Sistema De Frenos

El funcionamiento del sistema de frenos “caliper”

Siguiendo con las guías de mecánica, para que aprendas un poco más sobre el funcionamiento de los componentes de tu auto, esta vez les voy a explicar cómo funcionan los cálipers de freno, piezas claves encargadas de detener el auto.

El cáliper de freno es el elemento que alberga las pastillas de freno y los pistones de un sistema de frenos de disco, y está colocado en posición fija con respecto al automóvil (es decir, no rota) que basa su funcionamiento en apretar el disco de freno (que gira a la misma velocidad que la rueda) hasta detenerlo. En palabras simples, es como el funcionamiento de los frenos de una bicicleta, donde las dos pastillas apretan la llanta de la rueda para detenerla, pero aquí se apreta un disco aparte, que gira con la rueda como si fuera una sola pieza.

Es un sistema de freno de mucha mayor efectividad que el freno de tambor o balatas, por lo que actualmente se utiliza en todos los autos, al menos en el eje delantero, aunque últimamente los autos del segmento no bajo traen este sistema en las cuatro ruedas, siendo siempre los de mayor potencia instalados adelante. Para frenar el automóvil se aprovecha la fricción producida entre el rotor o disco de freno (que rota solidario con la rueda) y las pastillas de freno, que son comprimidas contra el rotor por acción de los pistones del cáliper.

Existen dos tipos de cáliper: de montaje flotante y fijo. Los cáliper del tipo flotante son los usados en la mayoría de los automóviles, debido a su menor costo y simplicidad de fabricación. El cáliper tiene uno o dos pistones, ambos en la misma cara, que presionan a una pastilla de freno. Como el cáliper tiene un montaje deslizante, la reacción de la presión ejercida por el pistón sobre la pastilla empuja al cáliper, haciendo que la otra pastilla (fija en el cáliper) toque y presione el rotor, haciendo el efecto de mordaza que detiene el disco de freno por efecto de fricción.

El otro tipo de cáliper, de montaje fijo, está instalado de manera fija en el soporte del disco de freno. Tiene entre dos o tres pares de pistones, distribuidos uniformes en ambas caras del cáliper, los que son accionados por el líquido de frenos que circula dentro del cáliper. Este sistema presenta varias ventaja, ya que ejercen más presión de frenado comparado a los de montaje flotante, con el mismo esfuerzo ejercido en el pedal de freno, y además están fabricados generalmente de aluminio y aleaciones de magnesio, lo que le permite menos peso, mejor disipación de calor, necesitan un volumen menor del fluido de frenos, y además comprime el rotor de manera más equitativa, ya que por ambos lados tiene la misma presión. Por estas razones es que éste tipo de cáliper es usado principalmente en autos de alta performance o de carreras.

Carbono reforzado con fibra de carbono

El carbono reforzado con fibra de carbono (a veces denominado carbono–carbono, en forma abreviada C/C) es un material compuesto que consiste en refuerzos de fibra de carbono en una matriz de grafito. Fue desarrollado para las ojivas de los misiles balísticos intercontinentales, y se lo conoce en general por ser el material de la nariz y bordes de ataque de las alas del Space Shuttle. Desde 1976 ha sido utilizado para fabricar los sistemas de freno de los autos de carrera Fórmula Uno; los discos de freno y pastillas carbono-carbono son componentes estandard de los sistemas de freno de los Fórmula uno.

El carbono–carbono es un material adecuado para usos estructurales a altas temperaturas, o en situaciones donde se requiere resistencia a colapso térmico y/o un bajo coeficiente de expansión térmica. Aunque es menos frágil que muchos otros materiales cerámicos, no posee resistencia al impacto; en efecto el Space Shuttle Columbia se destruyó luego que uno de sus paneles RCC se rompiera luego de recibir el impacto de un gran trozo de espuma de aislación del tanque externo del transbordador espacial. Esta falla catastrófica se debió en parte a que los requerimientos originales de diseño no consideraban probable la ocurrencia de este tipo de impactos violentos.

Producción.

El disco de freno del sistema de frenos de esta Ferrari está fabricado con carburo de silicio reforzado con fibra de carbono.

El material se fabrica en tres etapas:

Primero, el material se dispone con la forma final deseada, con filamentos de carbono y/o tela de carbono rodeado por un orgánico aglutinante tal como plásticoo brea. A menudo, se agrega coque o algún otro tipo de agregado de carbono fino a la mezcla aglutinante.

Luego se procede a calentar el arreglo inicial, de forma tal que la pirólisis transforme al aglutinante en un carbono relativamente puro. Durante este proceso el aglutinante disminuye su volumen, por lo que se forman algunos huecos o poros; la incorporación de agregado reduce en parte este problema pero no lo elimina totalmente.

Finalmente los huecos son rellenados en forma gradual haciendo pasar a través del material en forma forzada un gas formador de carbono tal como el acetilenoen un proceso realizado a altas temperaturas que se extiende durante varios días. Este largo proceso de tratamiento térmico también permite que el carbono se organice formando grandes cristales de grafito, y es la principal razón del elevado costo del material, que puede superar los 100,000 dólares estadounidenses por panel.

El C/C es por lo general un material duro que puede ser altamente resistente a la expansión térmica,

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