Todo sobre los frenos

Casi todos tenemos un cierto conocimiento sobre los frenos de nuestra moto, sabemos las diferencias entre unos y otros tipos, y lo que podemos esperar de cada uno, pero aquí te vamos a hablar del detalle para que puedas elegir exactamente lo que necesitas.
Pepe Burgaleta. Fotos: Joan Carles Orengo / Brembo. Colabora: David Viejo -
Todo sobre los frenos
Todo sobre los frenos

En la actualidad hay algunas empresas que dominan con mano de hierro sus sectores. Son firmas que han logrado casi un monopolio cuando de lo que se trata es de encontrar las máximas prestaciones en ciertos elementos, y cuando hablamos de frenos, siempre llega el mismo nombre a nuestras mentes, Brembo.

Hacemos esta introducción, porque puedes pensar que éste no es un artículo de frenos, sino un reportaje sobre esta firma, pero la realidad es la que es, y no tienes nada más que echar una ojeada al exterior para comprobar el dominio casi absoluto que ha conseguido. El mundo de la competición lo tiene copado, no ya MotoGP en todas sus categorías o el de SBK, sino también los nacionales. Las deportivas europeas hace muchos años que no montan otra cosa, y ahora también las japonesas las equipan. Cuando alguien se plantea trabajar sobre sus frenos, es el primer nombre, aunque no sea el único, que acude a su mente. Por eso, aunque lo que sigue es válido para cualquier fabricante, vas a ver que está ilustrado con el fabricante italiano, que el que tiene el catálogo más amplio, y, por lo que se ve en la competición, también el más efectivo.

Sistema global

Cuando pienses en frenos, tienes que hacerlo como en un conjunto. Los frenos no son sólo los discos o las pinzas, es un conjunto de piezas que tienen que actuar de forma coordinada. Si hay algún elemento que desentona, el resultado final no solo se resiente, sino que puede que acabe presentando problemas. Unas pinzas que proporcionen mucha presión pueden machacar un disco pequeño, unas pastillas preparadas para trabajar a alta temperatura no tienen sentido si nunca van a llegar a ella.

La moto también marca lo que se necesita, su peso, su velocidad, e incluso la forma de pilotar influyen a la hora de elegir el material. Hay pilotos que frenan suavemente y de forma prolongada, alargándola hasta muy dentro de la curva, y que necesitan tacto. Otros frenan brutalmente en línea recta en el menor espacio, y para ellos es necesario hacer mecanismos especiales. Seguro que tú no llegas a su nivel de exigencia, pero eso no quiere decir que no puedas adaptar la filosofía de funcionamiento de tus frenos a tus gustos personales. Vamos pues a darte las claves para que lo consigas realizando un viaje a lo largo de todo el sistema de frenos.

Pinzas

Sin duda son uno de los elementos más espectaculares del sistema. Son las piezas más elaboradas, con diseños exquisitos, realizadas casi con materiales nobles, normalmente el escaparate donde el fabricante exhibe orgulloso su logotipo.

Hay bastantes tipos de pinzas, pero podemos diferenciarlas por varios apartados, el número de pistones que empujan las pastillas, el tipo de construcción, el modo en que se anclan y sus materiales. Como este artículo versa sobre frenos deportivos, vamos a dejar de lado todo el material que no sea de alto rendimiento, así que en el caso de las pinzas nos ceñiremos a modelos de cuatro pistones.

Atendiendo a su fabricación las tenemos de una pieza y de dos, en este caso unidas por tornillos. En general, las de una pieza son más rígidas, pero puede que una pinza monobloque de gama baja acabe deformándose más que una de dos más elaborada, por ejemplo, si lo hace su material de construcción. Todas las pinzas están hechas de aluminio, pero pueden haber sido conformadas por fundición o mecanizadas. El material será diferente, y también su rigidez. Las de aleaciones de aluminio y litio pesan menos y son más rígidas, pero este material es cada vez más difícil de conseguir por las necesidades que de él tiene el mundo de la electrónica, lo que también hace que cada vez sean más caras. Un escalón más abajo están las de duraluminio, trabajadas desde un bloque fundido, y en la base de la pirámide, las fundidas desde aleaciones menos resistentes.

Una pinza tiene un tremendo trabajo, tanto de realización, como de diseño. Hay que pensar en su rigidez, en el peso y volumen, en su refrigeración, en la aerodinámica. Una sola pinza puede necesitar ocho horas de mecanizado automático para llegar a su forma final.

Si te fijas, normalmente los pistones de las pinzas no son iguales, los situados por detrás son más pequeños, ya que el propio giro del disco tiende a apretar la parte inicial de la pastilla con la que toma contacto, y es necesario presionarlas más en la parte final. Si los pistones son todos iguales, hay que descentrarlos adelantando o atrasando una pareja.

Los pistones son una parte fundamental porque necesitan tener un perfecto ajuste, una buena refrigeración y la rigidez adecuada. Pueden ser de aluminio o de titanio, y algunos se taladran perimetralmente para refrigerarse. Hay que tener en cuenta que el giro de la rueda ventila bastante la parte interior de la pinza, y que aunque pueda pensarse lo contrario, es más crítica en este sentido la zona exterior. La temperatura de trabajo de una pinza comercial no debe exceder unos 220 ºC para que las juntas tóricas, que son plásticas, aguanten sin deteriorarse y perder estanqueidad. El peso de la pinza es otro aspecto muy importante, porque afecta a la manejabilidad y al funcionamiento de las suspensiones, ya que giran con el manillar afectando al momento de inercia de la dirección, y forman parte de la masa no suspendida que se mueve con la rueda. Para disminuir el primero, las pinzas se colocan en la prolongación del eje de la dirección, en la punta inferior de la horquilla, de manera que se desplacen lo menos posible al hacerlo el manillar.

Discos

Existe siempre la teoría con ellos que va por el camino de «disco grande, ande o no ande», pero lo cierto es que el mejor siempre es el más pequeño que sea capaz de hacer frente a nuestras necesidades. Los discos pueden acabar siendo los elementos más pesados de una rueda, y al girar con ella, su masa afecta mucho al efecto giroscópico. Si tenemos en cuenta además que la parte más pesada del disco es la exterior, la pista de frenado, y que el momento de inercia aumenta con el cuadrado del radio al que se coloque la masa, puedes concluir que cuanto más peso pongamos ahí, más torpe será nuestra moto.
A partir de unas ciertas prestaciones, los discos son todos flotantes, lo que quiere decir que el anclaje de la pista de frenado con el soporte a la llanta tiene un cierto juego axial. Este juego es capaz de hacerse cargo de una cierta deformación y descentramiento, que en otro caso provocaría el desplazamiento de las pastillas y un consiguiente mal acoplamiento sobre la pista. Se puede jugar con ese nivel de flotación, aumentándolo en ciertas condiciones, como por ejemplo si ruedas en un circuito con pianos muy agresivos que agitarían los discos, separando con ello las pastillas. En las motos comerciales se reduce el juego para aumentar la duración, ya que un sistema muy flotante produce mayor desgaste, y también más ruido y vibraciones. Lo habitual es que los discos se anclen sobre rodillos, pero Brembo también tiene un sistema llamado T-Drive, que como su nombre indica, emplea un anclaje en forma de «T».

Las medidas máximas de un disco, además de por la propia lógica, que de hecho muchas veces se obvia, están limitadas por la llanta, ya que hace falta espacio para colocar la pinza. Los más grandes son de 330 mm, aunque en estos casos se emplean pistas de frenado más estrechas. El diámetro de un disco marca la posición en la que actúa la pastilla, y por tanto el brazo de palanca y el par de frenada que el sistema aplica sobre la rueda.

Hay que tener en cuenta que las pistas de frenado están limitadas en sus dimensiones por una serie de condicionantes. Primero por la necesidad de contar con una determinada superficie de frenado para la fricción de las pastillas, y después por la generación de calor, de manera que su medida de estrechez no puede estar por debajo de unos ciertos valores. Lo habitual es que presenten una anchura de pista de 34 mm, pero en la actualidad ya se están empleando las de 30 mm, con espesores de discos que oscilan entre los 5 y los 8 milímetros.

En cuanto a los materiales con los que se fabrican, la fundición de hierro es el mejor en el caso de los discos, claro está, si nos olvidamos del carbono o la cerámica, materiales a los que no tenemos acceso. Por eso, para evitar que se oxiden, se suele trabajar con aleaciones con bastante carbono, tratadas convenientemente, para conseguir más potencia de frenado. Muy diferente es el caso de las campanas de anclaje para los discos que son flotantes, ya que éstas se fabrican siempre de ligero duraluminio. Posteriormente, se recurre a tramientos superficiales específicos para endurecer la zona más externa, aquella en la que se colocan los rodillos de soporte.

Bombas

Hace ya tiempo que en las motos deportivas las bombas de freno son de tipo radial, es decir que el recorrido del pistón que empuja el fluido se efectúa en sentido perpendicular al manillar. De esta manera se consigue más presión con la misma fuerza, y el recorrido de la maneta es más efectivo al final de su carrera.

Podemos hablar de tres diámetros de pistón: 15, 16 y 19 mm. Lógicamente, cuanto mayor es este valor, más cantidad de fluido hidráulico se trasvasa en el mismo recorrido de la maneta, y por tanto más grande pueden ser los pistones y la pinza. Las bombas de 15 mm se emplean en las motos más pequeñas, por ejemplo en las de supermotard, mientras que las de 16 mm valen para modelos que tengan solo un disco o un par de ellos pero en este caso su diámetro no debe ser mayor de 230 mm. Hay algunos modelos concretos con sistemas de freno especiales, como las Yamaha YZF-R1 de pinzas de seis pistones, que las pueden usar precisamente porque los pistones son muy pequeños, pero en general en motos de media y alta cilindrada, la reina de las bombas es la de 19 mm. En cualquier caso todo depende de tu forma de frenar, ya que una bomba más pequeña acaba desplazando el mismo volumen de líquido con un mayor recorrido, y si quieres una frenada suave, puedes utilizar en una superbike una bomba de 16 mm, eso sí, hay que desplazar la maneta más para lograr la misma potencia de frenado. También se puede jugar con la palanca para variar el desplazamiento del pistón dependiendo del recorrido de la maneta, para, por ejemplo, hacer que el freno se vuelva más potente al final.
Para identificar la bomba se dan dos medidas. La primera se refiere al diámetro del pistón y la otra al recorrido que puede realizar. Las más empleadas son las de 19/18 y 16/16, pero en las de 19 mm tienes recorridos de 16 mm y 20 mm (19/16 y 19/20), y en las de 16 mm, también las tienes de 18 mm de recorrido.
Las bombas están fabricadas normalmente mediante fundición, y posteriormente el aluminio se mecaniza y se instalan todos los mecanismos y juntas, pero algunos modelos de gama alta se realizan directamente mecanizando desde bloques de duraluminio, lo que permite obtener una bomba más rígida y con mayor posibilidad de mecanizar con alta precisión. Los precios también dependen mucho del tipo de bomba y de su precisión. Así, te encuentras modelos por poco más de 200 euros y otros que cuestan casi 10 veces más.

La gran diferencia entre las bombas de mayor calidad y las demás es el ajuste de los mecanismos, que obliga a multiplicar la precisión del mecanizado del cuerpo de la bomba y de todos los elementos que la componen. Para que te hagas una idea, las bombas de MotoGP tienen lo que denomina «juego “0”» en la maneta. Y como habrás visto al menos en la tele, hay un sistema de ajuste que se puede instalar en las bombas y que consiste en un regulador y un cable que puede accionarse desde el manillar izquierdo. Giras el regulador y la maneta se aproxima o aleja del manillar.

Pastillas

Aquí nos adentramos en un mundo casi infinito, porque mientras los sistemas de frenos están acaparados por Brembo tanto en el terreno deportivo como en gran parte del comercial de altas prestaciones, existen múltiples fabricantes de pastillas de frenos con material de alta calidad y una experiencia considerable.

En general, las pastillas tienen que ofrecer capacidad de frenado, esto es evidente, pero también lo que podemos denominar «confort», es decir, que no chirríen, que tengan un comportamiento constante tanto en grandes como en pequeñas frenadas, que funcionen bien desde el primer momento, que lo hagan en seco y en mojado, etc. Como ves, muchos condicionantes.

Las áreas críticas para lograr todo esto son, por una parte el soporte, que debe ser rígido y no deformarse, además de conducir bien el calor; y por otra, la mezcla que utiliza la pastilla en sí. Todas están realizadas en material sinterizado, es decir, compactadas desde productos en polvo. En general tienen bastante carbono. Cuanto más porcentaje de carbono contengan, más agarre ofrecerán y mayores temperaturas pueden soportar, pero también son más agresivas, porque trabajan peor a baja temperatura.

Los fabricantes suelen disponer de varios modelos, cada uno con prestaciones diferentes, que favorecen la potencia de frenado o la duración, aunque hay que intentar llegar a un buen compromiso. Si hablamos del fabricante italiano, en las carreras se decanta por la misma política que sus rivales, unos compuestos más agresivos y de menor duración, el Z04, capaz de aguantar unos 1.500 km, y el Z03, más resistente, hasta el doble de duración, pero que tiene menos éxito.
Un aspecto curioso es que el freno trasero está mucho menos dimensionado que el delantero, y si se usa, se gasta más que el delantero, pero eso… si se usa, porque muchos pilotos de velocidad prácticamente se olvidan de él.

Latiguillos

Los latiguillos son probablemente los elementos del sistema de frenos que más aficionados cambian en sus motos. Los fabricantes japoneses son poco dados a emplear modelos reforzados de PVC, y siguen, por sus motivos; utilizando frecuentemente los de goma. Está claro que los primeros tienen más prestaciones, sencillamente porque son más resistentes, y además más ligeros, aunque hay que tener cuidado con su diámetro, que debe ser siempre el adecuado, y con sus medidas. La estructura de los latiguillos «after market» está formada por un conducto de PVC que se recubre de una malla de hilo de acero inoxidable, y para protegerlos a ellos y a las piezas con las que puedan rozarse con el uso, envuelto de nuevo en un tubo de PVC, normalmente transparente.

Un aspecto a tener en cuenta es que en el latiguillo no debe favorecer cambios de presión, al menos con longitudes cortas de menos de un metro, que es lo que se usa, y así se diseñan. Da lo mismo el número de conexiones que se utilicen. Muchas pueden aumentar el peso mínimamente, pero no disminuyen la presión, así que es mejor diseñar un recorrido corto y lógico con varios codos, que emplear un tramo largo de latiguillo que tendría además poca capacidad de girar. Otro aspecto muy importante en el latiguillo es que todos los racores y los tornillos sean de acero inoxidable. El empleo de aluminio está prohibido porque se oxida, especialmente si se anodiza, y pues precisamente el líquido se come el anodizado y, por tanto, se contamina. Las arandelas suelen ser de cobre y tienen que estar calibradas.

Líquido

Bueno, ya tenemos nuestro sistema de frenos completo, de la maneta a los discos, con sus conexiones. Ahora hace falta que el circuito tenga el líquido, que al final es lo que realmente conecta tu mano con las pastillas de freno. El fluido hidráulico es una mezcla de glicoles, que está perfectamente clasificada por calidad. Hay que utilizar siempre y solo DOT4, los inferiores tienen peores propiedades y el DOT5 probablemente acabe con los retenes de tu sistema de freno, si no está preparado para utilizarlo, que es lo más frecuente.

Hay también muchos líquidos de frenos en el mercado, y casi todos valen para circular por la calle, pero en las carreras todos acaban empleando uno de estos tres: AP 600, Brembo LCF 600 Plus o Castrol SRF600. El número proviene de la temperatura mínima de ebullición del líquido de cada calidad, que son 600 ºF, que en medida «cristiana» son 316 ºC. Así, líquidos con números inferiores hierven a temperaturas inferiores.

Concretamente, al DOT4 se le exige una temperatura mínima de 230 ºC. Algo fundamental es saber que este líquido absorbe agua ferozmente, y la que se mezcla en él, como todos sabemos, hierve a 100 ºC, a presión ambiente, y a algo más si se encuentra bajo presión, pero en cualquier caso, muy por debajo de los 316 ºC. Así que hay que impedir que se formen en su interior gotas de agua que corroan el circuito o se congelen, pues de nada sirve emplear un líquido de alta calidad si al final en el circuito hay agua. Por este motivo, nunca hay que guardar el líquido una vez abierto, porque lo que rellenemos con un bote que ha estado medio lleno y en contacto con el aire, solo va a fastidiarnos el sistema. Es mejor comprar botes pequeños y resignarnos a tirar lo que sobre en un «Punto Limpio».

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