Los frenos son uno de los componentes más importantes de nuestro vehículo, por no decir el más importante junto a los neumáticos. Recientemente os he hablado en varias ocasiones de las pinzas de freno, desde los motivos por las cuales no deberías repintarlas hasta los detalles del equipo de frenos de alta tecnología que emplearán los monoplazas de Fórmula 1 en 2018, pero hoy vamos a centrarnos en otro elemento del equipo de frenado: los discos de freno.
Ya en su día os hablamos en profundidad de las diferencias entre los frenos de disco y de tambor, así como de los tipos, componentes y funcionamiento de cada uno de ellos. En dicho post os prometimos un completo artículo acerca de los distintos tipos de discos de freno que podemos actualmente en el mercado, y hoy es el momento de conocer todos sus secretos.
Partamos una idea que todos conocemos o, al menos, deberíamos conocer: la función básica de los frenos de disco. En ellos una pinza empuja una o más pastillas en el disco, lo que provoca fricción y ralentiza la rotación del eje al que está unida. Sin embargo, aunque todos los sistemas operan según este principio general, las piezas utilizadas para llevar a cabo el trabajo varían mucho de un diseño a otro.
Vamos a conocer las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de discos de freno.
Discos de freno sólidos
Este tipo de discos se componen de una sola pieza y, por lo general, suelen instalarse en las ruedas traseras, aunque hay vehículos que los equipan en las cuatro ruedas. Dado que disipan el calor lentamente, suelen montarse en vehículos pequeños, pues estos no cuentan con demasiado peso y, al frenar de manera violenta, no producirían tanto calor como para romperlos.
Hablamos de los discos de freno más simples que vas a encontrar en el mercado y, como tal, son los más baratos tanto de fabricar (generalmente están hechos de hierro) como de comprar. Si bien es cierto que no hay nada incorrecto en ellos, en determinados vehículos no son capaces de disipar el calor tan eficazmente como lo hacen los siguientes tipos de discos de freno.
Discos de freno ventilados
Son discos de freno compuestos de dos discos separados mediante canales radiales, lo que permite su ventilación. Dichos discos se ubican a ambos lados de la fricción en la rueda de forma que, al girar el disco de freno, se produce un efecto ventilador que genera una corriente de aire constante a través del disco para evitar que se sobrecalienten y se agrieten.
Suelen montarse únicamente en el eje delantero, ya que es donde se ejerce la mayor fuerza de frenado, pero si el vehículo es muy pesado o muy potente, puede equipar discos ventilados en ambos ejes. Además, este tipo de discos de freno aumentan la vida útil de las pastillas. Sus diseños son múltiples, como puedes ver en la imagen (canales rectos, canales curvos, diseño por pilares…).
Discos de freno perforados
Cuando utilizamos de manera intensa los frenos, la pastilla libera gases y partículas, formando una película sobre el disco que impide que la pastilla toque el disco de freno con la misma eficacia, es lo que se conoce como fundido de freno. El diseño de los discos de freno perforados responde a su capacidad para liberar los gases y, al mismo tiempo, reducir el peso de la pieza, pero ojo, porque el rotor se ve comprometido.
Hemos explicado que un disco de freno es mejor si actúa como un gran disipador de calor, por lo que meter cierta carga de agujeros en el mismo se traduce en una menor capacidad para disipar el calor. Además, estos agujeros pueden convertirse en puntos de tensión, lo que puede conducir a un agrietamiento durante una frenada fuerte.
Para solucionarlo, suelen se fabricarse en hierro fundido con un alto contenido de carbono, que mejora las características de resistencia termomecánica. En cualquier caso, también hemos de tener en cuenta que las pastillas de freno modernas no sueltan tantos gases y partículas como sus predecesoras, por lo que la necesidad de perforación en los discos de freno se ha reducido.
Teniendo en cuenta que en un uso habitual del vehículo es poco probable encontrarse con los inconvenientes comentados, los discos de freno perforados son muy habituales en los coches de alto rendimiento modernos, donde el diseño juega un papel realmente importante. Adicionalmente, impiden que se forme una película de agua en caso de conducción sobre superficies mojadas.
Discos de freno rayados
El diseño de los discos de frenos ranurados responde esencialmente a las mismas necesidades que el caso anterior, aunque hay matices. Las ranuras de la superficie del disco permiten que los gases escapen, junto con el beneficio adicional de que la acción de “raspado” que estas producen también limpia las pastillas. Las ranuras mejoran el agarre de la pastilla y aumentan la fricción, pero ojo, porque lo hacen a costa del desgaste de estas.
Al igual que los discos de freno perforados, lucen un atractivo superior, contando con múltiples diseños. Uno de los más llamativos y prácticos son los de la imagen, con forma de gancho, pues además de gozar de las mismas propiedades que el resto, permiten reducir las vibraciones.
Si comparamos este diseño con el anterior:
- Los discos perforados ofrecen un agarre inicial de frenado mejor que los discos ranurados.
- Los discos perforados se desempeñan mejor con lluvia, debido al volumen de los agujeros frente a las ranuras.
- Los discos perforados son más propensos a agrietarse que los ranurados.
- La disipación de los gases es igual en ambos.
- Los discos perforados incrementan un poco el rendimiento en general debido a su menor peso.
- Los discos perforados tienen una mayor ventilación por lo que deben enfriarse más rápido, pero como tienen menos material son propensos a calentarse mucho más rápido que los ranurados. Los ranurados, por su efecto, generan más temperatura.
- Los discos perforados tienen una superficie de fricción del 85% al 93%. Los ranurados, un 96%.
Discos de freno perforados y rayados
Podemos encontrar en el mercado una combinación de ambos diseños, es decir, discos de freno perforados y ranurados. En ellos, la superficie del disco sólo se perfora parcialmente, lo que deja intacta la integridad estructural de los discos y, al mismo tiempo, proporciona una escapatoria para los gases y la suciedad producida por las pastillas.
Discos de freno ondulados (Wave)
A pesar de que últimamente se han puesto de moda en los modelos de Audi más prestacionales, los discos de freno ondulados han existido en el mundo del motociclismo desde hace años. Sin embargo, tras la adquisición de Ducati por parte de Audi, la firma de los cuatro aros empezó a integrarlos en sus automóviles, pues sobra decir que el atractivo es una de sus grandes bazas.
Entre las ventajas que ofrecen los discos de freno ondulados -más conocidos en la marca como Wave– cabe mencionar una reducción notable en el peso (porque hay menos material) y una mayor disipación del calor cuando “torturamos” al equipo de frenado.
Discos de freno carbocerámicos
Un disco de freno caliente significa pastillas calientes y, por consiguiente, una mayor liberación de gases y deshechos. Entonces, ¿por qué no elegir un material diferente al hierro fundido? Una de las mejores opciones a la hora de disipar el calor es abandonar el hierro fundido y optar por la cerámica de carbono para fabricar el disco de freno, pero claro, también es más costoso. Por ejemplo, en el Audi RS 4 Avant que probamos hace poco hablamos de 7.910 euros.
Si lo que buscamos es lograr una mayor capacidad de frenada del vehículo, la clave no es el diseño del disco de freno, sino los compuestos con los que está fabricado y la superficie de fricción que ofrece.
Los discos de cerámica de carbono (más conocidos como carbocerámicos) son mucho más resistentes al calor y también son menos propensos a deformarse durante un uso intensivo, lo que significa que, generalmente, durarán más que el resto. Como beneficio adicional, suelen ser mucho más ligeros que sus contrapartes de hierro, pero reemplazarlos es muy caro y requieren pastillas de freno de un compuesto específico (que tampoco son baratas).
