Desde que se abandonaron los frenos de tambor para dar paso a los frenos de disco, con muchas mĂ¡s ventajas, estos discos han ido evolucionando mucho, tanto en el propio diseño, como tambiĂ©n en los materiales. AsĂ que, vamos a echar un vistazo a los discos de freno disponibles, y sus ventajas o desventajas.
TambiĂ©n las pastillas de freno han sufrido cambios desde su invenciĂ³n, para adaptarse a estos discos y a las nuevas exigencias de los vehĂculos, aunque esto lo dejamos para otro artĂculo…
¿QuĂ© son los frenos de disco?
Los discos de freno fueron ideados por el ingeniero britĂ¡nico Frederick William Lanchester, quien obtuvo la patente en 1902. Su idea revolucionaria consistĂa en un disco metĂ¡lico que rotaba junto a la rueda y que, al ser presionado por unas pastillas, generaba fricciĂ³n y detenĂa el vehĂculo. Sin embargo, en aquel momento, los frenos de tambor eran mucho mĂ¡s simples y baratos, por lo que no tuvieron demasiado Ă©xito entre los coches de calle. Los primeros en usarlo fueron los vehĂculos de carreras, pasando a las primeras unidades de producciĂ³n en masa en la dĂ©cada de los 50s, como el Citröen DS de 1955 para sus ruedas delanteras, o el Mercedes-Benz Clase S de 1970 que los incluyĂ³ no solo en las ruedas delanteras, sino en las cuatro ruedas.
En este tipo de frenos, cuando pisas el freno, unas pastillas se presionan contra este disco, generando fricciĂ³n y, por lo tanto, deteniendo la rueda, que va unida a dicho disco. Hay que decir que estas pastillas suelen fabricarse tambiĂ©n en varios materiales, como: las semimetĂ¡licas, con 65% de metal como el acero o el hierro, y el resto de metales como el grafito u otros compuestos inorgĂ¡nicos; bajo contenido en metal, que generan menos polvo que las semimetĂ¡licas, con mĂ¡s contenido en materiales orgĂ¡nicos; las de origen orgĂ¡nico como el Kevlar, vidrio o carbono y bajo porcentaje en metal (<15%), siendo mĂ¡s silenciosas, ligeras y resistentes; las cerĂ¡micas (mica, feldespatos, carbonatos, barita,…) con compuestos cerĂ¡micos y otros materiales ligados, las cuales son muy duraderas por su resistencia al desgaste.
Independientemente de los materiales, estos discos de freno tienen ventajas muy claras frente a los de tambor, que seguimos viendo en algunos vehĂculos mĂ¡s antiguos, especialmente para el eje trasero. Entre las ventajas tenemos:
- Mayor capacidad para disipar el calor generado por la fricciĂ³n, evitando la pĂ©rdida de eficacia.
- Debido al diseño, tienen mayor potencia de frenado frente a los de tambor, lo que permiten detener el vehĂculo mĂ¡s rĂ¡pidamente.
- Menor desgaste y menos costes de mantenimiento a largo plazo, aunque sean mĂ¡s caros de fabricar.
- Permiten aportar una mayor sensibilidad al conductor, algo que los de tambor no ofrecĂan, por lo que el control es ahora mĂ¡s fino.
- Son menos propensos a bloquearse, ademĂ¡s ayudados ahora por el ABS.
Tipos de discos de freno
En cuanto a los tipos de discos de freno, podemos diferenciarlos por los materiales en los que estĂ¡n fabricados, ya que el material va a marcar la diferencia entre unos y otros, tanto en lo que respecta a la fiabilidad, como al rendimiento:
Discos de metal (acero, aluminio, titanio)
Los materiales utilizados en la fabricaciĂ³n de estos discos desempeñan un papel crucial en su rendimiento y durabilidad, como mencionĂ© antes. Comenzamos por los discos de freno fabricados en metales como el acero, el aluminio y el titanio, analizando sus caracterĂsticas, ventajas y desventajas:
- Hierro fundido: esta fundiciĂ³n es muy barata, pero pobre en cuanto a rendimiento y fiabilidad en comparaciĂ³n con otros tipos de discos.
- Acero: son muy comunes, debido a que es un material mĂ¡s barato, y ofrece una alta resistencia y durabilidad. Al ser un metal, tambiĂ©n tiene una buena capacidad de disipaciĂ³n de calor, lo cual es positivo. No obstante, no todo es positivo, tambiĂ©n sufren mĂ¡s la corrosiĂ³n y son pesados.
- Aluminio: estos discos son mĂ¡s caros, pero aportan ligereza y disipaciĂ³n de calor muy buena, dada la conductividad tĂ©rmica de este metal. Eso los hace mĂ¡s eficientes que los de acero, y puede prevenir sobrecalentamiento. En contra tenemos su menor resistencia.
- Titanio: es un metal extremadamente ligero y resistente a la corrosiĂ³n, ademĂ¡s de ser muy fuerte para prevenir el desgaste, y tiene una alta conductividad tĂ©rmica. Por tanto, este tipo de discos de freno ofrecen lo mejor del acero y lo mejor del aluminio en uno solo, siendo ideales para aplicaciones de alto rendimiento o deportivos. Evidentemente, son mucho mĂ¡s caros.
Discos cerĂ¡micos
Los discos de freno cerĂ¡micos representan una evoluciĂ³n significativa en la tecnologĂa de frenado, ofreciendo un rendimiento superior en comparaciĂ³n con los tradicionales. Su composiciĂ³n Ăºnica, basada en materiales cerĂ¡micos y fibras de carbono, les confiere propiedades excepcionales que los hacen ideales para aplicaciones de alto rendimiento, como vehĂculos deportivos y de competiciĂ³n.
Estos discos aportan una alta rigidez, resistencia al desgaste, y tambiĂ©n una excelente capacidad para soportar altas temperaturas, aunque no disipan tan bien el calor como los metales, dado a que la cerĂ¡mica ofrece una menor capacidad de conductividad tĂ©rmica. No obstante, suelen incluir canales o perforaciones internas para mejorar la refrigeraciĂ³n, por tanto, se diferencian de los frenos metĂ¡licos, que suelen ser simples discos macizos.
TambiĂ©n son ligeros, al menos mĂ¡s ligeros que los de hierro fundido convencionales, lo que reduce las masas no suspendidas del vehĂculo y mejora su agilidad y maniobrabilidad. Algo vital para el motorsport. AsĂ mismo, son bastante mĂ¡s estables a nivel tĂ©rmico que los de metal, es decir, tienen una dilataciĂ³n tĂ©rmica inferior, lo que evita que se expanda y puedan generar inconsistencia en la frenada. Incluso ofrecen menor ruido y vibraciones. Pero este tipo de frenos se pagan, ya que son mĂ¡s caros y los procesos de fabricaciĂ³n mĂ¡s complejos, ademĂ¡s de presentar fragilidad a golpes y requerir pastillas de freno especĂficas.
Discos de fibra de carbono
Los discos de freno de fibra de carbono representan la vanguardia en tecnologĂa. Estos componentes, utilizados principalmente en vehĂculos de alto rendimiento y competiciĂ³n, ofrecen propiedades excepcionales que los diferencian significativamente de los discos de freno tradicionales.
Una de las ventajas es su ligereza, incluso mĂ¡s ligeros que el aluminio o titanio, pero con gran resistencia a la tracciĂ³n y rigidez. TambiĂ©n soportan muy altas temperaturas, y se diseñan con canales en el interior, no solo para ahuecarlo y hacer que pese menos aĂºn, sino tambiĂ©n por cuestiones de refrigeraciĂ³n del disco.
Existe una variante de estos discos de freno, los reforzados con SiC, o carburo de silicio. Este tipo aumenta la dureza y resistencia al desgaste frente a los que son de fibra de carbono puro, ademĂ¡s de tener un mejor rendimiento a altas temperaturas, sin agregar un peso extra considerable. Por eso son los empleados en los coches mĂ¡s exigentes, como los de FĂ³rmula 1 y los prototipos avanzados del WEC, entre otras categorĂas similares. Los superdeportivos de calle de muy alta gama tambiĂ©n pueden incluirlos.
ImĂ¡genes | Canva