Más sobre el sistema de frenos: fricción pura

Por Carlos Bugatti



El perfeccionamiento experimentado por el sistema de frenos en los últimos veinte años es fundamental.

Hemos mencionado oportunamente, que un vehículo en funcionamiento posee cierta energía proporcional a su masa, y al cuadrado de su velocidad. Esta es la denominada energía cinética, y la función del sistema de frenado, es transformar dicha energía cinética en energía calórica.

Sabemos que en la evolución de la tecnología del automóvil, los frenos tuvieron siempre una gran importancia, y el perfeccionamiento que han experimentado en estos últimos veinte años es fundamental.

Basta pensar en el sistema ABS., por ejemplo, o el Brake Assist, un dispositivo electrónico que pefecciona la frenada en caso de emergencia. Actualmente existen marcas que desarrollaron importantes aportes, como ser los discos de carbocerámica, más livianos que los discos clásicos, y muy resistentes al calor, con capacidad de reducir considerablemente, las distancias de frenado.

Pero hay algo más, también existe el sistema Sensotronic Brake Control (SBC), experimentado por Mercedes Benz, en donde los comandos o controles que acciona el conductor sobre los frenos, son transmitidos con impulsos electrónicos a un microprocesador, que en función de las señales recibidas realiza - siempre a través de impulsos electrónicos- la presión óptima, ofreciendo una seguridad activa en frenadas al límite, de muy alta eficacia.
Cabe señalar que el progreso de los sistemas de frenos, ha alcanzado un nivel notable, en lo referente a sus distintos componentes como ser; los dispositivos de comando, las pinzas, los discos, los materiales de fricción, etc.



El sistema ABS. desde sus comienzos, recurre a la electrónica para lograr frenadas más que eficientes. (Antilock Brake System).

Además, siempre con el tiempo, los dispositivos electrónicos son más sofisticados, y hablamos de aquellos que gestionan la frenada, como el ABS. Sin embargo los automóviles, han aumentado de peso (entre un 15 y un 20 por ciento), y esta situación redimensionó en parte el resultado final, es decir; las distancias de frenado.

Los vehículos que no disponen de ABS, que cada vez son menos, obligan a sus conductores, a buscar de compensar su ausencia con una “frenada modulada”. Las frenadas rápidas y bruscas, en especial en caso de lluvia, llevan al bloqueo de las ruedas con el consiguiente descontrol. Para evitar esta situación, el conductor apenas percibe el bloqueo de las ruedas y la pérdida de adherencia, debe disminuir levemente la presión sobre el pedal.

Apenas las ruedas retoman la adherencia, es decir vuelven a girar; se puede presionar el pedal con fuerza, y así hasta por completo. Frenar y soltar en una rápida secuencia, simula de alguna manera la acción del ABS acortando así las distancias de frenado y, otro aspecto de importancia, las ruedas delanteras mantiene la direccionalidad, y no se arriesga en una curva de salir por la tangente.

Como sabemos el ABS., es el sistema electrónico que impide que las ruedas se bloqueen, cuando se frena con violencia o sobre un suelo con poca adherencia. La modulación de la frenada se efectúa en forma automática, y el conductor debe mantener la presión sobre el pedal lo más elevada posible y constante, para lograr los mejores resultados.



El sistema ABS. y las 4 ruedas motrices, actúa de acuerdo a las necesidades de la tracción integral y su diseño. El ABS. y las 4 ruedas motrices, sistemas de transmisión integral; ABC: transmisiones integrales; 1- Motor. 2- Caja de velocidades. 3- Rueda libre y visco-acoplamiento. 4 al 7 - Diferenciales con: Bloqueo manual conmutable, o bloqueo por visco - acoplador. 5- Bloqueo en porcentaje. 6 - Acople y bloqueo. 7 - Bloqueo automático.

El sistema ABS y las 4 ruedas motrices

El ABS. es aplicado en los vehículos 4x4 que utilizan sistemas de transmisión de diseño diferente. Las principales diferencias para el ABS. entre dos ruedas motrices, y las tracciones integrales, son como sigue:

• El par motor actúa sobre las cuatro ruedas.
• Para el bloque o del diferencial trasero, las dos ruedas giran a la misma velocidad.
• Para el bloqueo del diferencial inter-puentes, las ruedas delanteras y traseras giran a la misma velocidad.
• El cálculo de la velocidad de referencia, para dos ruedas motrices está basado sobre la velocidad de dos ruedas en diagonal, es decir una sola rueda motríz.

En efecto, para los vehículos a “tracción integral”, no es posible hacer la diferencia entre dos ejes uno con tracción y otro sin tracción, ya que la transmisión actúa sobre los dos ejes. En la situación de frenado en un vehículo 4x4, la transmisión presenta un momento de inercia muy importante.
En el caso de bloqueo del diferencial trasero, las dos ruedas son conectadas entre sí, unidas una con la otra.
En el caso de un suelo asimétrico (parte firme y parte deslizante), la tendencia al bloqueo de una rueda no será reconocida, hasta que las dos ruedas tengan tendencia a bloquearse. Para controlar estas situaciones se utiliza un sensor de aceleración gestionado por computadora, se necesita un especial procesamiento de señales, ya que el bloqueo se realiza automaticamente, en el momento que se accionan los frenos. Normalmente, no son necesarias otras mediciones suplementarias, para que el sistema ABS. (Antilock Braking System), pueda operar eficientemente.

Los componentes del sistema

Sabemos que el principio de funcionamiento del sistema, se centra en la acción del disco de freno que es muy simple. Se trata generalmente de un disco metálico que tiene un diámetro menor al de la rueda, fijo a la misma que gira a la misma velocidad. Las pastillas son componentes planos, fijas al eje y por lo tanto al chasis, que presionan al disco, el roce que se produce es lo que reduce la velocidad.

Dichas “pastillas”, se montan dentro de una denominada “pinza”, que posee un pistón o más, que trasforma la presión en fuerza. Este par de fuerzas ejercidas en el disco, se transmite por completo a las ruedas.

En el caso del freno a disco, el rendimiento del mismo es proporcional al “coeficiente de fricción. En lo referente a las pinzas y el circuito, las más desarrolladas son:
- Las pinzas fijas
- Las pinzas flotantes

Las “pinzas fijas” van fijas rigidamente al eje, poseen al menos dos pistones enfrentados accionados por el mismo sistema hidráulico.
Las “pinzas flotantes” son una especie de mordaza, es decir cuando una de las caras se apoya sobre el disco, el lado opuesto por reacción entra en contacto con la otra cara.



Los denominados “pinzas” de freno, contienen un pistón o más, y se definen como “pinzas fijas o flotantes”, con distintos rendimientos.

Las pastillas de freno

Generalmente, los fabricantes de este importante componente, trabajan en colaboración con las casas automovilísticas, para poner a disposición de las mismas la tecnología desarrollada.

El nivel de calidad, tanto en el montaje en las terminales como en el sector aftermarket es fundamental, y su fabricación debe contener todo el bagaje de competividad y experiencia. Los fabricantes deben brindar el nivel de confiabilidad exigido, incluyendo en este los kits de accesorios, estudiados para realizar una reparación o reemplazo de manera rápida y segura.



Las pastillas de freno, son actualmente elaboradas con gran precisión, y son importante en el sistema.

La materia prima

El material de fricción es el elemento más importante de una pastilla de freno, generalmente sin el aporte de cobre. La mezcla óptima de material prima utilizada, desde la goma al grafito, asegura un coeficiente de fricción estable, y la seguridad máxima de frenado, en toda la gama de temperaturas y en todas las condiciones de servicio.



AyB. Los fabricantes deben brindar un nivel de calidad óptimo, tanto para las terminales, como para el aftermarket - TRW.

El “Scorching”: Tratamiento térmico de alta temperatura

Este tratamiento es un proceso fundamental, que consiste en la cocción del material con que estan compuestas las pastillas, a una temperatura de 600-700 grados C. El “Scorching” ofrece notables ventajas en las siguientes áreas:

• Comportamiento en la etapa de rodaje: eliminando los gases y la resina atrapados en el material de fricción, este tratamiento permite reducir el tiempo de rodaje.
• En combinación con el revestimiento: a base de silicatos, el “scorching” garantiza prestaciones óptimas desde la primera frenada.
• Reducción de la extensión: de la primera frenada, que a su vez determina un aumento de fuerza sobre el pedal de freno, para mantener la desceleración del vehículo.



Componentes de una pinza de freno básica, del tipo flotante: 1- Horquilla. 2- Resortes de las pastillas. 3- Láminas del resorte. 4- Pastillas de freno. 5- Anillo de estanquidad. 6- Pistón de freno. 7- Guardapolvo. 8- Cuerpo de la pinza. 9 y 10 - Pasadores. 11- Capuchón. 12- Tornillo de purga.

El “Scorching” con placa de calentamiento

En este caso y más recientemente, se ha pasado del proceso común de “scorching” a un sistema térmico de avanzada. Durante este tratamiento, el material de fricción de la pastilla es prensado contra una placa calentada.

El proceso de fundición a presión (pressofusione)

Aquí las pastillas son fabricadas por fundición a presión (deep Moulding Technology), o tecnología del moldeo profundo. Un proceso desarrollado con prensas automáticas. La mayor ventaja de este proceso, se da en la mayor uniformidad de la densidad y parosidad del material, que significa una importante reducción de las vibraciones, y de los ruidos o chirridos, y por lo tanto un notable mejoramiento del confort de conducción.

En la actualidad, y regidos desde hace años por la ECE. Europea, los fabricantes tienen en función un programa “ecológico” destinado a los vehículos, en donde están eliminados los siguientes materiales: Cobre, plomo, mercurio, cadmio, antimonio, molibdeno y latón.