Frenos de disco: Discos

Discos de freno

Discos de freno

El disco es el elemento móvil del dispositivo de freno y gira anclado al buje de la rueda mediante los tornillos de la misma, pudiendo montar además uno o dos tornillos de fijación para facilitar su montaje. Consta de dos partes: la banda o pista de fricción; que es la parte donde se apoyan las pastillas de freno y donde se genera la fricción para frenar el disco, y la campana o cubo; que es donde se disponen los orificios para los tornillos y el agujero de centrado del disco con el buje.

Diferentes discos de freno ventilados
Vista de un disco de freno de una pieza, un disco flexibilizado y un disco flotante

Aunque tradicionalmente el cubo y la pista de fricción se fabrican en una única pieza, actualmente también se producen discos de frenos en que estas dos partes son elementos independientes, atornillados posteriormente entre ellos. Esta configuración se denomina disco flotante y permite que la deformación de la banda de fricción producida por la temperatura resultante de la fricción no afecte al cubo, evitando además la transmisión de vibraciones en fuertes frenadas. También existen discos de una pieza de altas prestaciones de comportamiento optimizado. La zona de unión entre la pista y el cubo se flexibiliza por mecanizado de modo que se reduce la transmisión de vibraciones y mejora la refrigeración. La elevada variación de temperatura de los discos de freno los somete a constantes procesos de dilatación y contracción, especialmente a la banda de fricción, que al dilatarse aumenta ligeramente de diámetro. Los discos flotantes y los flexibilizados facilitan la dilatación de la pista de fricción, reduciendo la posible aparición de grietas y deformaciones del material.

Los discos de freno pueden ser de dos tipos: macizos o ventilados.

  • Macizos: Están formados por una doble pista de fricción sólida. Disipan la temperatura lentamente, lo que reduce su rendimiento en uso continuado y provoca a menudo la cristalización de las pastillas. Su refrigeración se realiza exclusivamente por contacto con el aire y resulta muy diferente entre la cara interna y externa del disco. La cara interna de los discos suele resguardarse de las inclemencias meteorológicas, la suciedad de la calzada e incluso de las posibles proyecciones de grasa de las juntas homocinéticas mediante un protector metálico, cuya presencia limita el flujo de aire y la dispersión térmica. Por otra parte, la capacidad de refrigeración de la cara externa depende en gran parte del diseño de la llanta y la velocidad de rotación. En frenadas prolongadas, la diferencia de temperatura entre las dos superficies puede provocar la deformación del disco y diferencias de fricción entre ambas pastillas de freno, dando lugar a vibraciones. Es más delgado que el disco ventilado y tanto su fabricación como su sustitución resulta más económica.
Vista de un disco de freno macizo y un disco de freno ventilado
Vista de un disco de freno macizo y un disco de freno ventilado
  • Ventilados: Dispone de dos pistas de fricción separadas por unos canales de ventilación que permiten el flujo de aire por el interior del disco, acelerando la disipación de calor. Existen varios diseños para los canales internos de refrigeración aunque, en la mayoría de los casos, se aprovecha el giro del disco para forzar el flujo de aire por centrifugado. Adicionalmente, pueden disponer de orificios perforados o ranuras sobre la superficie de fricción que además de mejorar la refrigeración, favorecen la limpieza del disco, la liberación de vapores y el desgaste homogéneo de las pastillas de freno.
Sección de ventilación de los discos
Canales de refrigeración radiales y direccionales en discos de freno

En la mayoría de vehículos, los discos se fabrican de fundición gris perlítica y aleación de cromo, permitiendo alcanzar temperaturas de funcionamiento de hasta 400ºC aunque también existen otras aleaciones, empleadas especialmente en vehículos deportivos y de alta gama o en vehículos de competición. En función de la temperatura y la humedad ambiental de los diferentes mercados, las exigencias mecánicas y de duración, las restricciones medioambientales y otros muchos factores, se utilizan hasta 30 aleaciones metálicas diferentes en la fabricación de discos de freno.

La ventilación de los discos se realiza generalmente de forma natural por el efecto combinado de la aspiración y la centrifugación del aire. En aplicaciones de alto rendimiento, además se utilizan sistemas dinámicos que fuerzan el flujo del aire hacia los discos.

El mayor volumen y superficie de la parte más externa de los canales de ventilación calienta intensamente el aire que, al dilatarse, se desplaza hacia el exterior del disco provocando un flujo de aspiración natural del aire del centro y mitad interior. Según el diseño y la orientación de los canales de ventilación, los discos pueden ser de refrigeración radial o direccional.

Ventilación dinámica de disco de frenos
Ventilación dinámica de disco de frenos

Los discos de ventilación direccional generan un efecto turbina que mejora la velocidad y el flujo de aire para una mayor refrigeración. Su diseño en turbina implica que tienen sentido de rotación que debe ser respetado durante el montaje. La orientación de los canales de la parte superior del disco debe ser hacia la parte posterior del vehículo, contraria al sentido de marcha.

Discos de refrigeración forzada por rotación
Vista de discos de frenos con refrigeración direccional



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