Los rotores de freno de los frenos de disco giran con las ruedas y las pastillas de freno, que están instaladas en las pinzas de freno, sujetan estos rotores para detener o desacelerar las ruedas. Las pastillas de freno que empujan contra los rotores generan fricción, que transforma la energía cinética en energía térmica.
Esta energía térmica genera calor, pero como los componentes principales están expuestos a la atmósfera, este calor se puede difundir de manera eficiente. Esta propiedad de disipación de calor reduce el desvanecimiento de los frenos, que es el fenómeno en el que el calor influye en el rendimiento de frenado. Otra ventaja de los frenos de disco es su resistencia a la pérdida de agua, que se produce cuando el agua en los frenos reduce significativamente la fuerza de frenado. Cuando el vehículo está en movimiento, el rotor gira a altas velocidades y este movimiento de rotación descarga el agua de los propios rotores, lo que da como resultado una fuerza de frenado estable.
CONSTRUCCIÓN
El rotor de freno (disco) que gira con la rueda, se sujeta mediante pastillas de freno (material de fricción) montadas en la pinza desde ambos lados con presión del pistón (mecanismo de presión) y desacelera la rotación del disco, desacelerando así y detener el vehículo.
- Rotor:
Disco circular atornillado al cubo de la rueda que gira con la rueda. Los rotores suelen estar hechos de hierro fundido o acero; sin embargo, algunos coches de muy alta gama utilizan un rotor cerámico de carbono. Los rotores pueden tener ranuras o perforaciones para una mejor disipación del calor. - Pastillas de freno:
El componente que empuja hacia el rotor, creando la fricción que frena y detiene un automóvil. Presentan una parte metálica llamada zapato y un forro que se fija al zapato. El revestimiento es lo que realmente entra en contacto con el rotor y se desgasta con el uso. Los revestimientos están hechos de diferentes materiales y se dividen en tres categorías: orgánicos, semimetálicos y cerámicos. El material del revestimiento elegido afectará la duración de la vida útil de los frenos, la cantidad de ruido que se escucha cuando se aplican los frenos y la rapidez con la que los frenos detienen el automóvil. - Pistón:
Cilindro conectado al sistema hidráulico del freno. El pistón es lo que mueve las pastillas de freno hacia el rotor cuando el conductor presiona el pedal del freno. Algunos sistemas de frenos tienen un solo pistón que mueve ambas pastillas, mientras que otros tienen dos pistones que empujan las pastillas de freno desde cada lado del rotor. Otros todavía tienen cuatro, seis o incluso ocho pistones para una mayor potencia de frenado, a expensas de un mayor costo y complejidad. - Calibrador:
Carcasa que se ajusta sobre el rotor y sostiene las pastillas y pistones de freno, además de contener conductos para el líquido de frenos. Hay dos tipos de pinzas de freno: flotantes (o deslizantes) y fijas. Las pinzas flotantes “flotan” sobre el rotor y solo tienen pistones en un lado. Cuando el conductor presiona los frenos, los pistones presionan las pastillas de freno de un lado hacia el rotor, lo que hace que la pinza se deslice de modo que las pastillas del lado de la pinza sin pistón también entren en contacto con el rotor. Las pinzas fijas están atornilladas en su lugar y, en su lugar, tienen pistones a ambos lados del rotor que se mueven cuando el conductor aplica los frenos. Las pinzas fijas aplican la presión de los frenos de manera más uniforme y se sujetan más firmemente al rotor; sin embargo, las pinzas flotantes se encuentran en la mayoría de los automóviles y son perfectamente adecuadas para la conducción diaria. - Sensores:
Algunos vehículos tienen frenos que contienen sensores integrados en las pastillas de freno que funcionan para indicarle al conductor cuando las pastillas están desgastadas. Otros sensores de freno intervienen en el sistema ABS del vehículo.
Los frenos de disco se utilizan generalmente en turismos, pero debido a su rendimiento estable a velocidades más altas y a su resistencia al desgaste de los frenos, se están extendiendo gradualmente al segmento de vehículos comerciales, donde tradicionalmente se eligieron frenos de tambor por su vida útil más larga. Hay dos tipos de frenos de disco.
El «freno de disco de pistón opuesto» tiene pistones en ambos lados del rotor de disco, mientras que el «freno de disco de tipo flotante» tiene un pistón en un solo lado. Los frenos de disco con pinza flotante también se denominan frenos de disco con pasador deslizante.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la potencia es amplificada por el servofreno (sistema servo) y convertida en presión hidráulica (presión de aceite) por el cilindro maestro. La presión llega a los frenos de las ruedas a través de un tubo lleno de aceite de frenos (líquido de frenos). La presión entregada empuja los pistones de los frenos de las cuatro ruedas. Los pistones, a su vez, presionan las pastillas de freno, que son un material de fricción, contra los rotores de freno que giran con las ruedas. Las pastillas sujetan los rotores desde ambos lados y desaceleran las ruedas, reduciendo así la velocidad y deteniendo el vehículo.
Cuando se presiona, el fluido a alta presión del cilindro maestro empuja el pistón hacia afuera.
- El pistón empuja la pastilla de freno contra el disco giratorio.
- Cuando la pastilla de freno interna toca el rotor, la presión del fluido ejerce más fuerza y la pinza se mueve hacia adentro y tira de la pastilla de freno hacia afuera hacia el disco giratorio y toca el disco.
- Ahora ambas pastillas de freno están empujando el disco giratorio, se genera una gran cantidad de fricción entre las pastillas y el disco giratorio y ralentiza el vehículo y finalmente lo deja detener.
- Cuando se suelta una pastilla de freno, el pistón se mueve hacia adentro y la pastilla de freno se aleja del disco giratorio. Y el vehículo vuelve a ponerse en marcha.
TIPOS DE FRENOS DE DISCO
Hay dos tipos de frenos de disco. Uno se llama «freno de disco de pistón opuesto» que tiene pistones en ambos lados del rotor de disco, y el otro es «freno de disco de tipo flotante» que tiene un pistón en un solo lado. Los frenos de disco de tipo flotante también se denominan frenos de disco de tipo pasador deslizante.
- Frenos de disco de pistón opuesto
El tipo de pistón opuesto es un freno de disco que tiene pistones a ambos lados de los rotores de disco.
El freno de disco de pistón opuesto presenta una fuerza de frenado estable así como un alto nivel de controlabilidad.
Las áreas barridas de las pastillas de freno se agrandan para aumentar la fuerza de frenado y aquí se prefieren los tipos de pistones opuestos. Esto se debe a su ventaja de que se puede aumentar el número de pistones para lograr una distribución uniforme de la presión sobre los rotores desde ambos lados. Dependiendo del tamaño de las pastillas de freno, existen varios tipos, incluido el tipo de 4 pistones que tiene dos pistones a cada lado para un total de cuatro, y el tipo de 6 pistones que tiene tres pistones a cada lado para un total de seis.
- Frenos de disco tipo flotante
El tipo flotante es un freno de disco que tiene un pistón en un solo lado y también se llama freno de disco de tipo deslizante.
En los frenos de disco de tipo flotante, el pistón empuja la pastilla de freno interna contra el rotor cuando se activan los frenos. Esto genera una fuerza de reacción que mueve la pinza junto con el pasador deslizante, empujando la pastilla exterior contra el rotor para sujetarlo por ambos lados.
Muchos frenos de disco de turismos son del tipo de pinza flotante, ya que este tipo tiene una construcción relativamente simple y liviana, lo que permite menores costos de fabricación.
Frenos de disco tipo flotante para vehículos comerciales.
Los frenos de disco se utilizan principalmente en turismos, pero debido a su rendimiento constante a velocidades más altas y a su resistencia al desgaste de los frenos, se están extendiendo gradualmente al segmento de vehículos comerciales, donde tradicionalmente se elegían los frenos de tambor por su resistencia al desgaste.
TIPOS DE ROTORES
- Rotores lisos
Los rotores lisos se identifican por su superficie plana y lisa. Para la mayoría de los automóviles y camiones que circulan por la carretera, los rotores lisos son equipos originales (OE) debido a su versatilidad para muchas condiciones de conducción. El principal beneficio de los rotores lisos es que tienden a desgastarse de manera uniforme, lo que ayuda a que las pastillas de freno duren más. Si desea mantener el rotor suave pero aún así optar por una actualización, busque metal de primera calidad que absorba más calor.
- Rotores perforados o con hoyuelos
Los rotores perforados se identifican por el patrón de orificios que se han perforado a lo largo de todo el disco del rotor. Los rotores con hoyuelos son similares, aunque en lugar de agujeros hay hoyuelos que se han perforado hasta el nivel de espesor mínimo del rotor, conservando más integridad estructural que un rotor completamente perforado. Estos tipos de rotor ayudan a las pastillas de freno a agarrar mejor el rotor, dándole más mordida inicial y aumentando la potencia de frenado.
*Tenga en cuenta que los rotores perforados o con hoyuelos generalmente se encuentran en combinación con rotores ranurados. - Rotores ranurados
Los rotores ranurados se reconocen por las líneas talladas que se encuentran en el rotor. Estas ranuras talladas ayudan a enfriar el rotor durante el uso de alto rendimiento. También ayudan a eliminar la suciedad y otros residuos del disco y las pastillas de freno, lo que ayuda a mantener un contacto constante para un frenado más eficiente. Los rotores ranurados son perfectos para vehículos que requieren remolques pesados y frecuentes. - Rotores perforados/con hoyuelos y ranurados
Los rotores que están perforados (o con hoyuelos) y ranurados, si bien son efectivos, son mejores para las camionetas que desean una estética adicional, como aquellas con ruedas que tienen un diseño más abierto. No solo se verán geniales a través de una rueda abierta, sino que los orificios perforados ayudarán con una mordida inicial, mientras que las ranuras están diseñadas para eliminar el polvo y los residuos entre el rotor y la pastilla de freno.
MATERIALES DEL RÓTOR
Los rotores de freno pueden estar hechos de seis materiales diferentes, cada uno con sus propias ventajas. Echemos un vistazo a cada uno.
- Hierro fundido
Esta es la definición misma de la vieja escuela cuando se trata de un rotor de freno. Son una o dos piezas y hace el trabajo. De hecho, es el material más común para los rotores de freno. El diseño correcto (generalmente de dos piezas) puede funcionar incluso bien en un vehículo de alto rendimiento. Sin embargo, también es la opción más pesada, lo que afecta el peso total de su automóvil y su manejo, ya que ese peso está a la altura de las ruedas delanteras. - Acero
El acero ha sido la elección de los corredores durante años porque un rotor de freno de acero es más delgado, pesa menos y soporta mejor el calor. La desventaja: los rotores de acero no son tan duraderos como otros, y los rotores deformados pueden provocar ruido y pulsaciones en el pedal al frenar. - Acero en capas
Colocar capas de láminas de acero juntas y laminarlas las hace resistentes a la deformación que se puede encontrar en un rotor de freno de acero recto. Es el favorito de los corredores que no quieren reemplazar y reparar frecuentemente el rotor del freno, pero actualmente los fabricantes solo se dirigen a los corredores profesionales y la producción es limitada, por lo que no es muy común en aplicaciones de vehículos de pasajeros. - Aluminio
Los rotores de freno de aluminio disipan el calor rápidamente, pero también se derriten a una temperatura más baja que otras opciones. El aluminio es el favorito de las motocicletas, que pesan menos y son más suaves para los rotores al frenar que un automóvil, camión o SUV pesado. - Alto contenido de carbono
Son hierro, pero con mucho carbono mezclado. Pueden absorber mucho calor y disiparlo rápidamente. El contenido metálico ayuda al rotor a evitar grietas bajo tensión elevada y también se reducen el ruido y la vibración de los frenos. El único inconveniente es el precio, que es mucho más alto que el de hierro puro o el de aluminio. - Cerámica
¿Cuál es tu superdeportivo favorito? ¿Ferrari? ¿Porsche? ¿Lamborghini? Lo más probable es que tenga rotores de freno cerámicos. Ofrecen la mayor capacidad calorífica (85 por ciento más que el hierro fundido) y una disipación superior, y mantienen una fuerza y presión más consistentes a medida que aumenta la temperatura de los rotores. La cerámica es el rotor de freno de mayor rendimiento disponible en la actualidad.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas
- Es más ligero que los frenos de tambor.
- Tiene mejor enfriamiento (porque la superficie de frenado está directamente expuesta al aire)
- Ofrece mejor resistencia a la decoloración.
- Proporciona una distribución uniforme de la presión.
- La sustitución de las pastillas de freno es sencilla.
- Por diseño, son frenos autoajustables.
Desventajas
- Es más costoso que los frenos de tambor.
- Se requiere una mayor presión en el pedal para detener el vehículo. Este sistema de frenos está instalado con refuerzo de vacío.
- No hay acción servo presente.
- Es difícil colocar un accesorio de estacionamiento adecuado.
