Qué son los frenos de disco y cómo funcionan
La primera persona que viajó en un automóvil fue Bertha Benz, la esposa de Karl Benz, allá en el año 1886. Durante esa primera travesía, Bertha se dio cuenta de lo peligroso que podía ser no poder parar el vehículo a tiempo. Por eso, en plena marcha, se le ocurrió la genial idea de añadir un trozo de cuero a las zapatas de freno del vehículo, que eran de madera.
Motor
Casi sin darse cuenta, Bertha Benz sentó las bases de los frenos que utilizamos hoy día. A medida que los vehículos fueron ganando potencia durante el siglo XX, los ingenieros del automóvil también fueron desarrollando mejores frenos, pero siempre utilizando la fricción como medio.
Casi todos los vehículos que conducimos hoy en día tienen frenos de disco. Este sistema no solo está presente en automóviles, sino que también es muy común en motos, patinetes eléctricos y bicicletas, pues tienen un mecanismo simple, ofrecen una enorme eficacia y permiten combinarse fácilmente con tecnologías de seguridad como el freno antibloqueo ABS o los sistemas electrónicos de frenado. Si te puede la curiosidad y quieres saber al detalle cómo funcionan estos frenos, quédate con nosotros.
¿Qué son los frenos de disco?
De todos los sistemas de freno que se han utilizado en el mundo del automóvil, los discos han demostrado ser los más eficaces en términos de potencia de frenado, durabilidad y fiabilidad. Se comenzaron a popularizar en la década de los años 60. Al principio, solo se montaron en vehículos de lujo, aunque no tardaron demasiado en llegar al resto de los automóviles domésticos, introduciendo innovaciones técnicas que los hacían incluso más eficaces.
Este sistema consta de un disco metálico que normalmente está fabricado en hierro fundido o acero inoxidable. El disco gira de forma simpática con la rueda. A ambos lados de este elemento se encuentran las pastillas de freno, que son bloques de material de fricción diseñados para presionarse contra el disco y generar la fuerza de frenado necesaria. Cuando pisamos el freno, la pinza presiona la pastilla contra el disco. La fricción hace su trabajo, la rueda pierde giro y el coche se acaba deteniendo.
En la actualidad, los frenos de disco han sustituido mayoritariamente a otros sistemas de freno inferiores, como es el caso de los frenos de tambor. No obstante, durante la última década, algunos fabricantes han vuelto a montar tambores en vehículos utilitarios para reducir costes, aunque solo en el eje trasero.
¿Cómo funcionan los discos de freno?
Hablábamos de la fricción al principio del artículo, y este es el mismo principio por el que funcionan los frenos de disco. Si nos ceñimos a una definición científica, los frenos de disco no son más que un sistema que, utilizando la termodinámica a su favor, es capaz de convertir la energía cinética de las ruedas en calor.
Cuando vamos conduciendo y accionamos el pedal de freno, se activa un sistema hidráulico o eléctrico que empuja los pistones de la pinza, apretando las pastillas de freno contra el disco giratorio. La presión ejercida por las pastillas sobre el disco genera una fuerza de fricción que se opone al movimiento de la rueda, desacelerando el vehículo.
Durante este proceso, parte de la energía cinética del vehículo se convierte en calor debido a la fricción. A propósito del calor, la temperatura es también el punto débil de los discos de freno. Si los sobrecalentamos, perderán eficiencia y tardaremos más metros en detener el coche. Por eso, los discos están diseñados para que puedan disipar eficientemente el calor que se genera con la fricción. En cualquier caso, si nos excedemos con ellos, dejarán de funcionar correctamente. Aunque de esto hablaremos un poco más en detalle un poco más abajo.
Partes de un sistema de freno de disco
Los frenos de disco no tienen una gran complicación mecánica, pero conviene conocer cada componente del sistema para poder detectar cualquier tipo de avería. Además, hay varios tipos de disco, tal y como te explicaremos en este punto.
Disco de freno
Es el elemento central del sistema y el que le da nombre. Normalmente, hay un disco por cada rueda. Además, en función del vehículo que tengamos, existen distintos tipos de disco de freno. Los más importantes son los siguientes:
- Discos sólidos: son los más básicos, así como los más comunes. La mayoría de los turismos llevan discos de este tipo, que no son más que un anillo metálico sólido. Estos discos son correctos para vehículos de baja potencia y condiciones de conducción suaves, ya que tienen una capacidad limitada para disipar el calor generado durante el frenado.
- Discos ventilados: cuentan con canales radiales que permiten que el aire circule a través de ellos. Gracias a estos raíles, se consigue una disipación más eficiente del calor. Los discos ventilados son más caros que los sólidos, y están presentes en vehículos premium con motores más potentes, donde esta refrigeración extra puede marcar la diferencia. Los raíles, dicho sea de paso, están dentro del disco, por lo que no se pueden ver a simple vista.
- Discos perforados: muy comunes en los coches deportivos que se venden en la actualidad. Además de ser discos con una gran superficie, tienen pequeñas perforaciones que son muy prácticas. Cuando se necesita hacer un uso intensivo del freno, la fricción genera gases y partículas que son contraproducentes, pues forman una película sobre el disco que hace que el sistema pierda eficacia. Con las perforaciones, estos residuos se pueden evacuar fácilmente, mejorando la frenada también en condiciones húmedas o cuando hay un exceso de polvo en el ambiente. Los agujeros también consiguen que el disco sea más ligero, aunque también pueden ser un punto débil, pues el disco se puede rajar a partir de ellos.
- Discos rayados o ranurados: tienen pequeñas hendiduras radiales o en forma de circunferencia cuyo propósito es el mismo que el que hemos visto en los discos perforados. A través de estas ranuras, el polvo y la suciedad se puede evacuar sin restar eficacia al sistema. Además, la mordida inicial es más directa que en los discos perforados.
- Discos cerámicos: para que un coche pueda tener 700 CV, también es necesario que su sistema de frenado pueda evacuar todo ese calor en tiempo récord para detener el vehículo. Por eso, los mejores automóviles hacen uso de discos fabricados con una matriz cerámica reforzada con carbono. Estos discos carbocerámicos pesan muy poco, tienen una enorme resistencia al desgaste e incluso pueden ponerse al rojo vivo sin llegar a romperse. Duran mucho, aunque también valen muy caros.
Pastillas de freno
Colocadas en ambas caras del disco, las pastillas son las que convierten la energía cinética en energía térmica cuando se presionan contra el disco giratorio. Las pastillas normalmente son bastante baratas, y se gastan antes que el disco. Para que te hagas una idea aproximada de la vida útil, por cada juego de discos, gastarás fácilmente dos juegos de pastillas.
Cada freno tiene su tipo de pastilla, con su compuesto y forma característica. En el caso específico de los frenos cerámicos, utilizan pastillas especiales con otros materiales que tienen una menor fricción, debido a que la cerámica es más lisa que el metal.
Pinza de freno
Aunque no hemos hablado mucho de ellas, las pinzas cumplen un papel muy importante en el equipo. Pueden ser de tipo fijo, donde una pastilla es fija y la otra se mueve, o de tipo flotante, donde ambas pastillas se mueven. La mordaza está conectada al sistema hidráulico o eléctrico que transmite la fuerza de frenado.
Los coches más potentes también suelen tener pinzas más grandes y con más pistones para garantizar que se aplica la fuerza necesaria para producir la fricción deseada.
Bomba de freno
Como ocurre también con el embrague, la bomba de freno es el componente que genera la presión hidráulica necesaria para accionar las pinzas y presionar las pastillas contra el disco. Está conectada al pedal de freno y se acciona cuando el conductor lo presiona.
Líneas, mangueras y depósito
Para finalizar el sistema, tenemos los canales que permiten que funcione el sistema hidráulico, es decir, los conductos que transportan el líquido de frenos desde el pedal hasta las pinzas. Están fabricadas con materiales resistentes a la presión y al calor, como acero o caucho reforzado. Su función es transmitir la fuerza de frenado de manera eficiente y sin fugas.
El líquido de frenos se rellena a través de un depósito. Para que el freno funcione bien, es necesario cambiar este aceite cada cierto tiempo, pues se suele llenar de humedad, perdiendo eficacia, que se traduce en una menor capacidad para ejercer presión. Si tu coche tiene caja de cambios manual, lo normal es que el circuito tenga el depósito compartido con el sistema hidráulico del pedal del embrague, pues se suele usar el mismo fluido para los dos sistemas —aunque luego el líquido se bifurca en dos circuitos independientes—.
Adicionalmente, el freno se puede complementar con sensores y ayudas electrónicas. Es el caso del sistema antibloqueo (ABS), los sensores de velocidad de las ruedas, los asistentes de frenado y unas unidades de control electrónicas asociadas a los sistemas de frenado.
¿Qué mantenimiento tiene un coche con frenos de disco?
El freno de disco funciona bastante mejor que el de tambor. Sin embargo, para garantizar que el sistema rinde correctamente, hay que hacerle una serie de mantenimientos:
Revisión de discos y pastillas
Con un uso normal de tu automóvil, un juego de pastillas te puede durar fácilmente unos 30.000 kilómetros, lo que significa que vas a tener que cambiarlas cada 2 o 3 años. Sin embargo, resulta interesante mirar las pastillas de vez en cuando para detectar cualquier tipo de anomalía que se haya podido producir.
Con los discos, pasa un tanto de lo mismo. Sustituir los discos es caro. La parte positiva es que no es un mantenimiento que haya que hacer muy a menudo. Obviamente, puede darse el caso de que tengas que sustituirlos antes de tiempo si se producen surcos, abolladuras o alguna deformación. En algunos casos, los discos deformados se pueden rectificar en un taller.
Durante la conducción, también hay que prestar bastante atención si encontramos algún tipo de comportamiento inusual del freno. Si escuchas un chirrido desagradable al frenar, debes comprobar tus pastillas, pues lo más seguro es que estén al límite. Recuerda que sin pastillas, no podrás detener el coche a tiempo en caso de necesitar efectuar una frenada de emergencia.
Revisión del líquido y líneas de freno
El líquido de frenos es un gran olvidado a la hora de hacer mantenimientos al automóvil. Sin embargo, tener este fluido en buenas condiciones es crucial para que el freno funcione como es debido.
El fluido que se usa para los frenos puede absorber humedad con el paso del tiempo. Este fenómeno le hace perder sus propiedades, lo que se traduce en una peor respuesta de frenado. En función del lugar en el que vivas y la humedad ambiente, tendrás que cambiar con más asiduidad este fluido.
En cuanto a las líneas de freno, también conviene comprobar cada cierto tiempo que están en buen estado, es decir, que no hay fugas ni puntos por los que se vaya la presión. Lo ideal es llevar el coche a un taller para una puesta a punto antes de acudir a la ITV, especialmente en vehículos que ya tengan unos cuantos años.
Sustitución de discos y pastillas
Cuando las pastillas se gastan, hay que colocar un juego nuevo, siempre y cuando los discos todavía tengan vida por delante. El cambio de pastillas y discos se hace por ejes. Lo normal es que se gasten más los discos y pastillas del eje delantero, pues los repartidores de frenada ponen más presión en este eje, independientemente de que la tracción sea delantera o trasera.
El cambio de pastillas es bastante económico. El precio variará en función del tipo de taller al que vayamos y el repuesto que necesitemos. En turismos normales, el precio por eje ronda los 150 euros.
En cuanto a los discos, sí que hablamos de un mantenimiento más costoso. Los discos delanteros suelen ser más caros porque son más grandes. Además, en función del coche que tengamos, el precio del repuesto puede variar completamente. Al precio de la pareja de discos hay que sumar la mano de obra, por lo que fácilmente nos podremos dejar unos 200 o 300 euros. Adicionalmente, es recomendable también cambiar las pastillas junto con los discos.
Fuente: Mundo Deportivo
