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Study Notes

Sistemas Mecánicos Automotrices: Frenos de Disco

Los frenos de disco son los más utilizados en vehículos actuales, particularmente en el eje delantero.
Ofrecen ventajas sobre los frenos de tambor:
- Mayor poder de frenado: distancia de frenado menor.
- Mayor estabilidad en las frenadas.
- Menor pérdida de rendimiento con aumento de temperatura.
- Mayor facilidad de montaje, lo que reduce costos.

Frenos Sobredimensionados

En vehículos de alta potencia, los elementos de fricción y los pistones de accionamiento de los frenos pueden ser sobredimensionados.
Cuanto mayor la superficie de rozamiento, más eficaz el sistema.

Partes del Freno de Disco

Disco de freno:
- Generalmente de fundición gris nodular con grafito laminar (92-93% hierro).
- Contiene silicio y manganeso para garantizar calidad.
- Disponible en versiones macizas o ventiladas (ranuras radiales para facilitar la evacuación del calor).
- Los ventilados, a su vez, pueden estar perforados para mejorar refrigeración y disminuir peso.
- La superficie exterior del disco es donde contactan las pastillas.
Pinzas de freno:
- Abrazan las pastillas, montando el actuador hidráulico.
- Presentan entradas para la tubería de presión y orificios para purgador.
- Existen diseños deslizantes, flotantes y fijas con varias variantes.
- Las deslizantes disponen de uno o dos actuadores que inciden en una pastilla.
- Las fijas tienen uno o más actuadores por pastilla (hasta 8 en vehículos de altas prestaciones).
- Resistentes a vibraciones y altas temperaturas.
Pastillas de freno:
- Materiales que rozan el disco para reducir la velocidad.
- Con superficie metálica que sostiene el forro de freno, para apoyo en la pinza.
- Se adaptan perfectamente a la superficie del disco.
- Deben reunir cualidades como equilibrio entre resistencia a la abrasión y desgaste; resistencia al cizallamiento y golpe; estabilidad térmica; cierta compresibilidad (menor al 2% en frío y 5% en caliente); coeficiente de fricción adecuado; mínima dilatación de materiales y durabilidad razonable.
Actuador hidráulico:
- Se aloja en la pinza.
- Pueden existir uno o varios por pinza.
- Presiona las pastillas contra el disco cuando se pisa el pedal para frenar la rueda.

Fuerza de Frenado

Los frenos de disco aplican fuerza directamente a través de los émbolos sobre las pastillas.
La fuerza se multiplica por el coeficiente de rozamiento entre pastillas y disco para obtener la fuerza de rozamiento real (Ffr = Ff·μ).
El par de frenado (Cmf) es igual a la fuerza de rozamiento (Ff) por el radio del disco (R₁). (Cmf = Ffr · R₁).

Distancia de Parada/Detención

Espacio recorrido desde activar el freno hasta detención total.
Depende principalmente de:
- Fuerza de frenado (Ff).
- Coeficiente de adherencia (μₐ).
- Velocidad del vehículo (v).
Fórmula aproximada: e = (v² * E)/254
- Donde:
  - e = distancia de detención (m)
  - E = eficiencia del sistema de frenos (%)
  - v = velocidad (km/h)