Frenos de Discos, Tipos, Función Y Más

Este sistema de Frenos de Discos es el más utilizado en la mayoría de los vehículos turismo, ya que su frenado es más enérgico en comparación con los frenos de tambor, obteniéndose un menor tiempo de frenado y por tanto una menor distancia de frenada. Esto es debido a que los elementos de fricción están montados al aire con lo que mejora la refrigeración, por lo que la absorción de energía y su transformación se realizan más rápidamente.

Los frenos son un el sistema de seguridad activa más importante del coche. Por este motivo debemos vigilar el estado de nuestro sistema de frenado. En la actualidad, los frenos de disco son los más comunes en nuestros vehículos.

¿Quieres saber cómo funcionan los frenos de disco?, bien si te interesa saber todo lo relacionado con los discos de frenos pues quédate que te pondremos al tanto de este importante elemento de tu vehículo.

¿Qué son los Frenos?

Los frenos de un vehículo son parte de un dispositivo mecánico que inhibe el movimiento, son el sistema de seguridad más importante y una de sus piezas clave. El mantenimiento se debe realizar desde antes para asegurar tu seguridad en caso debas realizar un frenado de emergencia.

En todo proceso de frenado de un vehículo, se produce una transformación de la energía cinética acumulada debido a su velocidad en energía calorífica provocado por el rozamiento entre superficies, con el consiguiente aumento de la temperatura global del sistema. Este es el principio que rige para cualquier sistema de frenado en vehículos, tanto frenos de disco como para frenos de tambor.

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Historia del sistema de frenos de disco

 En 1917, un mecánico inventó un nuevo tipo de frenos que se operaba hidráulicamente. Un par de años más tarde mejoró su diseño e introdujo el primer sistema moderno de frenos hidráulico. Aunque no era fiable del todo debido a problemas con el proceso de fabricación, fue adoptado en la industria automotriz con algunos cambios. Ese hombre se llamaba Malcolm Loughhead y, además se patentar el freno de disco, también se convertiría en uno de los fundadores de Lockheed Corporation.

Hoy en día, debido a los avances en los materiales y la fabricación mejorada, los frenos de disco son mucho más efectivos y fiables. La mayoría de los vehículos modernos tienen frenos en las cuatro ruedas, operados por un sistema hidráulico.

Estos pueden ser de disco o de tambor, pero dado que el delante donde los frenos juegan un papel más importante, raro es el coche que no tiene un juego de discos al frente. ¿Por qué? Porque durante una detención, todo el peso del coche recae hacia adelante y, por ende, sobre las ruedas anteriores.

¿Qué son los Discos de Frenos?

Un freno de Disco consiste en un disco de hierro fundido o rotor que gira con la rueda, y una pinza o mordaza (cáliper) montada en la suspensión delantera que presiona las pastillas de fricción (pastilla) contra el disco.

El freno de disco por su parte es el más aplicado en los autos de gama alta, deportivos y de turismo, en los autos de serie se usa en la parte delantera, su frenado es más ágil y la respuesta es mayor a la de los frenos de tambor, tiene menor peso.

¿De qué se compone un freno de disco?

Como la mayoría de las piezas de las que está formado un coche, un sistema de frenado es un mecanismo hecho de múltiples componentes para que el conjunto funcione de forma adecuada. Los principales en un freno de disco son:

Pastillas: Están ubicadas dentro de la pinza a ambos lados del disco para que puedan deslizarse lateralmente, hacia el disco y alejándose del mismo. Una pastilla de freno consiste en una pastilla de material de fricción moldeada a una placa de respaldo metálica.

En muchas pastillas de freno, las calzas reductoras de ruido están unidas a la placa. Si alguna de ellas está desgastada o cerca de ese límite, o tienen algún daño, todas las pastillas del eje deben reemplazarse.

Pinzas: En su interior contiene el pistón que presiona las pastillas. Hay dos: fijas y flotantes. Las primeras, a menudo se instalan en deportivos y coches de lujo. La mayoría de los vehículos que circulan hoy en día tienen pinzas de freno flotantes, y la casi todas cuentan con uno o dos pistones en el lado interior. Los compactos y SUV suelen tener pinzas de un pistón, mientras que los SUV y camiones más grandes tienen pinzas de doble pistón delante y de un pistón detrás.

Discos: Están montados en el buje y giran de forma solidaria a la rueda. Durante el frenado, la energía cinética del vehículo se convierte en calor debido a la fricción entre las pastillas y el disco. Para disiparlo mejor, la mayoría de los vehículos tienen discos ventilados en las ruedas delanteras. Los discos traseros también se hacen ventilados en los más pesados, mientras que los más pequeños tienen discos sólidos (no ventilados).

En cuanto al material, debido a las altas temperaturas que pueden alcanzar los frenos de disco, a menudo están hechos de hierro fundido por la capacidad de los materiales para soportar el calor extremo, la facilidad de fabricación y el bajo coste de producción.

Dicho esto, algunos discos de freno están hechos de compuestos a base de carbono, cerámica y aleaciones, pero tienden a ser más caros. Este tipo de sistemas tan solo quedan reservados a vehículos de alto rendimiento, donde hay que garantizar una detención eficaz a velocidades muy elevadas.

¿Cómo funciona un freno de disco?

Los frenos de disco tienen un disco que gira junto a la rueda. El disco está montado por un calibre, en los cuales hay pequeños pistones hidráulicos que trabajan para presionar el cilindro maestro. El pistón presiona en las pastillas que hacen fricción contra el disco desde cada lado para ayudar a parar o frenar la inercia del vehículo.

Puede haber más de un par de pistones, especialmente en los circuitos de frenos dobles. Los pistones se mueven solo una corta distancia para accionar los frenos, y las pastillas casi ni se mueven cuando los frenos son liberados. No tienen muelles de retorno.

Las gomas de estanqueidad que rodean a los pistones están diseñadas para dejar que los pistones se desplacen gradualmente mientras que las pastillas se desplazan hacia abajo, para que la distancia se mantenga constante y los frenos no necesiten ajuste.

Todos los coches actuales llevan sensores en las pastillas de freno. Cuando las pastillas están a punto de llegar al fin de su vida útil, los sensores o cables se quedan expuestos. Estos hacen un pequeño cortocircuito en el disco metálico, haciendo que se ilumine un testigo en el cuadro de instrumentos.

¿Necesitan mantenimiento los frenos de disco?

Como resultado de la fricción, las pastillas de freno necesitan mantenimiento o, de lo contrario, pueden aparecer problemas como chirridos o crujidos y una potencia de frenado que no debería de ser la óptima. Si no se solucionan los problemas, puede derivar en una inspección técnica (ITV) suspensa.

El tipo de servicio más común requerido para los frenos de disco es poco más que cambiar las pastillas. Estas, generalmente, tienen una pieza de metal llamada indicador de desgaste. Cuando el material de fricción está en las últimas, el indicador entrará en contacto con el disco y emitirá un chirrido.

Esto significa que es hora de meter unas nuevas pastillas de freno. Verificar el desgaste requerirá de algunas herramientas y tiempo, además de asegurar que el apriete de los pernos de las ruedas sea correcto. Para algunos puede ser demasiado, así que, si deseas ahorrar tiempo, lo mejor es acudir a un taller de confianza.

¿Cada cuánto tiempo hay que cambiar los frenos de disco?

Incluso en situaciones de conducción normales, los frenos de disco soportan mucho estrés y, con el tiempo, será necesario sustituir determinados componentes. Las pastillas necesitan ser reemplazadas con mayor frecuencia, aunque el cuándo es algo indeterminado.

Eso depende de tus hábitos de manejo particulares, así como del material del que estén hechas, pero varía entre los 40.000 y 120.000 kilómetros. Los discos suelen durar entre 80.000 y 120.000 km (y a veces más), mientras que las pinzas y los pistones deberían de durar toda la vida útil del vehículo.

Tipos de discos

Hay varios tipos de discos en el mercado atendiendo a los tipos de superficie, lisos, rallados, pre-perforados, perforados o mixtos.

Los discos lisos o sólidos:

Son los que suelen ser montados en fábrica (a excepción de modelos deportivos, superdeportivos e hiperdeportivos que montan perforados).

Los discos ventilados:

Estos evacuan muy bien la alta temperatura generada por la alta fricción de las pastillas con las caras del disco, esto hace que el fabricante ponga en medio de las caras de contacto una especie de alabes para que rápidamente el aire pueda entrar y así evacuar la alta temperatura.

Los discos perforados:

Evacuan mejor el calor por tener orificios de ventilación, pero en contrapartida se calientan más porque disponen de menos superficie de frenada que los rallados.

Los discos rallados:

Tienen por función limpiar los residuos de la pastilla acumulados entre el disco y la pastilla que pueden reducir la eficacia del frenado, pero por el contrario no evacúan el calor tan bien como lo hacen los perforados.

Como ventaja de los rallados podemos destacar que no sufren del fenómeno “cracking”, como sí lo hacen los discos perforados, son pequeñas grietas que se forman alrededor de los agujeros, visibles sobre todo en los frenos de los coches de carreras.

Discos mixtos:

Son aquellos que combinan los diferentes sistemas, mezclan perforaciones con rallas y ventilados buscando un equilibrio entre las mejores cualidades de cada tipo. No existe una regla que diga cuáles son mejores, simplemente son sistemas diferentes y cada usuario ha de experimentar con cada uno para saber cual se adapta mejor a su conducción.

Discos cerámicos:

¿Y cuál es la peculiaridad principal de este tipo de frenos? Pues su composición, como su nombre indica cuentan con un composite cerámico que se suma a las fibras de carbono para mejorar su resistencia.

El carburo de silicio es el encargado de aportar la rigidez suficiente para evitar fracturas, así como incrementar su aguante respecto a las altas temperaturas. El proceso de fabricación de estos discos carbocerámicos dura más de una semana.

Las ventajas de los frenos de disco cerámicos son muy claras. Pesan un 50% menos que los discos tradicionales de fundición de hierro y la ligereza siempre es una de las claves en los superdeportivos.

También son mucho más duraderos, se dicen que pueden tener una vida de unos 300.000 kilómetros, aunque dependerá del uso que se les de. La eficacia también es una de sus características, pues ayudan a reducir las distancias de frenado.

La resistencia de los frenos cerámicos es sobresaliente y aguantan altas temperaturas sin que haya deformaciones, de hecho, pueden soportar más de 900º. Respecto a los discos de hierro se reduce hasta un 90% la emisión de polvos finos y también mejora en términos de ruido y vibraciones.

En resumen, se trata de unos frenos con los que se obtiene el máximo rendimiento cuando se hace un uso intensivo, motivo por el que solo los vemos en superdeportivos.

 

Ventajas y desventajas de usar Frenos de Discos

Como es natural en todo lo que adquirimos debemos saber que beneficio nos trae el elemento que estamos usando y más cuando se trata de la seguridad de nuestras vida por eso a continuación te diremos las ventajas y desventajas que tienen los frenos de discos para que estés al tanto de lo que este elemento nos puede ofrecer.

Ventajas de los frenos de disco

• Tienen una mejor refrigeración, gracias a que están al aire libre, lo cual permite que se disipe mucho mejor el calor y evita el “fading”. Además, existen discos de freno ventilados para los casos en que las exigencias de conducción son mayores.
• Ofrecen una mayor potencia de frenado que ayuda en determinadas circunstancias, por ejemplo, al tener que efectuar frenadas bruscas.
• Su sustitución es más rápida y sencilla que la de los frenos de tambor.
• Piden un menor uso de componentes, aligerando el peso del vehículo.
• No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente.
• Cuando el disco se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión contra las pastillas.
• Tiene mejor frenado en condiciones adversas, cuando el disco desecha agua y el polvo por acción centrífuga.
• Respuesta bastante rápida.
• Gran disipación del calor por permitir circulación de aire por ambos lados del disco e interiormente entre los canales del mismo en caso de disco ventilado.
• Espacio reducido para la gran potencia desarrollada.
• Mantenimiento rápido y cómodo (cambio de pastillas).
• El ajuste de las pastillas al disco es automático.
• La acción de frenado es independiente del sentido de marcha del vehículo. Se produce auto limpieza por acción centrífuga.

Inconvenientes de los frenos de disco

• Tienen un mantenimiento más costoso.
• Presentan una menor durabilidad.
• No tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia,
• Sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor,
• Se gastan más pronto.
• El freno de emergencia es más complejo que en freno de tambor
• La superficie de fricción es plana en este sistema actuando en forma axial.

¿Porqué utilizar discos de freno?

El incremento de la velocidad máxima alcanzada por los vehículos y la construcción de autopistas y autovías, ha precipitado en la sustitución de los sistemas de frenos de tambor por frenos de disco en el eje delantero. El disco (que gira en conjunto a la misma velocidad que la rueda) se le aplica fricción por ambos lados.

Las ventajas que presentan los frenos de disco es su buena refrigeración, disminuyendo la probabilidad de recalentarse. Además frente al agua o la humedad; será el propio giro de la rueda la que la expulse; por lo que la eficacia de frenado se mantiene casi completamente.

La precisión con la que se puede controlar la frenada es elevada; sin embargo, la potencia de frenado no es posible multiplicarla como con el caso de los frenos de tambor; y además, su capacidad de detención en parada es inferior que en el caso de los sistemas de tambor.

Inconvenientes como consecuencia del sobrecalentamiento

Existe un problema que se denomina «bloqueo por vapor»; el cual es debido al calentamiento del líquido de frenos como consecuencia de la exposición a unas altas temperaturas derivadas de las pastillas de freno.

Esto provoca que el líquido de frenos llegue a hervir y como consecuencia, se generan burbujas en el interior del circuito hidráulico. La presión ejercida por el pedal del freno no es eficaz pudiendo en última instancia dejar de funcionar los frenos por completo.

Otro de los grandes inconvenientes es «la fatiga». Este fenómeno se produce comúnmente cuando se someten a los frenos a un uso intensivo en un corto período de tiempo. Tanto las pastillas como los frenos se sobrecalientan y com consecuencia, producen un gas que actúa lubricando el sistema y reduciendo la fricción y con ello la eficacia de la frenada.

¿Cuánto calor se genera?

Detener un auto en movimiento puede calentar los frenos a 510 °C o más. Para soportar tanto calor, las pastillas de freno deben ser de materiales especiales, y no derretirse a altas temperaturas. Algunos de estos componentes incluyen composites, aleaciones y cerámicas.

Los frenos delanteros juegan una parte importante en detener el vehículo, mucho más que el freno trasero porque el frenado hace que el peso del vehículo se concentre en las ruedas delanteras. Por lo tanto, muchos autos tienen discos de freno en la parte delantera y frenos de tambor en la parte posterior.

Freno de disco o freno de tambor ¿Cuál es mejor?

El freno de tambor y el de disco tienen funcionamientos similares, pero ambos tienen ventajas y desventajas diferentes, al punto que se suele utilizar los dos tipos de freno en solo un vehículo.

Los frenos de disco y de tambor son sistemas accionados por equipos hidráulicos con la bomba a través del líquido de freno. Como elementos físicos, ambos sufren desgastes por el lógico trabajo de fricción, hay desgastes en las pastillas en el caso de los discos y problemas con la calidad de la superficie ambiental al estar constantemente recibiendo temperaturas altas en el caso del tambor.

El sistema de freno por tambor es anterior a los discos y básicamente con los frenos de tambor se iniciaron los sistemas de frenos. La ventaja de los discos es que como no necesitan regulación como los tambores, frenan igual ambas ruedas.

En el caso de los tambores sí necesitan una regulación exacta, así que la persona que va a realizar el trabajo, tiene que hacerlo de tal manera que queden regulados. En el caso de los discos es automático, no necesitan de una regulación, por tanto, las frenadas son más seguras, esta es la razón por la que la mayoría de autos traen el freno de disco en el eje delantero y completan con tambor atrás.

El mantenimiento recomendado básico son los rectificados de disco y rectificado de tambores. En el caso de las pastillas y las zapatas de frenos son elementos que se desgastan y eso se debe cambiar. Un juego nuevo en ambos casos. Las partes hidráulicas tienen sellos y retenes que también, producto del uso presentan deterioro y periódicamente hay que reemplazarlos.

“Un 90% de estos vehículos tienen el sistema de discos en la parte delantera y el sistema de tambor en la parte trasera, los discos son más seguros porque son frenos ecualizados, es imposible que, en una rueda, sea izquierda o derecha, frene más que la otra, lo que sí podría ocurrir si tuviera instalados frenos de tambores, porque estos son regulables y se debe procurar mediante el sistema de regulación que ambos frenen igual”.

En el caso de los autos con grandes prestaciones, por lo general traen frenos de discos en las cuatro ruedas, pues son más seguros. Los carros más veloces cuentan con frenos de discos más potentes y sistemas estandarizados.

 

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