Analisis Termico De Sistema De Frenado

Aspectos Térmicos de los Sistemas de Freno

Por Ing. Ricardo Lusternik - Lubripress.comLos frenos de aplicación automotriz convierten la energía cinética en energía calórica. ¿Cómo afecta esto
al sistema y al líquido de frenos?

Para reducir la velocidad de un automóvil es necesario disipar la energía cinética (energía de movimiento) transformándola en algún otro tipo de energía. Lossistemas de freno de aplicación automotriz convierten esa energía cinética en energía calórica por la acción de fuerzas de fricción generadas por el contacto entre superficies diseñadas especialmente para tal fin. Estas superficies de fricción están constituidas por un conjunto disco-plaqueta (pastilla), campana-zapata o una combinación de ambos. El rotor (disco o campana) está montado solidario ala rueda, mientras que la plaqueta y la zapata se montan fijos a la estructura del vehículo.
Las expectativas de los consumidores modernos en cuanto al sistema de freno de sus automóviles son cada vez más exigentes e incluyen: seguridad, confort, durabilidad, bajo costo operativo y de mantenimiento. Por lo tanto, dicho sistema de freno debe proveer frenadas seguras, profundas, estables, grandurabilidad, ausencia de ruido y vibraciones. En términos técnicos estos requerimientos se transforman en especificaciones tales: como coeficientes de fricción altos y estables, reducida vibración, ausencia de ruido y una baja tasa de desgaste del conjunto rotor y plaqueta o zapata de freno. Todos estos requerimientos deben ser satisfechos simultáneamente y al mínimo costo. Particularmente, elcoeficiente de fricción debe permanecer alto y estable bajo condiciones operativas variables y muy severas. Dichas condiciones operativas incluyen: temperatura y humedad ambiente altas y bajas, aceleraciones negativas altas y bajas y frenadas de alta y baja velocidad repetitivas.
La performance del sistema de freno es afectada sensiblemente por el incremento de la temperatura operativa de suscomponentes y por la película que se forma como consecuencia de los desprendimientos de las superficies de fricción.
Durante una frenada y como consecuencia de la fricción en las superficies plaqueta-disco o zapata-rotor se verifican muy altas temperaturas. Dichas temperaturas pueden causar la pérdida gradual del par de frenado, desgaste prematuro de las superficies de fricción, evaporación delfluido de freno, fallas en rodamientos de rueda, fisuras de componentes y vibraciones inducidas por efectos térmicos. Así por ejemplo, en los primeros instantes de frenadas muy intensas de alta velocidad se generan en los discos de freno tensiones de origen térmico muy elevadas. Estas tensiones son la manifestación de la distribución de temperaturas no homogénea en la dirección del espesor del discoque pueden generar fisuras incompatibles con una operación segura. Las frenadas largas y repetitivas características de los descensos en caminos montañosos puede provocar la elevación de la temperatura del sistema, en particular, del fluido de freno y en casos extremos se puede verificar la evaporación parcial del mismo. Al respecto, análisis realizados recientemente han permitido sospechar quela causa de numerosas colisiones ha sido la evaporación del fluido de freno.
Es de especial preocupación para los diseñadores, el control de la temperatura en los sistemas de freno de automóviles equipados con mordazas (cálipers) de aleación aluminio y vehículos con flujo de ventilación del sistema limitado. Por ello, puede ser necesario el empleo de un adecuado sistema de ventilación delsistema de freno y el empleo de un fluido de freno especifico. Los constructores de vehículos argentinos sólo seleccionan y recomiendan fluidos de freno que cumplen con parámetros mínimos calidad, que son establecidos por normas tales como SAE, IRAM AITA entre otras y el correspondiente número C.H.A.S..
Investigaciones realizadas por distintos constructores y agencias oficiales determinaron que la...