Los frenos de disco son una de las tecnologías más importantes en la seguridad automotriz moderna. Utilizados por millones de vehículos en todo el mundo, destacan por su eficacia, fiabilidad y capacidad de disipar el calor en situaciones exigentes. A continuación, abordamos de forma detallada todo lo que hay que saber sobre los frenos de disco en los coches: su origen, evolución, funcionamiento, variantes, mantenimiento y ventajas.

Orígenes: el nacimiento del freno de disco moderno

Aunque hubo intentos previos de sistemas similares, el freno de disco moderno tiene su origen en el trabajo de Malcolm Loughhead, un mecánico e inventor estadounidense. En 1917, diseñó un sistema de freno operado hidráulicamente. En 1919 lo perfeccionó hasta crear el primer sistema fiable que, con adaptaciones, fue adoptado por la industria del automóvil. Loughhead no solo patentó este sistema, sino que también cofundó la Lockheed Corporation, que tuvo una gran influencia en el sector.

Hoy en día, debido a los avances en los materiales y la fabricación mejorada, los frenos de disco son mucho más efectivos y fiables. La mayoría de los vehículos modernos tienen frenos en las cuatro ruedas, operados por un sistema hidráulico. Estos pueden ser de disco o de tambor, pero dado que el delante donde los frenos juegan un papel más importante, raro es el coche que no tiene un juego de discos al frente. ¿Por qué? Porque durante una detención, todo el peso del coche recae hacia adelante y, por ende, sobre las ruedas anteriores.

¿Cómo funcionan los frenos de disco?

Los frenos de disco son similares a los frenos de una bicicleta. Cuando se aplica presión sobre la maneta, esta tira de un cordel de metal que aprieta dos zapatas contra el aro de la llanta de la bici, causando fricción con las almohadillas de goma. De manera similar, en un coche, cuando se aplica presión sobre el pedal del freno, esto fuerza a los líquidos que circulan a través de pistones y tubos a apretar las pastillas de freno. En un freno de disco, las pastillas aprietan el disco en lugar de la rueda, y la fuerza se transmite hidráulicamente en lugar de a través de un cable.

La fricción entre las pastillas y el disco ralentiza el vehículo, haciendo que el disco se caliente mucho. La mayoría de los coches modernos tienen frenos de disco en ambos ejes, aunque en algunos modelos de motorización escueta o con algunos años a sus espaldas, se mantienen los frenos de tambor detrás. De cualquier forma, cuanto más fuerte presione el conductor el pedal, mayor será la presión dentro de las líneas de freno y más fuerte las pastillas apretarán el disco. La distancia que han de recorrer las pastillas es pequeña, de sólo unos pocos milímetros.

Partes de un freno de disco

Como la mayoría de las piezas de las que está formado un coche, un sistema de frenado es un mecanismo hecho de múltiples componentes para que el conjunto funcione de forma adecuada.

Los principales en un freno de disco son:

  • Discos: Están montados en el buje y giran de forma solidaria a la rueda. Durante el frenado, la energía cinética del vehículo se convierte en calor debido a la fricción entre las pastillas y el disco. Para disipar mejor, la mayoría de los vehículos tienen discos ventilados en las ruedas delanteras. Los discos traseros también se hacen ventilados en los más pesados, mientras que los más pequeños tienen discos sólidos (no ventilados)
  • Pastillas: Están ubicadas dentro de la pinza a ambos lados del disco para que puedan deslizarse lateralmente, hacia el disco y alejándose del mismo. Una pastilla de freno consiste en una pastilla de material de fricción moldeada a una placa de respaldo metálica. En muchas pastillas de freno, las calzas reductoras de ruido están unidas a la placa. Si alguna de ellas está desgastada o cerca de ese límite, o tienen algún daño, todas las pastillas del eje deben reemplazarse.
  • Pinzas y pistones: En su interior contiene el pistón que presiona las pastillas. Hay dos: fijas y flotantes. Las primeras, a menudo se instalan en deportivos y coches de lujo. La mayoría de los vehículos que circulan hoy en día tienen pinzas de freno flotantes, y la casi todas cuentan con uno o dos pistones en el lado interior. Los compactos y SUV suelen tener pinzas de un pistón, mientras que los SUV y camiones más grandes tienen pinzas de doble pistón delante y de un pistón detrás.

Materiales usados en los discos de freno

En cuanto al material, debido a las altas temperaturas que pueden alcanzar los frenos de disco, a menudo están hechos de hierro fundido por la capacidad de los materiales para soportar el calor extremo, la facilidad de fabricación y el bajo coste de producción.

Dicho esto, algunos discos de freno están hechos de compuestos a base de carbono, cerámica y aleaciones, pero tienden a ser más caros. Este tipo de sistemas tan solo quedan reservados a vehículos de alto rendimiento, donde hay que garantizar una detención eficaz a velocidades muy elevadas.

Tipos de discos de freno

Una vez comprendido los básicos de los sistemas de discos de freno es interesante resumir por puntos qué tipos de discos de freno encontramos en los coches ya que, a mayor gama, mayores y mejores discos de freno encontraremos en los vehículos que veamos por la calle. En este listado iremos poco a poco relatando las virtudes y características de los discos más simples hasta los discos carbocerámicos que podemos encontrar en las gamas más altas de los coches premium del mercado.

  1. Discos sólidos: son los más convencionales, aquellos que suelen estar hechos de acero fundido con una superficie lisa. Son aptos para la mayoría de los vehículos de uso diario y destacan por ser duraderos y asequibles.
  2. Discos ranurados: también de acero fundido, cuentan con unas ranuras ayudan a evacuar el calor y los gases generados durante el frenado. Eso permite mejorar su eficiencia y también aumentar el rendimiento en condiciones de conducción intensiva.
  3. Discos perforados: en este caso se emplean unos agujeros en el disco para tener una mayor disipación de calor. Mejoran el comportamiento en situaciones exigentes y son más eficaces, ya que evitan la acumulación de gases y agua en la superficie de frenado.
  4. Discos ventilados: combinan las características de los ranurados y de los perforados, teniendo los dos tipos de canales de ventilación para disipar la temperatura y ser más eficientes.
  5. Discos compuestos (composite): combinan el acero con otros materiales para conseguir unos discos que son más resistentes al calor y también pueden ser más ligeros. Suelen ser utilizados por vehículos deportivos por su rendimiento, aunque son más caros.
  6. Discos carbocerámicos: son aquellos que tienen una combinación de carbono y compuestos cerámicos, consiguiendo unas características únicas. Son más ligeros y resistentes tanto al calor como al desgaste. Están indicados para el alto rendimiento y la competición por estos motivos.

¿Necesitan mantenimiento los frenos de disco?

Como resultado de la fricción, las pastillas de freno necesitan mantenimiento o, de lo contrario, pueden aparecer problemas como chirridos o crujidos y una potencia de frenado que no debería de ser la óptima. Si no se solucionan los problemas, puede derivar en una inspección técnica (ITV) suspensa. El tipo de servicio más común requerido para los frenos de disco es poco más que cambiar las pastillas.

Estas, generalmente, tienen una pieza de metal llamada indicador de desgaste. Cuando el material de fricción está en las últimas, el indicador entrará en contacto con el disco y emitirá un chirrido. Esto significa que es hora de meter unas nuevas pastillas de freno. Verificar el desgaste requerirá de algunas herramientas y tiempo, además de asegurar que el apriete de los pernos de las ruedas sea correcto. Para algunos puede ser demasiado, así que, si deseas ahorrar tiempo, lo mejor es acudir a un taller de confianza.

¿Cada cuánto tiempo hay que cambiar los frenos de disco?

Incluso en situaciones de conducción normales, los frenos de disco soportan mucho estrés y, con el tiempo, será necesario sustituir determinados componentes. Las pastillas necesitan ser reemplazadas con mayor frecuencia, aunque el cuándo es algo indeterminado.

  • Pastillas: deben sustituirse cada 40.000 a 120.000 km, según el uso y el tipo.
  • Discos: su duración está entre 80.000 y 120.000 km, aunque pueden alargarse si se cuidan las pastillas.
  • Pinzas y pistones: suelen durar toda la vida útil del vehículo salvo fallo puntual.
  • Líquido de frenos: debe cambiarse cada 2 años o 40.000 km como máximo.

Ventajas de los frenos de disco

  • Mejor disipación del calor que los frenos de tambor.
  • Frenada más precisa y eficaz.
  • Mejor comportamiento en condiciones extremas (descensos, conducción deportiva).
  • Sustitución sencilla de las pastillas.
  • Diseño autoajustable.
  • Mayor durabilidad y respuesta más lineal.

Desventajas de los frenos de disco

  • Son más caros que los frenos de tambor.
  • Se requiere una mayor presión del pedal para detener el vehículo (por ello es necesario un servofreno).
  • Menor protección contra suciedad o agua que los frenos de tambor en condiciones off-road.

Los frenos de disco son una pieza esencial en cualquier coche moderno, y su desarrollo ha sido crucial para mejorar la seguridad activa. Conocer su funcionamiento y mantenimiento permite al conductor tomar decisiones más informadas sobre su vehículo y anticipar averías costosas o peligrosas.

Su evolución constante, la variedad de diseños y materiales, y su adaptación a distintos usos (desde urbanos hasta deportivos) los convierten en un componente tecnológicamente avanzado y en continuo perfeccionamiento.

[NOTA: Artículo publicado originalmente el 24/10/2020, corregido y ampliado]

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