Publicado por Taller Actual

Tecnología: Frenos de alto rendimiento

VISTAS 384


Tecnología: Frenos de alto rendimiento

Metz, J.P. ©


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-01

Conjunto de freno delantero a disco (ventilado y perforado) y pinza, desarrollado por Porsche


En la actualidad y con respecto a su fabricación, los automóviles son cada vez más potentes, de elevadas prestaciones, y sobre todo se trata - por todos los medios- de no sacrificar el confort. Estas características de potencia, normalmente, son acompañadas por mayor peso (autos más pesados).

El exceso de peso agrava la situación del “sistema de frenos”, ante la necesidad de efectuar frenadas al límite, teniendo en cuenta que el automóvil es bastante pesado. Se sabe que al mantener apretado el pedal después de una frenada prolongada —hasta detener el vehículo—, se pueden producir microfusiones entre la pastilla y el disco de frenos, que pueden generar vibraciones.

Sin embargo, la tecnología de los frenos se está desarrollando rápidamente, adaptándose y adecuándose a las exigencias de los automóviles actuales. Para ello, los productores de avanzada en frenos —como es el caso de la firma italiana Brembo— hacen trabajar estrechamente a los proyectistas de frenos para autos de serie, con aquellos que se ocupan de las competencias (F1; Prototipos; Rally, etc.).

De esta manera, se determina una “transferencia inmediata” entre la competición y los automóviles de calle. Para ello existe un departamento experimental que se ocupa de verificar “en la pista de pruebas” los sistemas y sus modificaciones sobre los autos de serie.

La colaboración entre las fábricas automotrices y las de frenos es muy profunda, por ejemplo, con respecto a temas relacionados con el enfriamiento del sistema, con su vida útil, y con otros temas.

Los materiales utilizados
En la actualidad, los frenos de carbono —de uso generalizado en F1 y prototipos— no están muy difundidos sobre los automóviles de serie.

Los más avanzados en la utilización de este tipo de frenos son: BMW; Porsche; Mercedes Benz —todos de serie—, pero por el momento su uso generalizado no es aconsejable en los autos normales.

En realidad, los frenos de carbono funcionan muy bien (ver Taller Total número 0, de enero de 2003, página 8, y Taller Total número 1, de mayo de 2003, página 4), revelándose como potentes y eficientes dentro de una cierta gama de temperaturas bastante elevadas.

Sin embargo, fuera de esta gama, especialmente “en frío” en el uso con un vehículo normal (de calle), el frenado decae bastante (baja el rendimiento). Pero en el caso de sobrecalentamiento, se produce la oxidación del carbono que, en la práctica, comienza a corroerse en su interior. Por otra parte, los frenos de carbono son muy sensibles a la humedad, es decir que cuando se circula por suelos mojados se verifican notables descompensaciones en el frenado.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-02

Sistema de frenos desarrollado por Brembo del tipo CCM (Carbone Com-posite Material), es decir construidos con una aleación carbono/cerámica que permite disminuir las masas no suspendidas, y aumentar la vida útil bajo condiciones de uso intensivo. El diámetro de los discos delanteros es de 380 mm, y cada pinza posee 6 pistones – Ferrari 360 Módena 2003.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-03

Prueba en banco de ensayo del conjunto de freno (disco, pastillas y pinza) Brembo.


Estos problemas se producen durante el funcionamiento y, contrariamente a lo que se podría pensar, son completamente diferentes a los problemas que se presentan con los discos de fundición normales, ya que las pastillas de freno comunes friccionan y se desgastan contra el disco.

Entre el disco y la pastilla de frenos de carbono —del mismo material— se da una especie de fusión superficial, y parte de la fuerza frenante es necesaria para separar las partículas fundidas entre ellos.

Esta situación genera también un consumo bastante elevado.

Desde principios de los ’90, distintas empresas fabricantes de sistemas de frenos, estudiaron la posibilidad de adaptar los frenos de carbono, aleados o cargados con materiales cerámicos.
Por otra parte, siempre se sigue experimentando con otro material quizá menos “noble”, y raramente utilizado en el campo de los frenos: el aluminio.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-04

Ensayo instrumentado de la eficiencia frenante bajo diferentes condiciones – Porsche.


En este caso se recurre al carburo de silicio, para obtener adecuadas características de fricción sobre la pista del disco de frenos, sin tratamiento posterior con “plasma”, como se efectuó en anteriores aplicaciones.

Todos conocemos las ventajas del “bajo peso” del aluminio, pero también se tiene muy en cuenta lo económico. Si el carbono tiene un costo aproximado de 15 a 20 veces superior a la fundición, el aluminio es 3 o 4 veces más caro solamente.

La utilización del aluminio —como sabemos— es inminente, en especial en el sector motociclístico, y siempre se sigue trabajando para desarrollar un material adecuado para las pastillas de freno.

Cabe destacar que la utilización de materiales compuestos o "composites" permitió concretar importantes progresos, es decir, lograr disminuciones de las "distancias de frenado".

También se lograron aumentos significativos, en cuando a las resistencias a la fatiga, tanto en los automóviles deportivos como en los F1.

Es vital tomar conciencia —cuando conducimos— de que debemos contar con una probada eficacia en cuanto a discos y pastillas, con una adecuada resistencia del conjunto a las altas temperaturas, y, en definitiva, con un pedal "firme".

En competición, se dan una serie de maniobras que se repiten con frecuencia, y es aquí donde los frenos (que nos hacen disminuir la velocidad) nos posibilitan andar más fuerte.

Es lógico suponer, sin embargo, que un juego de discos y pastillas de serie no podrían soportar unas cien frenadas "al máximo" con intervalos de 5-10 segundos (desarrollo de una carrera corta). Aquí es, en verdad, donde más se nota la diferencia de los sistemas de frenado entre un vehículo de serie y uno deportivo.

El conjunto de frenos y la relación (contacto) neumático/suelo pueden generar, en un vehículo de serie, una deceleración promedio de 0,9 G (1 G es el valor de la "aceleración de la gravedad" terrestre, y equivale a 9,81 m/seg2). Al respecto, podemos agregar que la deceleración se debe al efecto de la aplicación de una fuerza que se opone al movimiento de un vehículo para detenerlo, por lo que valen las mismas leyes de la aceleración. Cabe señalar que esta explicación es simplemente comparativa. La fuerza de deceleración más importante sobre un vehículo es aquella producida por los frenos, que en los mejores sistemas de los automóviles de serie puede llegar a 1-1,2 G.

Es decir que en un auto de serie normal (0,9 G), que circula a 160 km/h, por ejemplo, se necesitan 5 segundos para frenarlo totalmente. Si tenemos en cuenta al mismo modelo de auto, pero preparado con suspensión de competición (reforzada); neumáticos tipo slicks, y el sistema de frenos adecuado (en dimensiones, y nivel de calidad y resistencia de los componentes), es muy probable que se logre una deceleración de 1,3 G, y a 160 km/h se necesiten solo 3,5 segundos.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-05

Bloqueo de las ruedas y densa columna de humo; Mc Laren – Mercedes F1.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-06

Frenos de diseño de avanzada; conjunto integral de construcción modular para mejorar peso y costo de la estructura. El sensor de ABS está integrado dentro del cojinete de rueda. Disco de freno integrado, montado directamente sobre el cubo del cojinete. - Continental/Teves.


En un Fórmula 1 los valores, comparativamente, serían los siguientes: la deceleración —para frenar de 160 km/h a 0— es de 2 G, y se necesitan solo 2,2 segundos. Pero lo más llamativo es que para frenar desde 320 km/h a 160 km/h solo se necesitan 1,2 segundos, y la deceleración llega a 3,8 G. Este valor de deceleración es peligroso, ya que se encuentra próximo al límite de la falta de visión (por compresión del cerebro).

Este valor 3,8 G se debe, indudablemente —por aerodinámica—, a la carga adicional que tiene el auto a esa velocidad, y a la tecnología de avanzada que posee respecto al mecanismo de frenos. La fuerza aerodinámica sobre un F1 a 320 km/h es tal que, al soltar el acelerador, se logra un "efecto frenante" con una deceleración de 1 G.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-07

Arriba: discos de frenos delanteros y traseros en material “composite”. Abajo: Conjunto disco/pinza, proyectado, producido y probado por Brembo para la F1; las altas prestaciones del sistema frenante garantizan seguridad y confiabilidad.


Cabe destacar que los 100 metros, aproximadamente, que necesita un auto normal de calle para frenar a cero, desde los 160 km/h, se convierten en 40 metros en un automóvil de F1. 

Para lograr distancias de frenado tan cortas, se utilizan materiales y diseños muy específicos. Se debe considerar, además, que los frenos de alto rendimiento necesitan una temperatura mínima de funciona- miento relativamente alta.

Los componentes del sistema de frenos deben responder a todas las exigencias —normas y reglamentaciones— con eficacia y seguridad. Lo correcto es que el pedal de frenos, por ejemplo, sea resistente a las deformaciones, ya que debe sopor- tar un esfuerzo de más de 50 kg con el pedal a fondo.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-08

Típica frenada de F1, con bloqueo de las ruedas y columna de humo, y detalle del disco de freno al rojo vivo. Mc-Laren – Mercedes Benz.


Como sabemos, dicho pedal es, además, un brazo de palanca que acciona la bomba de frenos. La fuerza frenante es función de los puntos siguientes: 

• de la superficie de contacto entre el disco y las pastillas;
• de la presión ejercida sobre el pistón de la bomba de frenos;
• del coeficiente de fricción entre pastillas y disco.

Debido a ello, se trata siempre de utilizar discos del mayor diámetro posible, para usar pastillas de gran superficie.

Actualmente, en lo relativo a pastillas, son usadas las de carbono/me- tal, de gran capacidad frenante. El fabricante Carbonmetallic ha desarrollado pastillas con un alto coeficiente de fricción, en tanto que la firma AP Racing, desarrolló una pastilla que —en el banco de pruebas dinamométrico— tiene un valor "promedio" de 0,45 (coeficiente de fricción), con una mayor resistencia a la fatiga.

Se hace referencia a un coeficiente de fricción "promedio" debido a que la fuerza de frenado varía en función del rendimiento de cada compuesto (curva característica), durante el tiempo de duración de cada frenada.

Existen compuestos que, al comienzo de la frenada, tienen un coeficiente mínimo que va aumentando con el ciclo de frenadas, para desarrollar su máximo valor al finalizar dicho ciclo. Otros compuestos tienen un comportamiento opuesto.

Como se puede observar, los equipos de competición o los fabricantes de autos deportivos pueden seleccionar entre varios compuestos para obtener resultados positivos.

Desde hace una década —aproximadamente— en la F1, por ejemplo, los equipos usan, en forma alternativa, pastillas de carbono suministradas por Carbono Industries — también discos de carbono— que fueron "evolucionando" a través de los años. Así fueron obteniendo un coeficiente de fricción (Mu) cada vez mayor, y una alta resistencia al "fading".


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-10

tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-11

Arriba: Pinza construida en aleación de berilio por Brembo.Abajo: pinzas de 4 y 6 pistones construidos con materiales compuestos con matriz metálica (CMM – Composites Metallic Matrix), desarrollado por AP Racing.


Hay pastillas que en la F1 son utilizadas en circuitos con curvas para frenadas violentas y de larga duración (hay que reducir de 320 a 130 km/h) mientras que otras se usan en frenadas cortas e intensas.

Es necesario, entonces, desarrollar —para adaptar a cada circunstancia— una estrecha colaboración entre los equipos y el productor del sistema de frenos. Los fabricantes especialistas europeos más conocidos son: AP Racing (Inglaterra) y Brembo (Italia).

La primera firma, AP Racing posee una técnica de avanzada en lo relacionado con la fabricación de pinzas de freno, ya que produce estos elementos con materiales compuestos con matriz metálica (CMM).

Desde hace tiempo, se fabrica con una aleación de aluminio con fibras de boro o de carbono; esto hace que el componente sea más liviano que otras aleaciones, y muy resistente a los esfuerzos y a la temperatura.

Diseñados por medio de la computadora (CAO), y mecanizados con procesos complejos, su costo resulta verdaderamente elevado.

Como sabemos, normalmente los frenos actuales son con discos auto-ventilados, es decir, con discos cuyo interior posee conductos. El giro de las ruedas, la rotación, provoca la aspiración del aire que pasa desde el centro hacia la periferia, enfriando el disco de forma de alejar el peligro de "fading".
En cuanto a la pinza de freno, podemos decir que es un componente del circuito que transmite a las pastillas la fuerza o la presión realizada por el pedal —a través del conductor—, la bomba y las tuberías del conjunto.
La complejidad del frenado hizo que se desarrollara una estrecha relación o colaboración entre los equipos de competición y los fabricantes de frenos. Cada equipo recibe un informe detallado de las temperaturas de los discos, rueda por rueda, después de cada parada en boxes durante los entrenamientos o las pruebas de clasificación.

Con estos valores técnicos, se pueden efectuar correcciones y conocer si las pastillas están trabajando cerca de sus límites. Las pastillas de alta performance se eligen en función de la entrega de su capacidad frenante y de su resistencia a la fatiga.
Lo ideal, en estas circunstancias, es lograr que las temperaturas de las ruedas traseras (eje trasero) se aproximen a la de las ruedas delanteras (eje delantero), ya que esto indica un mayor aprovechamiento de la adherencia de ese eje durante el frenado.

Sabemos que el eje trasero —durante el frenado— se ve aligerado por la transferencia de peso y, por lo tanto, existe una tendencia al bloqueo.

Los fabricantes ponen a disposición toda la información con respecto al rendimiento de cada tipo de pastilla obtenida en el banco dinamométrico, lo que permite conocer de antemano el resultado que dará, en cada carrera, cada combinación de disco y material de fricción.

Existen fabricantes que disponen de un sistema de procesamiento por computadora —con estaciones de trabajo—, con un software para diseño de partes en tres dimensiones. Con él se proyectan y calculan las deformaciones de las pinzas, utilizando el sistema de cálculo por elementos finitos (FEM).


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-12

Conjunto de un sistema de frenos traseros, que utiliza una pinza de 4 pis- tones en una Ferrari 310B – Brembo.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-13

Discos de freno de un automóvil de F1 al rojo vivo – Ferrari/Brembo.


En estas condiciones siempre se busca tener la mayor rigidez posible, en función del tamaño y el peso de la pinza, ya que la deformación genera un desgaste con forma de cuña en las pastillas. Esto significa pérdida de eficacia, y retardo de la acción frenante al aumentar la carrera del pedal. Cualquier deformación de los componentes del sistema —pinzas o tuberías— se siente como un "pedal esponjoso", que no ofrece ninguna seguridad.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-14

Control dimensional del mecanizado (metrología) de las partes componentes del sistema, construidas en aleaciones de aluminio, o de materiales compuestos con matriz metálica (CMM).


Otra de las exigencias importantes es evitar el "knock off" (alejamiento de las pastillas y pistones del disco) debido a las vibraciones. Cuando esto ocurre, aparece un juego muerto del pedal, que retarda la acción de frenado.
Un conjunto de competición eficiente requiere de 4 a 6 pistones que aportan a disminuir la temperatura promedio de las pastillas. Para distribuir la presión y el par de frenado, los pistones pueden tener distintos diámetros, siendo más pequeños los que trabajan sobre la parte delantera de la pastilla, favoreciendo un desgaste parejo de la misma.

Dichos pistones pueden ser construidos en titanio, un material complejo de mecanizar y de un alto costo, además de ser un pésimo conductor del calor. Los pistones fabricados con este especial metal contribuyen a disminuir la temperatura que se transmite al líquido de frenos. Si dicho líquido entra en ebullición —algunos fluidos lo hacen a 350 oC en forma aproximada—, se generan, lógicamente, gases, y el pedal de freno se va a fondo.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-15

Pinzas de freno pertenecientes a conjuntos de alto rendimiento, para distintas aplicaciones – AP Racing.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-16

Componentes fundamentales del sistema de frenos: disco de fundición ventilado, pinza de aluminio aleado, y pastillas de carbono-metal – AP Racing.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-17

Detalle del conjunto disco-pinza de frenos; en esta última se observan los testigos de temperatura. Un autoadhesivo pegado sobre el lateral de la misma, con una escala que contempla 8 valores que van desde 132 hasta 210 grados C.


Es muy importante, por ello, que el sistema posea una ventilación correcta, de forma tal de disipar parte del calor que se genera en los discos de acero fundido. Estas temperaturas están alrededor de los 350 oC promedio, con picos térmicos de 650 oC promedio, que ponen al disco de un color rojo/anaranjado bien vivo.

Esto también sucede con el sistema de los F1, pero en este caso los discos están construidos en fibras de carbono (tejidos y compactados), de modo que los colores del disco se producen por la oxidación acelerada de las capas superficiales del tejido compactado.
El sistema de frenos de un F1 —por ejemplo— desarrolla cerca de 1600 CV, en tanto que los mejores sistemas de serie alcanzan a suministrar más de 500 CV.
Como se explica esto, sabemos que un automóvil de competición —como en la totalidad de los vehículos motorizados— no es el motor el que registra el valor de potencia más elevado, sino el sistema de frenos. La diferencia en realidad no es pequeña ni mucho menos, basta decir que en la actual F1 la potencia de los propulsores alcanza valores próximos a los 850 CV, mientras que el sistema de frenos está en grado de superar los 1600 CV.

En los sistemas de serie, la diferencia es todavía más grande, porque las potencias efectivas del motor son netamente inferiores, respecto a aquellas de los propulsores de carrera, mientras que la eficiencia de los sistemas frenantes es de un nivel más elevado. En la comparación se llega a una relación cercana a 1 a 3.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-18

tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-19

Pinza de aluminio y disco construido en carbono, utilizados en la Fórmula 1. Las pastillas están fabricadas en carbono-carbono – Brembo.


Considerando a un Fiat Punto —por ejemplo— con un motor de 4 cilindros, sobrealimentado, que entrega una potencia aproximada de 140 CV, mientras que los frenos generan una potencia de cerca de 380 CV. Este concepto surge de las experiencias realizadas en el campo de la F1 por la empresa Brembo, líder a nivel mundial en fabricación de dis- cos y pinzas de freno para los conjuntos o sistemas de muy alto rendimiento (very high performance).

El enorme bagaje de conocimientos adquiridos, le ha permitido a la em- presa —cuya sede se encuentra en Bérgamo, Italia— crecer, no solo comercialmente, sino técnicamente con todo aquello que corresponde a la producción en vehículos de serie. Sin embargo, es necesario distinguir entre el mundo de la competición y el de los autos de serie, ya que significan dos tipologías de “clientes” muy diferentes, incluso con exigencias muy distintas.

Cabe señalar que incluso los costos de realización o de fabricación y de mantenimiento de los sistemas dedicados a la competición o a la serie, son decididamente diferentes. Lo único que hay en común al respecto es el conocimiento y la experiencia, es decir el “know how” o cómo hacerlo, que consiste en solucionar los problemas lo más rápido posible (con menores costos y mayores márgenes de confiabilidad y seguridad).

Es posible afirmar que gracias a las carreras se ha desarrollado una cultura, o mejor dicho una metodología de trabajo capaz de acelerar los procesos (evolución en el proyecto, diseño y construcción).

Toda esta “cultura mecánica” se ha transferido a la fabricación en serie. A mediados de la década del ’90, respecto a los frenos de competición, uno de los problemas a resolver era el tener a disposición una pinza que fuese lo suficientemente rígida, para permitir el aumento de presión frenante sin que existan deformaciones.

Esto significa que debía soportar presión alta, sin que se provoque ninguna mínima deformación estructural de la pinza.

En realidad, la búsqueda de las “máximas prestaciones” lleva al aumento de la presión ejercida en el sistema de frenos, pero cuando se acciona el pedal de freno con fuerza, el empuje de los pistones que actúan sobre las pastillas, se propaga también en sentido opuesto provocando una deformación en la pinza. Además de crear problemas estructurales, esta deformación modifica la eficacia frenante, en tanto que la carrera del pedal se hace mayor.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-20

Discos al rojo delanteros y traseros, pertenecientes al equipo Toyota de F1


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-21

La fuerza de frenado depende de la superficie de contacto de las pastillas con el disco, de la presión ejercida sobre el pistón de la bomba (cilindro maestro), y del coeficiente de fricción entre ambos (pastillas y disco) – AP Racing.


Para resolver esta dificultad fueron eliminadas las pinzas en dos partes, y se utilizó la pinza monoblock (una sola pieza), que asegura ser más compacta. Para obtener un posterior mejoramiento, se trabajó también sobre el material, el empleo del Metal Matrix Composite (MMC) una aleación liviana de aluminio reforzada con carburo de silicio, que junto con las pastillas de carbono, lograron una desaceleración de cerca de 5 G.

Se consideró el aspecto del material Metal Matrix Composite (MMC), una aleación liviana de aluminio reforzada con carburo de silicio, que junto con las pastillas de carbono lograron una desaceleración de casi 5G.

Este valor está relacionado con la velocidad con que se inicia la frenada, en relación con los actuales automóviles de F1 —a la velocidad de cerca de 350 km/h— tienen una carga aerodinámica, que permite efectuar una activa intervención del sistema frenante.
En estas circunstancias, el valor de adherencia es muy elevado, y se excluye toda posibilidad de que se produzca un bloqueo de la rueda. Es obvio que si la velocidad disminuye, baja o desciende también la carga (valor de fuerza hacia abajo) de los alerones, de modo tal que se hace necesario "modular" el accionar del pedal para disminuir la intensidad de frenada.

Cuando el reglamento permitía el uso de sistemas electrónicos de control, como el ABS, la F1 podía contar con una acción frenante, que podría evaluarse en 6,5G de deceleración (gracias a valores de presión de la bomba de frenos de 130 bares aproximadamente). En la actualidad se utilizan valores de cerca de 80 bares.

Estos últimos valores son igualmente altos con respecto a las pinzas tradicionales, que llegaban solo a 50 bares de presión en forma aproximada.

De las competiciones a la serie; las pinzas monoblock pasaron a la producción a mediados de los ’90, siendo el objetivo de todos las casas automovilísticas la investigación para reducir el peso. En una etapa, no solo se experimentó y se construyeron pinzas en aluminio, sino que también se avanzó en el uso de las aleaciones livianas para el disco. Si bien el conjunto disco- pastilla-pinza significa un porcentaje muy bajo de peso en el conjunto de lo que es el automóvil, su importancia es fundamental, ya que forma parte de la "masa no suspendida", que en verdad influye sobre la estabilidad de marcha, y sobre el correcto funcionamiento de toda la suspensión.

La relación de la masa suspendida (que comprende todo aquello que está sobre el resorte de un automóvil), y la masa no suspendida (prácticamente aquello que se apoya directamente sobre el suelo), debe ser lo más elevada posible, de manera que el conjunto resorte-amortiguador esté en condiciones de "soportar" las solicitaciones (en especial en caminos con superficies irregulares) con carga constante.

Alivianando la masa "no suspendida", las ruedas están en condiciones de seguir —o copiar— el perfil del terreno o de la superficie de forma uniforme, sin saltos.

Como se mencionara oportunamente, en los autos producidos en serie todavía no se habla mucho del uso de los discos construidos en carbono (óptimos por las prestaciones y porque resultan muy livianos), debido a la influencia de la temperatura en el desarrollo del coeficiente de fricción que se genera. El contacto del disco con la pastilla —construidos con el mismo material— no frena por rozamiento relativo, como ocurre en forma normal en los discos tradicionales de fundición, sino por microfusión de las partículas de las pastillas sobre la superficie de contacto, que después son sucesivamente eliminadas.

Este proceso permite obtener deceleraciones impensables, comparadas con los sistemas tradicionales, tanto que, además, se pueden reducir mucho las dimensiones de las superficies de contacto (rozamiento), los pesos y las masas, aumentando como consecuencia los valores de frenado. Sin embargo, los discos de carbono tienen también contraindicaciones que, por ahora, no recomiendan abiertamente la utilización fuera de lo que sean las carreras.

Los discos de freno construidos en carbono, tienen una contraindicación que es que hasta ahora, no se consiente su uso fuera de lo que sean las carreras. Al respecto, como sabemos, en automóviles deportivos —los últimos modelos de Mer- cedes Benz, Porsche y Ferrari —se están aplicando en serie, pero esto incluso es en parte una excepción. Uno de los principales problemas a resolver es que las conocidas micro- fusiones que se producen, lo hacen solamente si la temperatura se encuentra dentro de una gama bien precisa.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-22   

A.- Conjunto de disco y pinza, construidos en carbono y en aleación liviana respectivamente para un automóvil de F1 – Brembo. B.- Conjunto de frenos en donde el disco es perforado y ventilado, y corresponde a la Ferrari F50 – Brembo.



En una pista, esto ocurre normalmente porque los discos se mantienen sobre los 500 grados C, pero sobre una ruta o una autopista hay demasiado tiempo entre una frenada y otra, para que pueda ser asegurada la permanencia en una gama ideal de calor.
Los discos de “composite”, están compuestos por dos elementos base, que pueden tener dos temperaturas distintas de utilización; aprovechando el rozamiento generado a baja temperatura para el primero (probablemente polvo cerámico sinterizado), que produce también un aumento de la temperatura, que posibilita (permite) la intervención del carbono en la fase sucesiva, es decir, en la segunda etapa.

Estos estudios de aplicación, se vienen efectuando desde mediados de la década del ’90, y llevan ya bastante tiempo en concretarse su uso, en la producción en serie. En una etapa, los trabajos se fueron concentrando sobre la utilización de las aleaciones de aluminio, para la pinza y para el disco de freno.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-23

Laboratorio de ensayos de componentes, banco de pruebas dinámico de ruedas y frenos – BMW.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-24

Equipamiento del 911 Turbo del 2000, con un sistema de frenos denominado PCCB (Porsche Ceramic Composite Brake), evolución importante en la tecnología de los frenos – Porsche.


Superados los problemas relativos a su inestabilidad mecánica después de los 350 grados C (actualmente se llega tranquilamente a los 500 grados C gracias a aleaciones especiales, que hasta hace poco eran utilizadas exclusivamente en el área militar y aeroespacial), pareciera que su aplicación se va a difundir en automóviles de grandes dimensiones, y de cilindrada elevada.

La experiencia Brembo derivada de las carreras, no se manifiesta solamente en la producción de piezas completas, en realidad también está en las piezas particulares. Hay una evolución contínua en lo que respecta a una mejor utilización, y a una mayor confiabilidad del sistema destinado a la producción en serie.


tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-25

Conjunto frenante pinza y disco, este último perforado y ventilado – BMW.


Vale la pena citar tres situaciones típicas de uso en las carreras, que han sido tratadas con soluciones que posteriormente se aplicaron en la producción en serie actual, o que se aplicarán en un futuro inmediato.
Los pilotos prefieren poder disponer de un “grip” elevado, no apenas aprietan el pedal de frenos. Esta sensación está dada a través de los elementos componentes de la pinza y de las pastillas de freno, cuando estos toman contacto con el disco. Este efecto disminuye cuando toda la superficie es presionada contra el disco.

Para mejorar el rendimiento, es suficiente aumentar el número de pastillas, llevándolo a cuatro —generalmente— de modo tal de poder disponer de 4 pistones que intervienen al mismo tiempo, redoblando el “grip” inicial (tecnología utilizada por diversos marcas, entre las que están Porsche y Audi).

En el caso especial de Porsche, se ha experimentado otro tipo de soluciones junto con Brembo, que para au- mentar la potencia frenante, y la distribución de la presión sobre la pastilla, se adoptan soluciones que prevén el uso de 4, 6 u 8 pistones de empuje.
Bastante seguido, cuando termina una carrera, una competencia, los pilotos declaraban sin embargo el alargamiento, aumento del recorrido del pedal de freno, debido al anómalo desgaste de las pastillas (material de fricción) que se consumaba oblicuamente, es decir no paralelo al disco.

tap-187-frenos-de-alto-rendimiento-26

Los discos de freno actuales de la F1, están construidos de carbono-carbono, y los mismos pueden desarrollar temperaturas de más de 700 grados C.

Suscribite a nuestro Newsletter Toda la información que necesitás sobre posventa y mercado automotriz, en tu casilla.
Suscribirme
Seguinos hoy!