freno de disco

Un freno de disco convierte la presión hidráulica o mecánica en fricción al apretar las pastillas de freno contra un disco giratorio, llamado rotor. El rotor se atornilla al cubo de la rueda y gira con ella. Cuando se aplica el freno, las pinzas a cada lado del rotor empujan el material de fricción, generalmente compuestos orgánicos o semimetálicos, directamente sobre la superficie del rotor. Este contacto directo detiene la rueda de manera más efectiva que el diseño anterior del freno de tambor.

Los rotores vienen en diferentes configuraciones. Los rotores sólidos son los más simples, utilizados en muchos automóviles de carretera donde el peso y el costo son importantes. Los rotores ventilados tienen aletas de enfriamiento internas que permiten que el aire pase a través del disco, disipando el calor más rápidamente; estos aparecen en vehículos más pesados y automóviles de alto rendimiento. Los rotores perforados o ranurados mejoran aún más el enfriamiento y la evacuación de gases al crear canales en la cara del rotor. Los rotores de carbono-cerámica, capas unidas de carbono y matriz cerámica, soportan temperaturas extremas y ofrecen una vida útil más larga en aplicaciones de carreras y alto rendimiento, aunque cuestan significativamente más y requieren compuestos de pastillas especiales.

Los frenos de disco sobresalen en la disipación de calor porque ambos lados del rotor están expuestos al aire. Esto es importante durante el frenado prolongado o en descensos de montaña donde el líquido de frenos puede sobrecalentarse en los sistemas de tambor, causando desvanecimiento. Los sistemas de disco también resisten mejor la entrada de agua que los tambores; la lluvia ligera no afecta el frenado. Sin embargo, los frenos de disco requieren una fabricación de precisión y generan más polvo de freno por el desgaste de las pastillas, creando problemas de mantenimiento en vehículos donde la acumulación de polvo es indeseable.

Las pastillas de freno son el componente de sacrificio. Los fabricantes unen el material de fricción a una placa de respaldo de acero utilizando resina o metal sinterizado. Las pastillas orgánicas, hechas de carbono, caucho y resina, ofrecen una mordida inicial suave y bajo ruido, pero se desgastan más rápido y tienen un rendimiento deficiente cuando están calientes. Las pastillas semimetálicas contienen hierro, cobre o grafito mezclados en el material de fricción; toleran mejor el calor y duran más, pero pueden chirriar y producir más polvo. Las pastillas sinterizadas, forjadas a partir de polvo metálico comprimido, resisten temperaturas extremas y son adecuadas para uso todoterreno y de servicio pesado, pero exigen rotores rígidos para evitar grietas.

La pinza, que aloja las pastillas y aplica presión, puede ser flotante, fija o deslizante. Las pinzas fijas se atornillan rígidamente a la suspensión y contienen pistones a ambos lados del rotor para una distribución uniforme de la presión. Las pinzas flotantes se mueven ligeramente durante el frenado, dependiendo de un solo pistón en un lado y del equilibrio mecánico para tirar de la otra pastilla. Los diseños flotantes cuestan menos y toleran mejor la excentricidad del rotor, lo que los convierte en estándar en muchos vehículos de carretera. Los indicadores de desgaste, pequeñas pestañas metálicas unidas a las placas de respaldo de las pastillas, producen un chirrido agudo cuando las pastillas se adelgazan hasta un grosor de advertencia, aunque no todas las pastillas los incluyen.

Los intervalos de servicio dependen del estilo de conducción, el material del rotor y el compuesto de las pastillas. Las pastillas orgánicas típicas duran de 25,000 a 70,000 millas, dependiendo de la masa del vehículo y la frecuencia de frenado. Los rotores suelen durar dos o tres reemplazos de pastillas antes de que los límites de grosor obliguen a su reemplazo. El desgaste desigual, la fuerza de frenado desigual entre las ruedas o la pulsación al frenar señalan problemas en la pinza, pistones atascados o daños en el rotor. La humedad atrapada dentro de las pinzas con el tiempo promueve la corrosión de los sellos de los pistones y de los propios pistones.