En el presente, las motocicletas y los automóviles están equipados con un sistema de frenado muy eficiente. Este sistema es tan eficiente que el vehículo se detiene de forma segura en una fracción de segundo en caso de emergencia. Cuando tiras de la palanca de freno, el líquido de frenos cerca de la palanca se presuriza a través de una línea de freno. Este líquido presurizado se conecta a una pastilla de freno en la rueda y se activan las pastillas de freno. Al accionar los frenos de la motocicleta, ¿cómo se reparte la acción del frenado en las ruedas? Este sistema de frenado que acabas de ver fue desarrollado a lo largo de las últimas cinco décadas de investigación y experiencias prácticas. Aprendamos cómo los ingenieros desarrollaron un sistema de frenado tan eficiente, o más específicamente, aprendamos la interesante física detrás de los frenos de disco.
Quizás te preguntes cómo la pequeña fuerza producida por tu mano en la palanca de freno es suficiente para detener la rueda de una motocicleta. Los ingenieros lo lograron mediante el uso inteligente de la ley de Pascal. Cuando mueves la palanca, un pequeño pistón también se mueve. Este pistón está lleno de aceite, por lo que el aceite se presuriza. Si observas detenidamente, verás que este pistón está conectado a un pistón más grande mediante un cable. En resumen, el pistón grande se encuentra cerca de la pastilla de freno y el pistón pequeño se encuentra cerca de la palanca de freno. Según la ley de Pascal, la presión en ambos pistones debe ser igual. Esto significa que la fuerza que aplicaste en el extremo de la palanca será multiplicada muchas veces en el extremo de la pastilla de freno debido a la diferencia en el área de los pistones. Esta fuerza moverá la pastilla de freno y la presionará contra el disco de freno, deteniendo así la rueda. El disco está directamente conectado a la rueda para aumentar aún más el área. Generalmente se utilizan dos pistones en el extremo de la pastilla de freno.
Otra cosa interesante que puedes observar sobre este mecanismo es que los pistones solo están en un lado. Entonces, ¿cómo se mueve la pastilla de freno del otro lado? Esto es posible gracias a un ingenioso mecanismo conocido como mecanismo de pinza flotante. Cabe destacar que la parte más grande de este mecanismo, la pinza, no está fija, sino que puede moverse linealmente. Un soporte de pinza está fijo a la motocicleta y puedes ver cómo la pinza se mueve a lo largo de esta parte fija. Esto significa que a medida que aumenta la presión en el cilindro, la pinza flotante también se moverá en dirección opuesta al movimiento de los pistones. La otra pastilla de freno está directamente unida a la pinza flotante, por lo que la acción de frenado se producirá desde ambos lados simultáneamente. Debido a la fricción entre el disco y las pastillas de freno, se genera una gran cantidad de calor y el disco se calienta mucho. En las motocicletas, la temperatura del disco se puede controlar debido a la circulación de aire alrededor de este. En los automóviles, se necesita una circulación de aire mucho mayor y una mayor superficie para el control de la temperatura. Por esta razón, los discos de freno de los automóviles tienen aletas en su interior. Estas aletas ayudan a arrojar el aire radialmente hacia afuera. Los agujeros alrededor del disco mejoran aún más la circulación de aire.
El mecanismo de freno de disco puede parecer un mecanismo simple. Sin embargo, para comprender cuánto han ayudado los frenos de disco a hacer que los automóviles sean seguros, primero debemos aprender sobre los predecesores de los frenos de disco: los frenos de tambor. Los frenos de tambor dominaron la industria del automóvil durante muchas décadas y todavía se utilizan en las ruedas traseras de algunos automóviles. Su funcionamiento era bastante simple: el tambor de este mecanismo está conectado directamente a las ruedas. Cuando aplicas el freno, un par de zapatas dentro del tambor se expanden y, debido a la fuerza de fricción, la rueda se detiene. A primera vista, esto parece un mecanismo fácil y perfecto. Sin embargo, los frenos de tambor tienden a recalentarse durante el frenado debido a su naturaleza cerrada. Mantenerlos por debajo de la temperatura óptima no es tarea fácil. Este recalentamiento puede provocar la expansión del metal del tambor y, por lo tanto, una reducción en la fuerza de fricción. En particular, se produce una situación peligrosa si un tambor se recalienta debido a la expansión del metal, desgaste o cambio de forma. En este caso, dado que esta rueda no se ralentiza tan rápido debido a la menor fuerza de fricción, la fuerza de fricción entre la carretera y el neumático también será menor aquí en comparación con la otra rueda del eje. Estas diferentes fuerzas de fricción que ocurren generarán un par neto durante el frenado y todo el automóvil girará debido a esto. Es por eso que a menudo notarás que los automóviles antiguos que solo usan frenos de tambor a veces se desvían a la izquierda o a la derecha durante el frenado. ¿Por qué se mueve el disco de freno? Estos problemas de calentamiento no ocurren con los frenos de disco. Los frenos de disco también tienen una mayor capacidad de frenado en comparación con los frenos de tambor. Sin embargo, es posible que te sorprenda saber que la mayoría de los camiones de servicio pesado todavía utilizan tecnología de freno de tambor. La razón es simple: los frenos de tambor de los camiones tienen piezas de metal grandes y estas actúan como un eficiente acumulador de calor, evitando que las partes de freno se sobrecalienten. Los frenos de disco también son más costosos que los frenos de tambor y, por lo tanto, no es una buena idea utilizar frenos de disco en camiones de servicio pesado desde un punto de vista económico.
Esperamos que este contenido te haya brindado una gran visión de la tecnología de freno de disco y haya respondido a tus preguntas sobre el funcionamiento de los frenos de disco en motocicletas y autos. Gracias por leer este contenido y, por favor, continúa apoyándonos.
