Pastillas y discos de freno, todo lo que hay que saber

1. Elementos que inciden en el frenado de un vehículo

Según la física, el frenado es la reducción de la energía cinética (movimiento) para transformarse en energía calorífica, de esta manera se reduce la velocidad del vehículo.

Los técnicos estiman que en un vehículo en movimiento el reparto de masas serían de un 75 % sobre el eje delantero y un 25 % sobre el trasero, por lo tanto los frenos delanteros y traseros, además de las pastillas y zapatas deberán tener coeficientes de frenado diferentes para evitar el bloqueo de las ruedas traseras.

1.1 Veamos las fuerzas y momentos que actúan en el proceso de frenado

Imagen de Bob Rohrman Honda Blog

Fuerza de frenado: Se desarrolla en la superficie de las ruedas al contactar estas con la calzada y al oponerse elementos de frenado y la potencia del motor para disminuir la velocidad.

El límite crítico es la adherencia entre el neumático y el suelo, si se supera ese límite se produce el bloqueo de las ruedas y el deslizamiento sobre el pavimento con las terribles consecuencias que eso traería.

Resistencia a la rodadura: Aquí hablaríamos de la fricción entre el neumático y el suelo y las pérdidas mecánicas en el sistema de transmisiones. En comparación con la fuerza de frenado su incidencia es menor, aunque no deja de ser importante.

Acciones aerodinámicas: Apenas inciden en velocidades bajas pero sí lo hacen en altas velocidades. Por ejemplo, si pasamos de 80 km/h a 160 km/h la resistencia aerodinámica pasa de 40 kg de empuje a 160 kg.

Resistencia del motor y transmisión: Es otro elemento importante a la hora de frenar un vehículo. Cuando el motor gira a un elevado número de revoluciones el vehículo disminuye su velocidad al estar conectadas las ruedas con el motor mediante las transmisiones.

Recordamos que en las bajadas prolongadas la retención que realiza el motor es de gran importancia para preservar los frenos del calentamiento y su desgaste. Este efecto es mayor en motores diéseles que en los de gasolina ya que los primeros tienen el doble de relación de comprensión.

1.2 Problemas más frecuentes en el sistema de frenado

Estos serían los problemas más habituales:

El pedal del freno hace más recorrido: Cuando pisamos el pedal del freno éste va hasta el fondo del recorrido sin oposición cuando lo normal es que vaya hasta la mitad.

El pedal está esponjoso: Está sensación se percibe cuando al pisar el freno éste tarda en responder. Se percibe más flojo y esponjoso de lo habitual y tarda en responder.

Es necesario pisar con más fuerza para lograr el frenado y así todo es deficiente.

El pedal está muy duro y hay que pisar muy fuerte: El pedal no responde a la fuerza de la pisada habitual. Se queda rígido y no cede a nuestro impulso al pisarlo.

El pedal tiene menos trayectoria: Al frenar notamos que el pedal hace menos recorrido y no vuelve a su posición anterior.

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Se bloquea una rueda: Por más que pisemos los frenos, la rueda se bloquea y no podemos maniobrar correctamente con nuestro vehículo.

Pulsaciones en el pedal del freno: Notamos unas vibraciones cuando accionamos el pedal del freno. Pueden sentirse de manera menos perceptible o ser más violentas

Pérdida de eficacia en el frenado en caliente (fading): El sobrecalentamiento de los frenos o fading se produce cuando se sobrepasa el punto crítico de la temperatura de las pastillas y los discos de freno

El coche oscila hacia un lado: Cuando frenamos el coche oscila hacía la derecha o hacía la izquierda. Síntoma de que algo falla en nuestros frenos.

Las soluciones a estos problemas las encontrarás en este enlace.

Diagnóstico y problemas más frecuentes en el sistema de frenos de un coche.

2. Las pastillas de freno

2.1 Qué son las pastillas de freno

Uno de los elementos fundamentales a la hora de detener un vehículo pues realizan la fricción necesaria sobre los discos de freno para la disminución de la velocidad.

Los materiales de los que se componen las pastillas de freno son:

Fibras (10%): Son el armazón de las pastillas de freno, las más utilizadas son de vidrio, aramida y lana de roca.

Cargas minerales (27%): Dan consistencia al conjunto y aportan resistencia a la abrasión. Las más usuales son: barita, magnesita, talco, mica, carbonato, feldespato y otros.

Metales (15%): Se utilizan en forma de polvo o viruta para lograr homogeneizar el coeficiente de fricción así como la transferencia de calor de la pastilla al caliper. Hablamos de latón, cobre o bronce.

Lubricantes (20%): Varían el coeficiente de fricción, normalmente a la baja. Se utilizan en forma de polvo y suelen ser grafitos, coques, sulfuros, antracitas, etc.

Ligantes orgánicos (20%): Aglomeran el resto de materiales al alcanzar determinadas temperaturas. Las más importantes son las resinas fenólicas termoendurecibles, aunque también son empleados diferentes tipos de cauchos, ceras, aceites…

Abrasivos (8%): Incrementan el coeficiente de fricción, además de renovar y limpiar la superficie del disco permitiendo la formación de lo que se denomina la tercera capa, la intermedia.

2.2 Características básicas de las pastillas de freno

Una pastilla de calidad debe tener de las siguientes características:

Disponer de un coeficiente de fricción adecuado y estable en cualquier temperatura y presión.

Mantener un equilibrio entre abrasión y resistencia al desgaste.

El material de la pastilla debe absorber las vibraciones e irregularidades de la otra superficie con la que se pone en contacto, para ello es necesario cierta comprensibilidad, tanto en frío como en caliente.

Tener una buena resistencia al choque y a los cortes.

2.3 Componentes de la pastilla de freno

Underlayer o Subcapa: Es una capa de material que fija los elementos de fricción en el soporte, además reduce la temperatura que llega al caliper o pinza. Es un elemento añadido que puede ser evitado en el proceso.

El soporte: Es una pieza metálica con la que se mantiene el material de fricción en el porta pastillas de las pinzas. Debe ser lo más plano posible para evitar que surjan fisuras entre el soporte y el material de fricción.

Laminas antirruidos: Como su nombre indica con estos accesorios se evitará la aparición de ruidos al absorber estas láminas las vibraciones que se produzcan al contactar la pastilla y el disco.

Muelles: Permiten un leve movimiento de las pastillas cuando frenan que hace que las vibraciones que se produzcan se absorban.

Avisadores sonoros: Son unos milimétricos flejes que cuando la pastilla se ha desgastado dicho fleje roza contra el disco y se un chirrido constante que avisa de que las pastillas tienen que ser sustituidas.

Avisador luminoso: Es un cable conductor que cuando roza con el disco enciende un testigo que avisa que debemos pasar por el taller para cambiar las pastillas.

2.4 Cómo es el tándem pinza-pastilla de freno

He aquí los componentes que hacen que sea tan importante el conjunto pinza-pastilla de freno:

• El cuerpo de la pinza da rigidez y soporta las pastillas.
• Los pistones empujan las pastillas contra el disco.
• El purgador abre el conjunto y permite la salida de aire del circuito.
• Las grupillas retienen e impiden que se salgan los pasadores.
• Los pasadores mantienen las pastillas y les sirven de guías.
• Las pastillas friccionan contra el disco.

2.5 Qué debemos tener en cuenta a la hora de desmontar y montar las pastillas de freno

Es una operación que requiere destreza dado que es muy importante, cualquier fallo tiene consecuencias en el sistema de frenado del vehículo con la correspondiente incidencia de seguridad y económica.

Por ello debemos tener en cuenta:

• Siempre hay que reemplazar las pastillas de las dos ruedas de un mismo eje.
• Utilizar pastillas adecuadas al modelo de vehículo.
• Las pastillas deben ser siempre nuevas, no usar material previamente utilizado.
• Tanto las pastillas como los discos no deberán entrar en contacto con lubricantes, grasas, productos de origen animal o limpiadores porque puede fallar el sistema de frenado. Si esto sucediera habría que cambiar el material afectado.
• Utilizar herramientas adecuadas, por ejemplo no deben presentar aristas cortantes que puedan dañar las pastillas. El fabricante especificará el tipo de aprietes para los que habrá usar una llave dinamométrica.
• Nunca hay que usar aire a presión para limpiar los frenos.
• El polvo fino puede ser perjudicial para la salud al inhalarse, tendremos cuidado de no crearlo.
• Utilizar mascarilla si no existe una buena ventilación.
• Prestar atención a la pérdida de líquido de frenos y puede causar grandes daños.
• Una vez finalizado el proceso comprobaremos el correcto funcionamiento del sistema de frenado.

2.6 Problemas de desgaste en las pastillas

Ninguna pastilla se desgasta igual que otra, incluso lo hacen de manera asimétrica. Veamos las razones:

• La pastilla interior se desgasta antes al encontrase cerca del pistón y entra antes en contacto con el disco. La exterior solo entra en contacto de manera indirecta.
• Si la diferencia de desgaste es exagerada entonces habría que comprobar el sistema de frenado, igual algunas de las partes del sistema (pistón del cilindro o pernas de las pinzas) puede estar afectada.
• Si no se realiza un mantenimiento correcto del cilindro del freno puede ocurrir que se rompa la goma del pistón y se oxide el barril del pistón por dentro. Recordemos que los pistones impulsan las pastillas para que éstas friccionen con los discos.
•  Si el perno guía de las pinzas de freno se oxida el movimiento de las pinzas se afectará y se distribuirán de manera irregular las fuerzas de frenado con el consiguiente desgaste de las pastillas de freno.
• Otra de las causas de este desgaste es el descuidar el mantenimiento de las pinzas de freno, eso conlleva que aparezca la corrosión y que el pistón no tenga un buen retorno y cause sobrecalentamiento, además dicha corrosión puede afectar a la movilidad del pistón, retrasando el frenado.

¿Por qué las pastillas de freno se desgastan de forma irregular?

2.7 Cuándo se deben cambiar las pastillas de freno

Es una cuestión que recurrente cuando hablamos de sistema de frenado del vehículo. Debemos recordar que un desgaste excesivo de las pastillas y los discos de freno puede acarrear grandes riesgos que es mejor evitar.

• Debemos tener en cuenta si conducimos por carretera de montaña o viajamos con cargas pesadas, en esos casos, la utilización de la frenada es mayor por lo que deberíamos revisar los frenos más a menudo.
• No superar los 20.000 kilómetros sin realizar una revisión.
• Si el espesor de la pastilla se reduce hasta los 2-3 mm es necesario sustituir la pastilla.
• Recordar que las pastillas delanteras se desgastan antes que las traseras.
• Estaremos atentos al testigo luminoso del salpicadero y cuando nos avise realizaremos el cambio.
• Escucharemos si se produce un sonido metálico al frenar, es un indicio de que las pastillas se han desgastado.
• Debemos cambiar las pastillas del mismo eje a la vez, tanto la de la izquierda como la de la derecha.
• Tras cambiar las pastillas debemos ser conscientes que necesitan un periodo de adaptación para alcanzar un rendimiento óptimo.
• Seleccionaremos fabricantes de confianza que aseguren la calidad.

¿Cuándo se deben cambiar las pastillas de freno en un coche?

2.8 La función de los surcos en la superficie de las pastillas de freno

Estos surcos que se pueden contemplar en la superficie de las pastillas de freno se llaman catas y los biseles de los bordes, chaflanes.

¿Cuál es su función?

La cata: Descarga los polvos provocados por la fricción y evita que se peguen y que arañe el disco; elimina el ruido de la frenada y acelera la circulación del aire disipando el calor generado por la fricción.

Los chaflanes: Reducen el ruido y permiten que la pastilla nueva se adapte y ajuste mejor al extremo del disco.

¿Por qué las pastillas de freno tienen surcos en la superficie?

2.9 La importancia de la revisión habitual de las pastillas de freno

Con la comprobación habitual de las pastillas de freno dispondremos de un vehículo siempre en buen estado y con garantía en su seguridad. El desgaste de las pastilla tiene que ver con la manera de conducir y si se somete al vehículo a intensos frenados o de emergencia.

¿Qué habría que inspeccionar?

Grosor de las pastillas de freno: Fijarse en el grado de desgaste ya que afecta directamente a la calidad del frenado. Si se ha desgastado 5 mm habría que cambiarla inmediatamente. Si está desgastada el conductor notará que el pedal necesita más recorrido o que el frenado ha empeorado.

Inspecciones diarias de los frenos: pastillas de freno

3. Discos de Frenos

3.1 Qué son los discos de freno

Es la superficie con la que friccionan las pastillas para frenar el vehículo ya que el disco gira a la vez que las ruedas. El rozamiento entre discos y pastillas transforma la energía cinética en calorífica lo que provoca la reducción de la velocidad.

3.2 Cuál es la función de los discos de freno

Los discos no solo transforman la energía además deben lograr que el calor producido se transmita a la atmósfera lo más rápido posible, de lo contrario, las altas temperaturas que se consiguen colapsarían el sistema de frenado.

Por tanto, los discos deben desempeñar dos funciones: mover el aire a su alrededor como lo haría un ventilador y la otra transmitir su energía a la atmósfera al igual que un radiador.

3.3 Componentes de los discos de freno

El material con el que se construyen los discos para vehículos es la fundición gris nodular de grafito laminar, este componente garantiza la estabilidad de las prestaciones durante su vida útil.

La industria investiga otro tipo de materiales, por ejemplo, de carburo de silicio, pero la mala disipación del calor los hace inviables de momento.

Composición básica: la fundición gris nodular de grafito laminar contiene entre un 92 % y 93 % de hierro, el otro 7 % lo componen carbono, silicio, manganeso, y otros materiales.

3.4 La importancia de la geometría en los discos de freno

La geometría es siempre la misma: una superficie circular perfectamente plana, a partir de ahí se buscan soluciones para la disipación del calor que almacena el disco.

Partes de un disco de freno

• La pista: Superficie sobre la que se produce la fricción entre la pastilla y el disco. La disipación del calor varía según la geometría y si no se logra del todo podrían aparecer deformaciones, grietas, depósitos de material de fricción que dañarían el disco sin posibilidad de solución.
• Fijación: Esta situada en la parte central del disco. Ahí existe un taladro donde se fija el buje, a su alrededor hay otros taladros que permiten el paso de los pernos de anclaje a la rueda.
• La campana: Es el cilindro que une la banda con el plano de fijación.
• El filtro térmico: Es un canal mecanizado que separa la pista de la fijación con el objetivo de reducir el calor que pasa de la pista a la campana. Con estos canales se evita el calentamiento excesivo de la llanta y del neumático.

3.5 Cómo realizar un buen mantenimiento a los discos de freno

Muchos conductores piensan que los discos de freno, al ser una pieza metálica dura, no deben revisarse o sustituirse nunca. Sin embargo, sabemos que el mantenimiento de todo el sistema de frenado es fundamental.

• Los discos no son infinitamente rígidos sino que como cualquier pieza se deforma.
• El valor de apriete de las ruedas es muy importante para evitar esa deformación. El montaje de los neumáticos hay que realizarlo con los parámetros que recomiende el fabricante. No usar llaves de apriete neumáticas ya que puede deformar los discos y provocar problemas de vibraciones, ruidos e incluso roturas de la propia llanta.
• Revisar los discos cada 20.000 kilómetros. No debe ser solo visual, ya que existe una cota mínima de espesor tras la cual el disco hay que cambiarlo.
• Revisar no solo el espesor sino comprobar el alabeo (curvatura), si es mayor a 0,125 mm debe sustituirse el disco. El conductor puede notar ese alabeo ya que al frenar se producen vibraciones en el volante, o si es más grave las pulsaciones tendrán lugar en el pedal.
• La planitud del disco es otra de las cuestiones a comprobar, sino se encuentra dentro de los valores establecidos pueden aparecer puntos calientes o “judder” que producen vibraciones al frenar.
• Comprobar la aparición de óxido si el vehículo está en un entorno húmedo. No suele ser mayor problema porque este óxido tiende a desaparecer con las frenadas, pero habrá que estar atentos por si persisten.
• Si vemos rayas circulares profundas o numerosas grietas radiales deberán cambiarse los discos inmediatamente.
• Recordamos que los discos han de sustituirse por parejas y a su vez se deben cambiar las pastillas aunque no se haya agotado la vida útil de éstas.

3.6 Cuáles son los problemas principales asociados a los discos de freno

La mayoría de los problemas se podrían evitar prestando más atención al montaje realizando un atento examen visual de los componentes.

La solución a todos estos problemas sería la sustitución de discos y pastillas.

• Apriete incorrecto: si se aprietan en demasía se crean grietas en la superficie de la campana que apoya sobre el buje. Este problema también se puede producir por no respetar el orden ni las presiones de apriete.
• Montaje erróneo de la pinza: Si no se coloca correctamente la pinza habrá un desgaste irregular en las pastillas en forma cónica y antisimétrica apreciándose ruidos muy fuertes la frenar.
• La excesiva holgura de los rodamientos del buje provoca un desgate irregular de las bandas frenadoras de los discos que trae como consecuencia un recalentamiento en la zona de rozamiento con las pastillas.
• Limpieza defectuosa del buje: Si al montar un disco nuevo no se limpia como es debido la superficie de apoyo del disco en el buje se puede producir un asentamiento inestable que provocará una oscilación que deteriorará el disco.
• Temperatura excesiva: Este aumento varía la estructura del material de los discos que incluso puede formar zonas de cementita, una estructura de hierro que provoca la aparición de vibraciones, e incluso grietas y variando el coeficiente de fricción.
• Para que este problema no aparezca los conductores deberán realizar frenadas suaves y progresivas los 250-300 km primeros. Y luego ya evitar el calentamiento excesivo de los frenos.
• Desgaste por encima del límite máximo: Cuando se usa el disco más allá de su vida útil se produce una reducción de la masa del disco cuya consecuencia es la mala disipación del calor con el consiguiente sobre calentamiento y la aparición de grietas y manchas.
• Discos agrietados: Las grietas se forman por el calentamiento excesivo y hacen que el disco sea más frágil e incluso provocar su rotura. Este problema se reconoce por las fuertes vibraciones que se sienten en el pedal y dirección, así como por el fuerte ruido.

• Desgaste excesivo de los discos debido al desgaste total de las pastillas:
• Esto provoca el contacto metal contra metal del disco y la pastilla y se aprecia un desgaste muy abrasivo con unos surcos profundos. Cuando esto ocurre el frenado pierde eficacia y aparecen ruidos.
• Disco dañado porque el material de fricción estaba vitrificado
• Sucedo cuando los materiales de fricción son de baja calidad y en vehículos muy exigentes con el freno, por ejemplo, furgonetas de reparto.
• Estos problemas aparecen cuando se utilizan pastillas con un alto contenido de resinas para facilitar su producción.
• Surcos y rayas profundas: Surgen por la interposición de diferentes materiales extraños entre la pastilla y el freno que pueden haberse introducido durante la conducción, también puede ser por tener un mal proceso de mezclado o elementos extraños durante su fabricación.
•  Depósitos de material de fricción de los discos que se han podido quedar adheridos por una alta temperatura. Es un problema típico de materiales de fricción de baja calidad.

3.7 La importancia de la inspección habitual en los discos

Los discos forman parte fundamental del sistema de frenado, una inspección técnica periódica sería un elemento de seguridad importante.

¿Qué habría que mirar en esa inspección?

• La aparición de ranuras anulares después de utilizarse mucho tiempo: Si la ranura excede 1 mm o se encuentran grietas en la superficie lo mejor es cambiar el disco.
• La existencia de óxido: Si el óxido no se ha eliminado tras varias frenadas habría que desmontar el disco y limpiarlo para eliminar ese óxido.

Inspecciones diarias del sistema de frenos: discos y líquidos de freno

4. Reglamentación y Homologación de las pastillas y discos de freno

Las pastillas y discos de freno que se ponen al servicio de talleres y usuarios deben cumplir una reglamentación exigentes y cumplir con las certificaciones de homologación.

• Certificado de calidad ECE R-90 para pastillas de freno

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