Frenos de disco

FRENOS DE DISCO
Dr. Roger Magar

En 1951 la Jaguar ganó la principal carrera de autos deportivos del mundo, las 24 horas de Le Mans, en Francia, frenando....,

lo cual parece paradójico si de lo que se trata es de ir lo más aprisa posible. En Le Mans hay una recta, o más bien había, pues ya está interrumpida por "chicannes", la de Les Hudonnieres de casi 6 km de largo en donde los Peugeot   prototipo fueron cronometrados a 408 km/h, y después hay una curva, la de Mulssane, en forma de horquilla, que se toma de 50 a 60 km/h. Pues bien, los Jaguar, no pasaban de 240 km/h o sea eran unos 25 km/h más lentos que los Ferrari, pero frenaban mucho después y estos últimos no pudieron mantener el ritmo de los primeros.   Además de no poder cambiar las zapatas de los frenos de tambor, con la rapidez que los Jaguar cambiaban las pastillas de las pinzas de los frenos de disco.

Después de eso algunos autos deportivos de serie tenían frenos de disco, pero en 1963 la Renault sacó el R-8 con cuatro frenos de disco, había empezado su uso en masa. Honda revolucionó el mercado de las motos cuando en 1969 colocó un freno de disco delantero en   la nueva CB 750 de cuatro cilindros ( además de arranque eléctrico y otros refinamientos), en dos años más, todas las motos japonesas tenían los mismos adelantos, y al resto del mundo no le quedaba más que seguir, empezando por las Ducati.

Pero.... resulta que en 1901 la Imperial en Gran Bretaña equipaba sus motos de un freno de disco y en   1923 la Douglas inglesa los utilizó en sus motos de carrera, además de haber sido la primera en fabricar en serie motores de cilindros opuestos, "boxer" para las motos desde 1911, lo cual imitaron la ABC también en Inglaterra en 1919 y la BMW en 1923, o sea, nada nuevo bajo el Sol, cuando menos en apariencia.

La física nos enseña que la energía cinética de un objeto que se mueve es igual a la mitad de su masa por el cuadrado de su velocidad, es decir si vamos a 140 km/h tendremos que disipar 4 veces más energía que a 70......Dicha disipación se obtiene en los frenos,   simultáneamente en tres formas:

•  Por radiación de calor en función de la cuarta potencia de la temperatura absoluta. (   Kelvins , o sea 273,15 + la temperatura en °C )

•  Por absorción del calor por la masa del tambor o disco y sus componentes.

•  Por convección (contacto) con el medio circundante, o sea el aire.

En los frenos de disco la radiación del calor es directa, puesto que las superficies sujetas a   fricción, las caras de los discos, suelen estar al descubierto, en los tambores la radiación es hacia adentro, lo cual le da enorme ventaja al disco, además el área de radiación en el disco, es ligeramente mayor que en el tambor.

En absorción, por la masa, el disco tiene desventaja frente al tambor.

En disipación por convección con el aire que lo rodea el disco nuevamente tiene la ventaja, pero, además, el disco se deforma mucho menos, con el esfuerzo del frenado que un tambor.

Entonces ¿por qué no se impuso más rápido?   En primer lugar, la actuación del mecanismo, en frenos mecánicos, es mucho más complicada, en un disco, que en un tambor, entonces, es mejor actuarlo hidráulicamente, pero los problemas de materiales en las zapatas y balatas, en los sellos del sistema hidráulico y en la calidad del fluido, que va más cerca de las partes muy calientes, no estaban resueltos. Las compañías inglesas, francesas y japonesas simplemente resolvieron esos problemas antes que los demás.

Los discos requieren mas fuerza sobre las zapatas, que los tambores y desde que conocemos el principio de Pascal, sabemos que nada es más eficiente, para multiplicar la fuerza, que un sistema hidráulico, pero para ser aplicado al consumo normal, era necesario que los materiales capaces de resistir las cargas impuestas existieran.