoría, vamos encontrando otros tipos de discos con ventilación direccional o con otros sistemas que veremos más adelante.
Los discos cuya ventilación es radial, incluso si son perforados o rayados, se pueden utilizar tanto en un sentido como en otro y, salvo que el fabricante especifique lo contrario, puedes montarlos como más te guste. En el caso de Brembo, su disco Sport perforado es igual para los dos lados; por tanto, una vez colocados, un patrón de disposición de taladros queda en una dirección y el otro, en la contraria.
Para los discos con ventilación direccional siempre se orientan de forma que el aire salga hacia atrás independientemente de que el patrón de taladrado o rayado sea en un sentido o en otro. Por ejemplo, Porsche orienta el patrón de taladros en sus discos hacia atrás mientras que StopTech lo orienta hacia adelante manteniendo los dos ventilación direccional en el mismo sentido.
Por último, existe un método de ventilación nuevo que ya están usando algunas marcas. Su denominación comercial según distintas marcas es “Wall” o “Kangaroo Paw Ventilation Design” y promete reducir las temperaturas de trabajo del disco hasta en un 20%, el tiempo dirá si es una moda o realmente funciona.
En cualquier caso, si vas a entrar en circuito es muy recomendable dirigir aire hacia los frenos para reducir en la medida de lo posible la temperatura, por ejemplo, en el frontal del coche (agujeros de los faros antiniebla, faldón, etc) se pueden instalar los típicos tubos de competición, fáciles de conseguir en cualquier distribuidor especializado.
Si hacemos esto y rodamos en circuito en distintas épocas del año, no está de más comprar un set de pinturas especiales que desaparecen con diferentes temperaturas. De este modo, en invierno sabremos cuánta ventilación tenemos que “quitar” para que los discos trabajen en su temperatura óptima.
3.- Pastillas
La mejor forma de elegir unas buenas pastillas es siendo honestos con nosotros mismos: si hago 90% de autovía y 10% de ciudad, no necesito una pastilla “racing”; es más, es peligroso llevar una pastilla “racing”. Los compuestos cerámicos de alto rendimiento simplemente no funcionan en frío y, por tanto, no tendrás mordiente ni frenada hasta que no los hayas calentado (cosa que no hacemos en autopista ni en ciudad). Además, la capa que adherimos al disco durante el rodaje de las pastillas desaparece con mucha facilidad en los compuestos más deportivos, haciendo que necesitemos “rodar” de nuevo pastillas y discos si no las hemos calentado en unos cuantos kilómetros.
Por otro lado, si tu conducción es un 70% de montaña a buen ritmo, 20% de circuito y 10% de ciudad, tendrás que sacrificar frenada en frío y ruido en pos de una buena resistencia al calentamiento y modularidad cuando vas fuerte.
Para saber un poco más a cerca de qué pastilla elegir para que no te den gato por liebre denominado a pastillas normales con apellidos del tipo Tunning, Performance, RS, etc, la mayoría las pastillas de calle (algunas marcas no adoptan esta denominación por considerarla obsoleta) vienen marcadas con un código que indica su coeficiente de fricción en frío y en caliente. Hace algunos años recuerdo a la gente hablando de las EBC HH, ahora ya sabes de dónde vienen esas siglas.
Algunas pastillas presentan de fábrica uno o más cortes en la superficie de fricción. Se utilizan para evacuar los gases generados por la pastilla (al igual que las estrías de los discos) y se dan más normalmente en pastillas muy alargadas.
Por su puesto hay compuestos intermedios que valen un poco para todo, pero, elijas lo que elijas, es fundamental hacer un rodaje correcto y cuidadoso.
Exiten kits de frenos en los que las pinzas están preparadas para alojar varias pastillas por cada lado del disco. El principal objetivo de utilizar varias pastillas en un mismo lado vuelve a ser la evacuación de gases. Normalmente se montan en vehículos con discos extremadamente grandes, lo que obliga a hacer una pinza estrecha y alargada para tener la suficiente superficie de contacto. Al ser las pinzas tan alargadas, es díficil conseguir una correcta evacuación de calor y los gases con una única pastilla. Una de las principales desventajas de estos potentes sistemas de frenado es (a parte del precio) que si nuestros pistones no empujan las pastillas de manera uniforme tendremos difrencias grandes de temperatura entre ellas, pudiendose producir problemas de cristalización o sobrecalentamiento. Son poco comunes en competición.
4.- Líquido
Cuanto mejor es el líquido de frneo, más alto es su punto de ebullición y, por tanto, más tarde aparecerá el fade. Los compuestos sin siliconas (DOT 3 o 4) tienen tendencia natural a absorber agua del ambiente en el que se encuentran y, como un circuito de frenos no es 100% estanco, es muy recomendable cambiar el líquido de frenos una vez al año o más si es sometido a un uso intenso. En caso de haber llevado el líquido hasta el punto de ebullición (recordamos los distintos tipos de fade), es imperativo cambiarlo, ya que ha perdido gran parte de sus características. También es cierto que no hace falta cambiarlo todo, purgaremos hasta que salga líquido limpio y sin burbujas.
Los compuestos con base de silicona (DOT 5) no son recomendables para vehículos de calle, ya que su composición puede dañar partes de goma y sellos de estanquidad del circuito, especialmente si están en contacto con fluidos DOT 4 o inferior. Su principal ventaja es que es más estable con la temperatura que los fluidos DOT 3 y DOT 4, pero no está recomendado para el uso de vehículos con ABS que han sido calibrados para trabajar con DOT 3/4. El DOT 5 además tiene tendencia a absorber burbujas de aire y, por tanto, la purga del sistema es más complicada y ha de hacerse más a menudo. El precio también es claramente superior.
Actualmente se encuentra también en el mercado los denominados SuperDOT 5 o DOT 5.1, que mantienen las temperaturas de ebullición de los fluidos DOT 5 pero no esta elaborado a partir de la silicona por tanto es compatible con fuidos DOT 3/4.
Step 2: Pinzas sobremedida y discos flotantes
Para el 99 por ciento de la gente el paso anterior es suficiente, pero para determinados usos, determinados modelos o coches que han sido fuertemente modificados aún podemos ir más lejos. Los latiguillos metálicos, el líquido de frenos de alto rendimiento y los conductos de ventilación, como no puede ser de otra forma, siguen siendo de uso obligatorio.
El par de frenado es directamente proporcional a:
Área del pistón.
Presión de la línea hidráulica.
Coeficiente de fricción entre pastilla y disco.
Radio efectivo del disco.
La presión de la línea hidráulica es consecuencia de la fuerza que apliquemos sobre el pedal de freno, del cilindro maestro y de lo eficazmente que transmitamos la presión hasta la pinza (ahora que llevamos latiguillos metálicos, muy bien).
Mayor radio de disco genera más par de frenado. Además, un disco mayor disipa más calor por unidad de tiempo al tener más superficie en contacto con el aire que lo rodea. Como contrapartida, un disco más grande pesa más, aumentando las masas no suspendidas. Un disco de mayor diámetro puede no caber en nuestra llanta, con el consiguiente desembolso necesario de dinero y, por último, inevitablemente, requerirá adaptar nuestras pinzas con nuevos soportes o poner pinzas de freno nuevas. Huelga decir que hay más (y mas convincentes) pros que contras.
1.- Discos flotantes
Ya que hemos decidido cambiar nuestros discos por unos de mayor diámetro, vamos a aprovechar para poner unos discos flotantes. Los discos flotantes se componen de dos piezas: un núcleo, normalmente realizado en aluminio al que se le atornilla la pista de frenado. Estos discos presentan muchas ventajas respecto a los discos de una sola pieza.
Un disco al calentarse puede aumentar su diámetro hasta en 2 mm. Para la pista de frenado esta dilatación no es un problema mayor; pero, sin embargo, para la parte que va acoplada a la mangueta (el núcleo), que es incapaz de dilatarse debido a la propia llanta y a los tornillos de rueda que fijan el disco, esta restricción a la hora de dilatarse crea tensiones que pueden incluso romperlo.
El aluminio actúa como escudo térmico, reduciendo la temperatura y la distorsión en el núcleo del disco sin afectar a la pista y reduciendo el peso del conjunto. Otra ventaja de los discos flotantes es que, además, una vez que la pista, por desgaste u otra causa, ya no puede seguir usándose, puede ser cambiada manteniendo el núcleo, lo que es más barato que cambiar el disco completo.
2.- Pinzas
Si no aumentas el tamaño de los discos, hay ciertas mejoras que puedes hacerle a tu pinza de freno si consideras que es lo bastante buena como para merecerlo. Una de las operaciones más comunes es la sustitución de los pistones por unos de titanio, material más ligero y con poca conductividad térmica y eléctrica, lo que crea una barrera contra el calor que pasa desde la pastilla hasta el líquido de frenos, retardando así el fading por ebullición del líquido. Hasta donde yo sé, es una operación bastante delicada, ya que si el fabricante de pistones no ha tenido en cuenta el coeficiente de dilatación de tu pinza es posible que a muy bajas temperaturas tu pistón se quede agarrotado y a muy altas vaya demasiado “suelto” o viceversa. Puestos a gastar dinero, hay mejores opciones.
Pesonalmente, si tu preparación “Step 1” no ha sido suficiente iría directamente a discos sobremedida. Para ello necesitarás montar también unas pinzas especiales y aquí se presenta un dilema: monoblock o separables.
Para que te hagas una idea, al aumentar la pontecia de frenado, también lo hará la presión de frenado y, por tanto, el esfuerzo sobre las pinzas de freno. Por ello y por las altas temperaturas de trabajo alcanzadas (el metal se vuelve más elástico y dúctil), es muy probable que tus pinzas se deformen y se abran como un libro, reduciendo así la efectividad de la frenada.
Las pinzas monoblock han sido diseñadas y mecanizadas mediante máquinas herramienta CNC a partir de una sola pieza. Estas pinzas tienen la gran ventaja de que son más ligeras. Sin embargo, no siempre son las más apropiadas a menos que sean como las que usan en F1 o similares, donde los materiales utilizados son auténticos metales preciosos que, obviamente, disparan los costes. Básicamente el mayor problema procede, como ya se ha comentado antes, de la rigidez: las dos partes donde se alojan los pistones están unidas mediante lo que se denomina “puente” y es aquí donde radica el problema.
Desde los años 60, especialmente desde la aparición del efecto suelo, la necesidad de hacer discos de mayor diámetro ha hecho necesario estrechar los puentes de las pinzas para poder alojarlas dentro de la llanta. Esto, inevitablemente, ha redundado en una pérdida de rigidez y, por tanto, en una peor frenada. Digamos que las pinzas monoblock, para los mortales, no tienen por qué ser la mejor opción.
Por otro lado, las pinzas fabricadas en varias piezas por separado se unen mediante una serie de tornillos de acero que proporcionan mucha mayor rigidez… a menor precio. Por consiguiente, es la opción más recomendable a pesar de ser una solución menos tecnológica y refinada.
Por último, las pinzas de calle van equipadas con una serie guardapolvos, justo en la cabeza de los pistones, para evitar que el material de fricción en suspensión de las pastillas se introduzca entre el cuerpo de la pinza y el pistón atorándolo en su alojamiento, haciendo que no retroceda o evitando que salga cuando apretamos o soltamos el pedal del freno.
Las pinzas de carreras no llevan estos retenes ya que, al estar sometidos a altas temperaturas de forma continuada y al ser éstos de goma, suelen estropearse. Las pinzas de carreras se rehacen cada muy pocos kilómetros, sacando pistones y retenes y limpiando todos los componentes. Por eso, no es un problema la ausencia de estos retenes. En una pinza de calle es muy recomendable usarlos si no quieres tener que desmontarlas cada 2 por 3.
Respecto al número de pistones: a más pistones, más superficie sobre la que el líquido de freno ejerce su presión y, por tanto, más par de frenada. Pero 6 suele ser el límite máximo razonable de pistones con los que puedes hacer una pinza antes de empezar a perder rigidez. Una pinza de 4 pistones bien diseñada siempre tiene más rigidez que una de 6. Pinzas de 8, 10 ó 12 pistones… bueno, digamos que no siempre más es mejor.
Hasta aquí la primera y segunda parte de este monográfico dedicado a los frenos. En la tercera entrega veremos qué pasa con el gran olvidado: el eje trasero. Aprenderemos cómo solucionar el famoso TV (thickness variation) mencionado en la primera parte y veremos cómo hacer un rodaje correcto de discos y pastillas.
Fuente: http://www.8000vueltas.com
Parte 1
http://8000vueltas.com/2012/01/28/la-gu ... os-parte-1
Parte 2
http://8000vueltas.com/2012/02/13/la-gu ... tu-sistema
Parte 3
http://8000vueltas.com/2012/03/16/la-gu ... -problemas
