No me voy a cansar de repetir esto: no son los frenos los que paran tu coche, sino las ruedas. La forma más fácil de reducir las distancias de frenado es poner neumáticos que proporcionen más agarre.

¿Esto es todo? No, aparte del neumático y el sistema de frenado, aún falta por introducir un factor más en la ecuación: el reparto de frenada.

Mientras que las ruedas detienen tu coche, es el reparto de frenada el que determina, para el mismo caso (vehículo, peso, neumáticos…), la distancia de frenado.

Cuando en una curva un coche llega al límite de adherencia de las ruedas delanteras y estas pierden capacidad de agarre, el coche tiende a seguir recto: estamos subvirando. Si son las ruedas traseras las que no tienen adherencia, el coche sobrevira. Lo ideal es llevar un coche “neutro», aunque esta situación ralla con la utopía. Las condiciones son cambiantes y, por tanto, el comportamiento del coche también. El objetivo es conseguir un compromiso.

Cuando un coche frena más de delante que de atrás, es decir, bloquea antes la ruedas delanteras que las traseras, decimos que tiene el reparto de frenos adelantado. Si, por el contrario, bloquea las traseras antes, el reparto de frenada está  retrasado. Del mismo modo que en el comportamiento de un coche hay un equilibrio de adherencia entre eje delantero y trasero que hace que el coche tenga la máxima velocidad de paso por curva, en una frenada también hay una relación, un balance, que minimiza las distancias de frenada. Lo que buscamos con este balance de frenos entre ejes es maximizar la deceleración. Es decir, frenar en menos metros.

En la adherencia que proporciona un neumático intervienen dos factores fundamentales:

1. La adherencia producida por el compuesto del neumático entre este y la carretera (coeficiente de fricción).
2. La carga vertical (o normal) sobre el neumático, es decir, el peso que tiene encima.

La mejor frenada se consigue aprovechando al máximo la capacidad de generar agarre de cada neumático. En caso de superar el agarre máximo que puede proporcionar una rueda, los circuitos de frenos se diseñan para que saturemos primero el neumático delantero. La explicación de esto es muy sencilla: si bloqueamos primero el neumático delantero avanzaremos perfectamente estables y rectos. Si bloqueamos primero los traseros, el efecto es similar a tirar de freno de mano, lo más probable es que acabemos haciendo un trompo.

Entonces, ¿cómo tiene que estar configurado el reparto de frenada? Si sabemos que la adherencia que genera un neumático es directamente proporcional al peso que gravita sobre él, podemos hacer algunas aproximaciones sencillas. Si el reparto de pesos del coche en cuestión es del 60% delante  y 40% detrás (típico de un tracción delantera) el reparto de frenada debería ser similar (60/40). De esta forma, no sería extraño ver que  un coche con reparto de pesos 50/50 (por ejemplo, un coche con motor delantero y propulsión) tuviera frenos de igual tamaño detrás que delante. Esto no se cumple ya que, normalmente, los fabricantes adelantan entre un 5 y un 10% el reparto de frenada para asegurar que primero bloquean las ruedas delanteras. Un método algo conservador pero más seguro.

Parece sencillo determinar el reparto de frenada correcto, y lo es si tu coche no se mueve. Pero en una frenada real existe una transferencia de masas importante, mayor cuanto más deceleramos, así que la cosa se va complicando.

Podemos calcular un reparto de frenada perfecto para la máxima deceleración que permita nuestro neumático (pongamos 1.0 G’s), pero en este caso estaremos desaprovechando capacidad de frenada en todo el intervalo de deceleraciones que van desde el estado de reposo (0 G’s) a la máxima deceleración. Es precisamente por eso, que los coches tienen un sistema que limita la presión (y por tanto el par) del circuito de frenada en el eje trasero (¿te suena el término “reparto electrónico de frenada» o «EDB”?).

https://www.youtube.com/watch?v=K1DpymMuezY

En frenadas suaves, el circuito envía mucho par al tren trasero ya que, al no haber apenas transferencia de pesos, el neumático se encuentra “cargado” y es capaz de generar agarre. A medida que la deceleración aumenta y el eje trasero se va descargando, el sistema (antaño una simple válvula de presión), limita el par de frenado en el eje trasero para no bloquear las ruedas. Este ejemplo explica muy bien por qué, en mojado, en los coches de carreras -que tienen regulación manual del reparto de frenada- se envía más par de frenado a las ruedas traseras: al haber menos adherencia las frenadas son más suaves, la transferencia de pesos menor y, por tanto, dispongo de más agarre en las ruedas traseras, así que las hago frenar más.

Hay tres factores fundamentales que determinan la transferencia de pesos en un coche:

• Reparto de masas.
• Altura del centro de gravedad.
• Batalla del coche.

Como ya hemos mencionado antes, el reparto de frenada no es ni más ni menos que el reparto del par frenante que aplicamos entre las ruedas delanteras y traseras.

Si hablamos de par de frenada en la rueda, éste viene determinado por varios factores constructivos y de diseño:

• Diámetro del disco.
• Diámetro de los pistones de la pinza.
• Coeficiente de fricción de las pastillas de freno.
• Coeficiente de fricción del neumático.

Ahora que ya sabemos cuales son los dos factores que determinan el reparto de frenada (transferencia de masas y par de frenado en la rueda), entendemos mejor porque un simple cambio de suspensiones a unas que reduzcan la altura del vehículo (y, por tanto, del centro de gravedad) puede, en ocasiones, comprometer la seguridad.

Existen factores que cambian nuestro reparto de frenada y de los que en muchas ocasiones no somos conscientes pero que pueden alejarnos de nuestros objetivos: frenar en menos metros.

Visto esto, deducimos que, por ejemplo, cambiar las pastillas delanteras por unas de mayor coeficiente de fricción no tiene porqué significar que vayamos a frenar en menos metros (de hecho es habitual conseguir mejor resistencia al fade pero alargando las distancias de frenada hasta un 5%). La explicación vuelve a ser sencilla:

Estamos adelantando aún más nuestro reparto de frenada en un coche que ya de por sí ha sido diseñado con reparto de frenada adelantado. Para una fuerza de frenada dada, estamos llevando al tren delantero a su límite de adherencia,  mientras que el tren trasero, por efecto de la modificación realizada, está frenando menos de lo que en realidad podría (la rueda aún tiene agarre para frenar más). Un desperdicio de la capacidad de frenada.

Mientras que un cambio de pastillas puede afectar ligeramente a nuestras distancias de frenado, la introducción de un kit sobremedida puede tener consecuencias desastrosas en este aspecto ya que, normalmente, constan de: discos de mayor diámetro, pinzas más grandes y pastillas con coeficientes de fricción muy altos. Es decir, tres factores que adelantan aún más nuestro reparto de frenada.

Entonces,  ¿si pongo un kit sobremedida delante tengo que hacer lo mismo con el eje trasero?

No necesariamente: lo ideal es comprar un kit de frenos diseñado específicamente para nuestro coche, diseñado por un fabricante que tenga en cuenta las características de nuestro vehículo para que, jugando con los diferentes factores, conserve el reparto de  frenada ideal entre los dos ejes.

Entonces, ¿con un kit sobredimensionado no consigo frenar en menos metros? No es necesariamente así. Ya hemos dicho que no son los frenos los que paran nuestro coche sino los neumáticos. Sabiendo que el fabricante de nuestro coche ya ha hecho todo el trabajo sucio (calcular el reparto de frenada ideal) ¿por qué modificarlo? El objetivo de un kit sobremedida sólo es soportar mayores temperaturas para que frenada tras frenada, en las condiciones que sea – incluso por encima de 800º C-, el par de frenado de las ruedas no caiga debido al calor, eso sí, manteniendo el reparto de frenada ideal para nuestro vehículo.

Por eso, “adaptar” kits de otros vehículos para el nuestro no suele ser una buena solución. Como en todo, esto no es una regla. Sin embargo, es una invitación a investigar profundamente antes de montarle, por ejemplo, los frenos de un SUV a un coupé simplemente porque son muy grandes.

¿Qué hacemos entonces con los frenos traseros? Si tu sistema delantero está bien diseñado, basta con usar un buen compuesto de pastilla. Cómo norma general, en vehículos de tracción delantera se recomienda usar atrás un compuesto de pastilla ligeramente inferior en prestaciones al delantero. Para vehículos de propulsión, tanto de motor delantero como central o trasero y para vehículos de tracción integral se puede usar el mismo compuesto de pastilla en las 4 ruedas.

Rodaje de los frenos,  un paso fundamental

Da igual el compuesto de pastilla que utilices o lo buenos que sean tus discos, si quieres que trabajen al 100 % de su capacidad, tienen que estar bien rodados. Un buen rodaje va a depender de muchos factores, tanto de nuestro propio sistema de frenos (tamaño y tipo de discos, compuesto de pastillas, ventilación del sistema…) como externos (temperatura exterior, condiciones de circulación…). No existe un método que sirva para todos los casos, tan sólo ciertas reglas que hay que seguir y con las que hay que jugar en función de los factores con los que trabajemos.

El rodaje de unas pastillas de freno nuevas  consiste básicamente en transferir material de fricción de la pastilla a la superficie del disco de freno de forma uniforme.  La palabra uniforme es especialmente importante aquí ya que, como mencionamos en la primera entrega de La guía definitiva sobre frenos, una transferencia irregular de material de fricción de la pastilla sobre el disco es la principal causa de lo que normalmente llamamos (de forma incorrecta) discos doblados (en el 90 % de los casos se trata del ya mencionado DTV o Disc Thickness Variation). En definitiva: vibración y ruido.

Procedimiento (la teoría)

Para hacer un buen rodaje es necesario llevar el sistema de frenos hasta su temperatura óptima de trabajo haciendo una serie de frenadas consecutivas para luego, sin parar el vehículo, dejar enfriar el sistema circulando algunos kilómetros sin frenar o haciéndolo de forma suave. Puede ser necesario repetir este ciclo dos o tres veces hasta que el rodaje está totalmente terminado.

Realizar un rodaje en el que las temperaturas alcanzadas sean demasiado altas para los compuestos de pastilla utilizados producirá que el material de fricción de la pastilla se transfiera a la superficie del disco de forma irregular, produciendo vibración y ruido (DTV). Es importante tener en cuenta que la temperatura a la que una pastilla nueva empieza a transferir material de fricción al disco es ligeramente inferior al de una pastilla ya rodada.

No alcanzar la temperatura óptima en la que la pastilla empieza a transferir material de fricción al disco simplemente hará que nuestro sistema no esté “rodado” por completo.  En cualquier caso, con el tiempo y el uso, al final, acaban rodándose, pero es importante no abusar de los frenos hasta que el procedimiento sea completado.

Procedimiento (la práctica)

Una vez en el coche, lo ideal es encontrar un lugar que nos permita hacer una serie de frenadas consecutivas desde una velocidad moderada hasta baja velocidad sin entorpecer el tráfico ni ponernos en peligro a nosotros mismos ni a los demás.

Los 2 puntos más importantes a la hora de hacer una serie de frenadas consecutivas son:

• No dejar enfriar los frenos entre frenada y frenada. Es decir, tienen que ser consecutivas y con poco tiempo entre una y otra.
• Nunca parar el vehículo al completo entre frenada y frenada.

Como ya hemos mencionado, en función de nuestra pastilla necesitaremos elevar la temperatura del sistema hasta un punto u otro. Más temperatura cuanto más deportiva sea nuestra pastilla.

Para una pastilla de calle deportiva, por ejemplo una Ferodo DS 2500, un buen rodaje consistiría en hacer series de 10 frenadas consecutivas desde 100 Km/h hasta 20 Km/h con una deceleración moderada/alta (entre el 80% y el 90% de lo necesario para bloquear la rueda o activar el ABS), para después enfriarlos circulando durante unos kilómetros sin frenar. A partir de la 5ª frenada aproximadamente podemos empezar a notar que la pastilla gana en eficacia para después tornarse en un tacto de pedal blando (recordemos el green fade mencionado en la primera entrega). Notaremos además un fuerte olor a pastillas de freno, algo completamente normal. El hecho de que a este fenómeno se le llame green fade hace referencia a que las pastillas están aún “verdes” y han de ser maduradas a base mantener la temperatura requerida de forma constante y controlada. Este proceso ha de repetirse otra u otras dos veces para completar el rodaje. Tanto el olor como el fadding no indican que las pastillas estén rodadas.

Para una pastilla de circuito, pongamos esta vez como ejemplo la Ferodo DS 3000, que requiere mayores temperaturas, podríamos hacer las 10 frenadas mencionadas arriba sumando 3 ó 4 frenadas más desde 150 Km/h hasta 20 Km/h, o directamente empezar con 7 frenadas desde 160 Km/h hasta 20 Km/h. Con este tipo de pastillas, suele ser suficiente con repetir el ejercicio una sola vez más, aunque en ocasiones, dependiendo de la temperatura exterior (especialmente si hace frío), puede ser necesario hacer una tercera serie de frenadas. Por supuesto, tras cada serie, es imperativo circular algunos kilómetros a alta velocidad y sin frenar o con frenadas suaves para reducir la temperatura del sistema.

Algunos fabricantes ofrecen, para competición,  pastillas “pre-rodadas” (pre-bedded pads). Tras unas pocas frenadas ya están listas para dar lo mejor de sí mismas. Este tipo de pastilla simplemente es sometido a un proceso de frenadas en la propia factoría para madurarlas.

Rodaje terminado.

Cómo saber si el rodaje está terminado puede comprobarse de forma visual. Las pastillas deben presentar un par de milímetros alrededor de los bordes que están en contacto con la superficie del disco en color gris claro.

Los discos deben presentar un color gris uniforme y normalmente sin brillo, pero lo ideal es fijarse en el antes y el después. Si el color es el mismo quiere decir que aún hace falta hacer más ciclos de frenadas. También, especialmente en discos que han sido mecanizados, suelen observarse una serie de surcos como en los antiguos discos de vinilo; deberían ir suavizándose poco a poco hasta desaparecer por completo con el paso del tiempo.

La prueba definitiva es, obviamente, que frenen tal y como se espera de ellos, con una resistencia al fade acorde al compuesto y sin ruidos ni vibraciones.

DTV (Disc Thickness Variation): Soluciones.

Ya hemos dicho que en la mayoría de los casos el ruido y la vibración al frenar se atribuyen a unos – erróneamente diagnosticado en el 90 % de los casos – discos alabeados.

En la primera entrega explicamos el DTV o lo que es lo mismo, una variación del espesor en el disco de freno debido a una pastilla que ha transferido material de fricción al disco de forma no uniforme, produciendo que la pastilla “salte” al llegar a ese punto, lo que provoca ruido y vibración.

Este fenómeno, en el caso de ser muy pronunciado y haber circulado con este problema haciendo trabajar a los frenos a alta temperatura habrá producido partes en el disco que han cambiado de estructura atómica -a cementita– debido a las altas temperaturas. Este fenómeno se identifica por haber grandes puntos / zonas de distinto color en la superficie del disco. En este caso lo único que podemos hacer es cambiar los discos y buscar un compuesto de pastilla mejor.

Si el problema no es muy pronunciado puede solucionarse, bien mediante el mecanizado del disco o bien en marcha siguiendo un determinado método.

El método consiste en utilizar una pastilla de compuesto muy agresivo para el disco, con el objetivo de eliminar los restos de material de la anterior pastilla. Es muy importante que con la nueva pastilla no transfiramos material de fricción al disco ya que lo haremos sobre la antigua capa, que es irregular, y por tanto sólo agravaremos el problema.

Lo ideal es hacer tan solo 3 frenadas desde 100 hasta 50 Km/h de forma agresiva (90% de la fuerza necesaria para bloquear la rueda o activar el ABS) para después dejar enfriar los frenos mientras circulamos.

Con 10 ciclos completos de 3 frenadas deberíamos notar una mejora significativa.  Si el problema no ha desaparecido por completo pero notamos mejoría podemos hacer algunos ejercicios más. Si el problema no ha mejorado en absoluto probablemente el disco haya cambiado su estructura a cementita y no podremos hacer nada al respecto.

Si hemos conseguido eliminar el problema con este método (tiene una eficacia del 75% aproximadamente) debemos sustituir las pastillas alternativas, que hemos usado para eliminar los residuos de la anterior pastilla, lo antes posible. Con este método, en el que no transferimos material de fricción a la superficie del disco, el desgaste de éste es extremadamente alto y con 30 ciclos de 3 frenadas podemos dejar el disco inservible. Tras esto, es imperativo volver a hacer un rodaje correcto del disco y la pastilla para poder volver a disfrutar de frenadas equilibradas, potentes y sin vibración. Todo un lujo.

Bibliografía:

La mayoría de la información técnica puede ser encontrada y contrastada en las páginas de los principales fabricantes de sistemas de frenos. Yo mismo me he apoyado mucho en ellas para escribir esta serie de artículos. No hay nada como subirse a hombros de gigantes para ver más lejos.

Stoptech.com

Ebcbrakes.com

AP Racing

Performancefriction.com

Ferodoracing.com

Extra Lap
Frenos trabajando duro.

http://www.flickr.com/photos/sportzfotos/6930429243/