(Si no has leído la Guía definitiva sobre frenos, parte 1, es el momento de hacerlo).

Es tan sencillo como esto: los coches se diseñan para un cliente medio e incluso los modelos más deportivos se permiten bastantes concesiones por razones prácticas y económicas tales como frenadas en frío, tacto, ruido, costes… Como consecuencia, es bastante probable que si usas tu coche para practicar conducción deportiva descubras que tus frenos “no dan la talla”; tranquilo, no es culpa tuya: simplemente tu sistema de frenos no tiene la suficiente capacidad térmica. Afortunadamente existen soluciones.

 

Step 1: Discos, pastillas, líquido y latiguillos metálicos.

Si no vas a correr las 24 horas de Le Mans pero practicas una conducción deportiva (incluso en circuito, respetando, eso sí, ciertas normas), deberías tener más que suficiente con esto.

1.- Latiguillos metálicos

En prácticamente todos los coches de producción se usan unos tubos flexibles para unir los conductos metálicos y rígidos (por los que circula el líquido de frenos) con las pinzas de freno. Estos tubos flexibles son necesarios porque la mangueta, a donde pinza, disco y neumático están sujetos, oscila con los movimientos de la suspensión del vehículo. Si estos tubos fueran rígidos, al mínimo movimiento se romperían.

Para un uso normal, estos tubos flexibles cumplen perfectamente su función; pero a medida que demandamos más potencia de frenada (y, por tanto, aumentamos la temperatura de trabajo), desfallecen se vuelven más flexibles, de tal modo que se expanden cuando pisamos el pedal del freno (siempre de forma proporcional: más cuanto más fuerte pisamos) y no transmiten la presión hasta la pinza de freno. Es fácil confundir este síntoma con el fade por ebullición del líquido de frenos, ya que los síntomas (pedal blando) son los mismos.

La solución es sustituir estos tubos flexibles por otros con refuerzo metálico. Un latiguillo de freno de origen suele estar fabricado de polímeros de baja resistencia, ya que aguantan bien la corrosión que produce el líquido de frenos (sí, es corrosivo) y cumple su función en la mayoría de las situaciones. Externamente, estos polímeros se recubren de goma para proteger el conjunto contra la abrasión, cortes, etc. Los latiguillos metálicos también están fabricados con polímeros pero se les añade teflón, que aumenta la resistencia del latiguillo, y son recubiertos mediante una malla metálica que, además de proteger de nuevo contra cortes, abrasión, etc, aumenta aún más la resistencia a la expansión conservando la flexibilidad necesaria.

Como consecuencia, con el latiguillo metálico no sólo eliminamos posibles problemas por tempertaura sino que además ganamos en consistencia en el pedal y aumentamos la mordiente al primer pisotón, ganando también en capacidad para dosificar la frenada ya que la respuesta del freno se vuelve más lineal. Ya no parece algo que deberíamos descuidar, ¿verdad? Sigamos con los discos.

2.- Discos de fricción

Según la composición, y sobre todo según el método de fabricación (más concretamente la monitorización del enfriamiento tras la colada), pueden mejorar ostensiblemente las características mecánicas y térmicas del disco. Algunas marcas ya aplican procesos criogénicos, acercando la temperatura de enfriamiento al cero absoluto (unos 273 °C bajo cero) con el fin de dar más estabilidad térmica a la microestructura metálica de los discos. En cualquier caso, lo importante aquí es elegir bien en función del uso que vayamos a darle. Recomendación personal: si de verdad son para ir rápido, elige siempre primeras marcas, independientemente de la buena pinta que tengan otros productos más baratos; lo bueno del disco está “en el interior”. Con esto no quiero decir que no haya marcas menos conocidas que no hagan productos de calidad y a buen precio, lo que quiero decir es que no hay “bueno, bonito y barato”. Incluso comprando buenas marcas no estás exento de tener problemas.

Si hablamos de dibujo en la superficie de fricción podemos diferenciar dos grandes grupos:

• Discos perforados.
• Discos rayados.

La principal ventaja de ambos modelos respecto al disco liso es que las distintas orografías que podamos encontrar en la pista de frenado se encargan de: limpiar la pastilla -lo que de mejora la mordiente inicial-, evitar la cristalización y permitir a los gases que genera la pastilla salir de forma más eficaz -reduciendo así la temperatura y evitando el fade-. Aun así, entre ellos hay también diferencias.

Los discos perforados tienen su origen en la competición. Hace ya unas cuantas décadas, cuando incluso los compuestos de pastilla de competición eran orgánicos y las altas temperaturas empezaban a evaporar compuestos a un ritmo muy alto (recordemos el green fade), para evitar que la pastilla se sobrecalentase y redujera la fricción debido a la película de gases que se interponía entre disco y pastilla, se empezaron a practicar taladros pasantes y axiales en los discos, de forma que los gases de la pastilla se pudieran evacuar por ellos. La solución era muy efectiva y reducía la temperatura considerablemente. Pero tenía y tiene sus desventajas: pese a la ventilación extra, los agujeros reducen la superficie de fricción y, además, actúan como concentradores de tensión; por tanto, los discos son mucho más sensibles a los ciclos térmicos y al cracking. Con el avance que han experimentado los materiales de fricción, se puede decir que se han quedado obsoletos. Personalmente, disco perforado que he tenido, disco perforado que ha acabado roto.

Los discos rayados son más idóneos para una conducción verdaderamente exigente, ya que son menos sensibles al cracking a pesar de trabajar a mayor temperatura. Basta pasearse un rato por el Pit Lane de un circuito para ver que en competición no hay discos perforados montados en ningún coche. En el siguiente video lo dice claramente: “[…] For driving that is more demanding like racing, towing… go to slotted rotors”, es decir, para exigir de verdad, discos rayados.

La energía generada durante el proceso de frenado ha de ser disipada, por tanto es muy importante su buena ventilación. Los discos de freno pueden ser ventilados, es decir, pueden tener entre pista y pista de frenado unos canales por los que discurre el aire del entorno ayudado por la aceleración centrífuga que genera el giro del disco. Normalmente los coches de calle vienen equipados con discos de ventilación radial, ya que son más económicos de fabricar y un mismo disco puede servirnos para los dos ejes, disminuyendo así aún más el precio.

A medida que subimos de categoría, vamos encontrando otros tipos de discos con ventilación direccional o con otros sistemas que veremos más adelante.

Los discos cuya ventilación es radial, incluso si son perforados o rayados, se pueden utilizar tanto en un sentido como en otro y, salvo que el fabricante especifique lo contrario, puedes montarlos como más te guste. En el caso de Brembo, su disco Sport perforado es igual para los dos lados; por tanto, una vez colocados, un patrón de disposición de taladros queda en una dirección y el otro, en la contraria.

Para los discos con ventilación direccional siempre se orientan de forma que el aire salga hacia atrás independientemente de que el patrón de taladrado o rayado sea en un sentido o en otro. Por ejemplo, Porsche orienta el patrón de taladros en sus discos hacia atrás mientras que StopTech lo orienta hacia adelante manteniendo los dos ventilación direccional en el mismo sentido.

Por último, existe un método de ventilación nuevo que ya están usando algunas marcas. Su denominación comercial según distintas marcas es “Wall” o “Kangaroo Paw Ventilation Design” y promete reducir las temperaturas de trabajo del disco hasta en un 20%, el tiempo dirá si es una moda o realmente funciona.

En cualquier caso, si vas a entrar en circuito es muy recomendable dirigir aire hacia los frenos para reducir en la medida de lo posible la temperatura, por ejemplo, en el frontal del coche (agujeros de los faros antiniebla, faldón, etc) se pueden instalar los típicos tubos de competición, fáciles de conseguir en cualquier distribuidor especializado.

Si hacemos esto y rodamos en circuito en distintas épocas del año, no está de más comprar un set de pinturas especiales que desaparecen con diferentes temperaturas. De este modo, en invierno sabremos cuánta ventilación tenemos que «quitar» para que los discos trabajen en su temperatura óptima.

 

3.- Pastillas

La mejor forma de elegir unas buenas pastillas es siendo honestos con nosotros mismos: si hago 90% de autovía y 10% de ciudad, no necesito una pastilla «racing»; es más, es peligroso llevar una pastilla “racing”. Los compuestos cerámicos de alto rendimiento simplemente no funcionan en frío y, por tanto, no tendrás mordiente ni frenada hasta que no los hayas calentado (cosa que no hacemos en autopista ni en ciudad). Además, la capa que adherimos al disco durante el rodaje de las pastillas desaparece con mucha facilidad en los compuestos más deportivos, haciendo que necesitemos “rodar” de nuevo pastillas y discos si no las hemos calentado en unos cuantos kilómetros.

Por otro lado, si tu conducción es un 70% de montaña a buen ritmo, 20% de circuito y 10% de ciudad, tendrás que sacrificar frenada en frío y ruido en pos de una buena resistencia al calentamiento y modularidad cuando vas fuerte.

Para saber un poco más a cerca de qué pastilla elegir para que no te den gato por liebre denominado a pastillas normales con apellidos del tipo Tunning, Performance, RS, etc, la mayoría las pastillas de calle (algunas marcas no adoptan esta denominación por considerarla obsoleta) vienen marcadas con un código que indica su coeficiente de fricción en frío y en caliente. Hace algunos años recuerdo a la gente hablando de las EBC HH, ahora ya sabes de dónde vienen esas siglas.

Algunas pastillas presentan de fábrica uno o más cortes en la superficie de fricción. Se utilizan para evacuar los gases generados por la pastilla (al igual que las estrías de los discos) y se dan más normalmente en pastillas muy alargadas.

Por su puesto hay compuestos intermedios que valen un poco para todo, pero, elijas lo que elijas, es fundamental hacer un rodaje correcto y cuidadoso.

Exiten kits de frenos en los que las pinzas están preparadas para alojar varias pastillas por cada lado del disco. El principal objetivo de utilizar varias pastillas en un mismo lado vuelve a ser la evacuación de gases. Normalmente se montan en vehículos con discos extremadamente grandes, lo que obliga a hacer una pinza estrecha y alargada para tener la suficiente superficie de contacto. Al ser las pinzas tan alargadas, es díficil conseguir una correcta evacuación de calor y los gases con una única pastilla. Una de las principales desventajas de estos potentes sistemas de frenado es (a parte del precio) que si nuestros pistones no empujan las pastillas de manera uniforme tendremos difrencias grandes de temperatura entre ellas, pudiendose producir problemas de cristalización o sobrecalentamiento. Son poco comunes en competición.

4.- Líquido

Cuanto mejor es el líquido de frneo, más alto es su punto de ebullición y, por tanto, más tarde aparecerá el fade. Los compuestos sin siliconas (DOT 3 o 4) tienen tendencia natural a absorber agua del ambiente en el que se encuentran y, como un circuito de frenos no es 100% estanco, es muy recomendable cambiar el líquido de frenos una vez al año o más si es sometido a un uso intenso. En caso de haber llevado el líquido hasta el punto de ebullición (recordamos los distintos tipos de fade), es imperativo cambiarlo, ya que ha perdido gran parte de sus características. También es cierto que no hace falta cambiarlo todo, purgaremos hasta que salga líquido limpio y sin burbujas.

Los compuestos con base de silicona (DOT 5) no son recomendables para vehículos de calle, ya que su composición puede dañar partes de goma y sellos de estanquidad del circuito, especialmente si están en contacto con fluidos DOT 4 o inferior. Su principal ventaja es que es más estable con la temperatura que los fluidos DOT 3 y DOT 4, pero no está recomendado para el uso de vehículos con ABS que han sido calibrados para trabajar con DOT 3/4. El DOT 5 además tiene tendencia a absorber burbujas de aire y, por tanto, la purga del sistema es más complicada y ha de hacerse más a menudo. El precio también es claramente superior.

Actualmente se encuentra también en el mercado los denominados SuperDOT 5 o DOT 5.1, que mantienen las temperaturas de ebullición de los fluidos DOT 5 pero no esta elaborado a partir de la silicona por tanto es compatible con fuidos DOT 3/4.

 

Step 2: Pinzas sobremedida y discos separables

Para el 99 por ciento de la gente el paso anterior es suficiente, pero para determinados usos, determinados modelos o coches que han sido fuertemente modificados aún podemos ir más lejos. Los latiguillos metálicos, el líquido de frenos de alto rendimiento y los conductos de ventilación, como no puede ser de otra forma, siguen siendo de uso obligatorio.

El par de frenado es directamente proporcional a:

• Área del pistón.
• Presión de la línea hidráulica.
• Coeficiente de fricción entre pastilla y disco.
• Radio efectivo del disco.

La presión de la línea hidráulica es consecuencia de la fuerza que apliquemos sobre el pedal de freno, del cilindro maestro y de lo eficazmente que transmitamos la presión hasta la pinza (ahora que llevamos latiguillos metálicos, muy bien).

Mayor radio de disco genera más par de frenado. Además, un disco mayor disipa más calor por unidad de tiempo al tener más superficie en contacto con el aire que lo rodea. Como contrapartida, un disco más grande pesa más, aumentando las masas no suspendidas. Un disco de mayor diámetro puede no caber en nuestra llanta, con el consiguiente desembolso necesario de dinero y, por último, inevitablemente, requerirá adaptar nuestras pinzas con nuevos soportes o poner pinzas de freno nuevas. Huelga decir que hay más (y mas convincentes) pros que contras.

1.- Discos separables

Ya que hemos decidido cambiar nuestros discos por unos de mayor diámetro, vamos a aprovechar para poner unos discos de 2 piezas. Los discos flotantes se componen de dos piezas: un núcleo, normalmente realizado en aluminio al que se le atornilla la pista de frenado. Estos discos presentan muchas ventajas respecto a los discos de una sola pieza.

Un disco al calentarse puede aumentar su diámetro hasta en 2 mm. Para la pista de frenado esta dilatación no es un problema mayor; pero, sin embargo, para la parte que va acoplada a la mangueta (el núcleo), que es incapaz de dilatarse debido a la propia llanta y a los tornillos de rueda que fijan el disco, esta restricción a la hora de dilatarse crea tensiones que pueden incluso romperlo.

El aluminio actúa como escudo térmico, reduciendo la temperatura y la distorsión en el núcleo del disco sin afectar a la pista y reduciendo el peso del conjunto. Otra ventaja de los discos separables es que, además, una vez que la pista, por desgaste u otra causa, ya no puede seguir usándose, puede ser cambiada manteniendo el núcleo, lo que es más barato que cambiar el disco completo.

2.- Pinzas

Si no aumentas el tamaño de los discos, hay ciertas mejoras que puedes hacerle a tu pinza de freno si consideras que es lo bastante buena como para merecerlo. Una de las operaciones más comunes es la sustitución de los pistones por unos de titanio, material más ligero y con poca conductividad térmica y eléctrica, lo que crea una barrera contra el calor que pasa desde la pastilla hasta el líquido de frenos, retardando así el fading por ebullición del líquido. Hasta donde yo sé, es una operación bastante delicada, ya que si el fabricante de pistones no ha tenido en cuenta el coeficiente de dilatación de tu pinza es posible que a muy bajas temperaturas tu pistón se quede agarrotado y a muy altas vaya demasiado “suelto” o viceversa. Puestos a gastar dinero, hay mejores opciones.

Pesonalmente, si tu preparación “Step 1” no ha sido suficiente iría directamente a discos sobremedida. Para ello necesitarás montar también unas pinzas especiales y aquí se presenta un dilema: monoblock o separables.

Para que te hagas una idea, al aumentar la pontecia de frenado, también lo hará la presión de frenado y, por tanto, el esfuerzo sobre las pinzas de freno. Por ello y por las altas temperaturas de trabajo alcanzadas (el metal se vuelve más elástico y dúctil), es muy probable que tus pinzas se deformen y se abran como un libro, reduciendo así la efectividad de la frenada.

Las pinzas monoblock han sido diseñadas y mecanizadas mediante máquinas herramienta CNC a partir de una sola pieza. Estas pinzas tienen la gran ventaja de que son más ligeras. Sin embargo, no siempre son las más apropiadas a menos que sean como las que usan en F1 o similares, donde los materiales utilizados son auténticos metales preciosos que, obviamente, disparan los costes. Básicamente el mayor problema procede, como ya se ha comentado antes, de la rigidez: las dos partes donde se alojan los pistones están unidas mediante lo que se denomina “puente” y es aquí donde radica el problema.

Desde los años 60, especialmente desde la aparición del efecto suelo, la necesidad de hacer discos de mayor diámetro ha hecho necesario estrechar los puentes de las pinzas para poder alojarlas dentro de la llanta. Esto, inevitablemente, ha redundado en una pérdida de rigidez y, por tanto, en una peor frenada. Digamos que las pinzas monoblock, para los mortales, no tienen por qué ser la mejor opción.

Por otro lado, las pinzas fabricadas en varias piezas por separado se unen mediante una serie de tornillos de acero que proporcionan mucha mayor rigidez… a menor precio. Por consiguiente, es la opción más recomendable a pesar de ser una solución menos tecnológica y refinada.

Por último, las pinzas de calle van equipadas con una serie guardapolvos, justo en la cabeza de los pistones, para evitar que el material de fricción en suspensión de las pastillas se introduzca entre el cuerpo de la pinza y el pistón atorándolo en su alojamiento, haciendo que no retroceda o evitando que salga cuando apretamos o soltamos el pedal del freno.

Las pinzas de carreras no llevan estos retenes ya que, al estar sometidos a altas temperaturas de forma continuada y al ser éstos de goma, suelen estropearse. Las pinzas de carreras se rehacen cada muy pocos kilómetros, sacando pistones y retenes y limpiando todos los componentes. Por eso, no es un problema la ausencia de estos retenes. En una pinza de calle es muy recomendable usarlos si no quieres tener que desmontarlas cada 2 por 3.

Respecto al número de pistones: a más pistones, más superficie sobre la que el líquido de freno ejerce su presión y, por tanto, más par de frenada. Pero 6 suele ser el límite máximo razonable de pistones con los que puedes hacer una pinza antes de empezar a perder rigidez. Una pinza de 4 pistones bien diseñada siempre tiene más rigidez que una de 6. Pinzas de 8, 10 ó 12 pistones… bueno, digamos que no siempre más es mejor.

Hasta aquí la segunda parte de este monográfico dedicado a los frenos. En la tercera entrega veremos qué pasa con el gran olvidado: el eje trasero. Aprenderemos cómo solucionar el famoso TV (thickness variation) mencionado en la primera parte y veremos cómo hacer un rodaje correcto de discos y pastillas.