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PIEZAS DEL FRENO: FRICCIÓNManual técnico
more than just aftermarket
more than just aftermarket
Manual técnico sobre las piezas del freno: - Fricción
ADVERTENCIAS
1. Este MANUAL TÉCNICO forma parte del producto y es de gran importancia puesto que contiene instrucciones y notas detalladas sobre las características y el funcionamiento del mismo.2. Con motivos de seguridad y para que la instalación sea más rápida, se recomienda leer el MANUAL TÉCNICO con atención antes de montar el producto y conservarlo al alcance de la mano para consultas rápidas.3. Para garantizar la eficiencia y el correcto funcionamiento del producto, el mismo debe utilizarse para el fin con el que se diseñó y fabricó.4. La instalación debe ser realizada respetando las normas y las leyes vigentes en materia de seguridad, siguiendo las instrucciones del MANUAL TÉCNICO, por personal cualificado y con competencia técnica específica en el sector.5. Metelli spa es responsable del producto en su configuración original y no autoriza ningún tipo de modificaciones que alteren o modifiquen las características técnicas o el funcionamiento.6. Metelli spa se reserva el derecho de modificar el producto y, en consecuencia, el MANUAL TÉCNICO sin obligación de aviso previo. Las modificaciones se agregarán en las versiones del MANUAL TÉCNICO posteriores a la actual.
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Índice
Detener los vehículos: introducción general 1
Evolución de los sistemas: historia 3
Cómo está fabricado el sistema de freno 6
Discos de freno 8
Materiales usados para la fabricación de los discos de freno 12
El diseño de los discos 14
Las mecanizaciones 16
El tratamiento DSP 18
Los controles de proceso 19
Los tambores de freno 20
Las pastillas de freno 21
El soporte metálico 23
El material de fricción 23
Pastillas de competición 24
Underlayer 25
La pintura 26
Muelles y accesorios 26
Antivibrantes 26
Indicadores de desgaste 28
PP
Prestaciones dinámicas 29
El diseño y la producción 30
Las zapatas del freno 31
Diseño y producción de zapatas 33
Zapatas para freno de estacionamiento 33
Los ensayos de Metelli en discos y pastillas de freno 34
¿Cuándo se deben sustituir los discos y las pastillas? 37
Rodaje 38
Instrucciones y disposiciones de seguridad para un montaje correcto 38
Introducción 38
Sustitución del disco de freno y de las pastillas de freno correspondientes 39
Sustitución del tambor de freno y de las zapatas de freno correspondientes 43
Discos de freno: tipos de daños 49
Pastillas y zapatas de freno: tipos de daños 51
Detener los vehículos: introducción general
Durante el funcionamiento normal del
coche, se debe prever un sistema que
permita reducir su velocidad y dete-
nerlo cuando el conductor lo solicite;
o bien, cuando lo requieran las exigen-
cias de la carretera o una situación de
peligro.
Dicho sistema, o sistema de freno, na-
ció con el objetivo principal de detener
los vehículos y, durante años, fue un
sistema completamente mecánico, sin
componentes eléctricos. El principio
básico es transformar toda o parte de
la energía cinética de la masa en movi-
miento en calor, y disipar ese calor en
el ambiente circundante. Para produ-
cir dicha transformación de energía, el
método más utilizado consiste en crear
fricción entre dos superficies de mate-
riales adecuados.Componentes principales de un sistema de freno de tambor
Generalmente, un freno está compue-
sto por:
• una parte giratoria (tambor o disco),
solidaria con las ruedas del vehículo;
• una parte fija (zapatas o pinzas), so-
lidaria con las estructuras fijas del
vehículo;
• un sistema de accionamien-
to (cilindro del freno o pistón)
mecánico o hidráulico, cuya
función es que las partes fijas
hagan contacto con las gira-
torias, presionándolas contra
ellas con una fuerza adecuada
y proporcional a la cantidad de
energía que se desea disipar.
Al frenar, en el vehículo se nota un
aumento de carga en las ruedas de-
lanteras, compensada por una dismi-
nución proporcional de la carga en las
1. Zapatas de freno2. Auto-regulación3. Cilindro de freno4. Material de frenado5. Plato de la rueda
1
El fenómeno de transferencia de la carga
1. Tubo de freno2. Pastillas de freno3. Disco de freno4. Tornillo5. Cubo de la rueda6. Pinza del freno
ruedas traseras. Este fenómeno se
denomina comúnmente como tran-
sferencia de carga, y depende de la
geometría y de la distribución de los
pesos del vehículo. La transferencia
de carga es proporcional a la fuerza
de frenado total y a la altura del cen-
tro de gravedad, e inversamente pro-
porcional a la batalla del vehículo. Por
lo tanto, los componentes del freno
en el eje delantero son generalmente
más grandes que los montados en el
eje trasero, dimensionados según la
fuerza máxima de freno que pueden
ejercer, teniendo en cuenta el efecto
inducido por la transferencia de car-
ga, mientras que el sistema de freno
trasero debe, principalmente, estabili-
zar el frenado. Por ello, se diseña para
evitar bloqueos que podrían provocar
desviaciones del vehículo.
Componentes principales de un sistema de freno de disco
AUMENTO
DE
LA CARGA
CENTRO
DE
GRAVEDAD
DISMINUCIÓN
DE
LA CARGA
2
Evolución de los sistemas: historia
Los primeros frenos usados durante el
‘800 eran: con zapatas externas, juntas
de fricción de madera o de cuero, que
actuaban por fuera de la rueda para au-
mentar el modesto par de frenado que
se podía alcanzar en ese momento. El
nacimiento de las ruedas recubiertas
con bandas de caucho o de cuero y el
aumento de la velocidad marcaron su
fin, y fueron sustituidos por frenos de
Uno de los primeros coches con cuatro frenos de tambor de 1914
cinta. Estos frenos estaban conforma-
dos por una cinta metálica enroscada en
una polea solidaria con las ruedas, con
juntas de cuero o de madera, que podía
ser tensada mediante una palanca. Sin
embargo, un frenado eficiente era un
problema de difícil solución por distin-
tos motivos, especialmente debido a los
materiales con los que se disponía en
ese momento: de hecho, el cuero y la
madera garantizaban un frenado supe-
rior al que se obtenía con superficies de
fricción metálicas, pero se consumían
más rápidamente y, especialmente con
juntas de madera, existía peligro real de
que se incendiaran.
Una leve mejoría se obtuvo con la crea-
ción de los frenos de tambor, conocidos
también como frenos de expansión o
con zapatas internas. Las zapatas, en
3
un principio fabricadas de fundición de
hierro o de bronce y sin juntas de fric-
ción, eran empujadas por una leva, ac-
cionada mecánicamente, en contacto
con la superficie interna de un tambor,
lo cual generaba el par de frenado ne-
cesario por medio de fricción.
El problema más importante en los fre-
nos de tambor era el calor que se gene-
raba por medio de fricción: se intentó
encontrar una solución para este pro-
blema creando aletas circunferenciales
en el exterior del tambor, para aumentar
la superficie dispersante.
Los tambores delanteros fueron paten-
tados e introducidos en el mercado en
los primeros años del ‘900, luego de ha-
ber sido utilizados durante mucho tiem-
po solo en las ruedas traseras, debido
a problemas técnicos para aplicarlos en
las ruedas de viraje del tren delantero.
Entre los primeros ejemplos de vehícu-
los con freno de tambor en las cuatro
ruedas encontramos indudablemente el
Isotta Fraschini de 1910 y el Argyll de
1911. También en las primeras décadas
del ‘900 se destaca el uso de los prime-
ros sistemas de frenos hidráulicos con
frenos de disco que, con respecto a la
solución mecánica, permitió una mayor
capacidad de frenado y modulación y
llevó a un gran adelanto en la calidad.
Desde ese momento, la estructura ge-
neral y el funcionamiento del sistema de
freno se mantuvo invariable en sus con-
ceptos principales hasta la invención y
posterior introducción en el mercado
de los sistemas ABS que se utilizan
actualmente. El sistema ABS, que inter-
viene en el sistema de freno de manera
autónoma, anticipándose a la acción
del conductor que realiza el frenado,
introdujo por primera vez en el sistema
de frenos una gestión electrónica del
frenado. La posterior evolución dotó al
sistema de frenos de una mayor auto-
nomía de intervención, completamente
independiente de las acciones de quien
conduce, utilizando sensores que mi-
den las aceleraciones del vehículo, tan-
to la intensidad como la dirección.
De esta manera, la electrónica puede
“entender” si la trayectoria está contro-
lada o si el vehículo tiene un compor-
tamiento dinámico anómalo (por ej.: se
derrapa porque perdió adherencia).
Los sistemas de control electrónico de
la estabilidad (conocidos con la sigla
ESP) intervienen de manera activa en el
sistema de freno, controlando el cierre
de las pinzas en cada rueda y aprove-
chando no solo los sensores de ace-
leración sino también la capacidad de
leer la velocidad de las ruedas, que se
introdujo con el ABS.
Los sistemas denominados “anti-pati-
naje” y los llamados “diferenciales con
control electrónico”, derivan de una ge-
stión con lógicas de control diferentes
del sistema de freno, que actualmente
es un sistema activo a todos los efec-
tos y cuyo funcionamiento, en algunas
4
condiciones, está estrechamente re-
lacionado con las intervenciones de la
centralita de alimentación del motor.
Con el transcurso de los años, el siste-
ma de freno pasó de ser un mecani-
smo para detener el vehículo a ser un
sistema con cierta autonomía de inter-
vención integrado completamente en el
circuito electrónico del vehículo, cum-
pliendo un rol activo en la gestión de la
dinámica del vehículo.
El constante aumento de las prestacio-
nes de los vehículos y su peso, ha lleva-
do a la creación de sistemas cada vez
más eficientes que deben disipar gran-
des cantidades de energía.
Estas exigencias han llevado a disminuir
el uso de los tambores que tienen una
capacidad limitada de disipar el calor (y
que actualmente solo se utilizan en las
ruedas traseras de vehículos pequeños),
y convirtieron a los discos de freno en la
solución más adoptada actualmente.
Sistema hidráulico de un sistema con ABS y ASR
5
El sistema de freno es el sistema al que
le confiamos nuestra seguridad e inte-
gridad cada vez que conducimos un
vehículo, tanto en frenadas normales
como en frenadas de emergencia.
Todos los sistemas de freno de los
vehículos modernos están diseñados y
fabricados solo en dos configuraciones
típicas:
• la primera configuración, la más uti-
lizada, utiliza 4 frenos de disco, uno
por rueda. Teniendo en cuenta las al-
tas prestaciones de la mayoría de los
vehículos, los discos delanteros (y a
veces no solo ellos), son autoventi-
lantes;
• la segunda configuración, en vehícu-
los pertenecientes a la familia de los
utilitarios y especialmente por moti-
Cómo está fabricado el sistema de freno
vos de costes, contempla el uso de
tambores para el tren trasero en lugar
de discos y, a menudo, teniendo en
Estructura de un sistema hidráulico tradicional de 2 discos, 2 tambores y correctores de frenado
cuenta la menor energía en juego, los
discos delanteros no son autoventi-
lantes (los utilitarios generan menos
6
energía para disipar, debido a que
son más livianos y lentos).
En las superficies de freno de los di-
scos o de los tambores se coloca el
material de fricción (pastillas para los
discos, zapatas para los tambores)
que, en contacto con las superficies,
disipan la energía cinética del vehículo
por la simple fricción.
La bomba de freno envía a las pinzas (o
a los cilindros en el caso de los tambo-
res) el aceite de freno con una presión
adecuada para presionar con la fuerza
necesaria el material de fricción contra
los discos o los tambores.
El sistema de freno, al ser uno de los
sistemas de seguridad más impor-
tantes del vehículo, debe cumplir con
normas rígidas de homologación y está
formado por dos sistemas separados
físicamente, que solo tienen en común
la bomba de freno construida de modo
tal que tenga dos cámaras de aceite
completamente diferentes.
Estas disposiciones de construcción
hacen que, si una parte del sistema
cede, igualmente sea posible frenar y
detener el vehículo.
Estructura de un sistema hidráulico tradicional de 4 discos y correctores
7
Los vehículos modernos pesan una o
más toneladas y alcanzan velocidades
incluso superiores a los 200 Km/h.
Por lo tanto, está evidente que las
energías en juego son importantes: de
hecho, alcanza con frenar un vehículo a
plena carga para que las bandas de fre-
nado alcancen temperaturas que pue-
Discos de freno
Un disco de freno caliente luego de pruebas en condiciones severas en el banco
Cantidad de calor que termina en el disco y en la pastilla
den superar los 400 °C. Los materiales
para fabricar los discos y las pastillas
son extremadamente diferentes: los di-
scos son de metal, las pastillas son de
material compuesto con poco metal.
La diferencia en la composición de
estos dos materiales se refleja en pro-
piedades mecánicas y físicas muy
distintas: las distintas propiedades
provocan una gran diferencia en la di-
stribución del calor en el disco respec-
to de la pastilla.
De hecho, debido a la gran diferencia
entre la fundición de hierro y el ma-
terial de fricción en su capacidad de 8
acumular y conducir el calor existen-
te, la energía que se genera durante el
frenado y que termina en el disco es
7 veces mayor respecto de la energía
que termina en el material de fricción.
Por este motivo, el disco se calienta
mucho más que la pastilla de freno.
La pastilla de freno está fabricada utili-
zando elementos de fabricación orien-
tados específicamente a acentuar aún
más este fenómeno. El resultado final
es que la mayor parte de la energía ca-
Secciones de distintos discos autoventilantes Distribución del calor entre el disco y las pastillas
lienta la superficie del disco, que puede
alcanzar fácilmente temperaturas de
cientos de grados. Este calor después
debe ser “eliminado”; es decir, enviado
al ambiente exterior. Para contribuir en
la refrigeración del disco, casi todos los
sistemas poseen, al menos en el tren
delantero, discos autoventilantes. Las
dos caras de la banda de frenado están
separadas por una aleta que, durante
la rotación del disco, es recorrida por
un flujo de aire que ayuda a eliminar el
calor que se genera durante el frena-
do. Los discos autoventilantes poseen
9
varias soluciones geométricas entre las
que se encuentran aletas radiales o las
“gotas”, cuyo doble objetivo es crear
un paso de aire entre las bandas de fre-
nado del disco y aumentar el intercam-
bio térmico. La capacidad de realizar
simulaciones térmicas del disco es un
requisito importante para controlar los
aspectos térmicos salientes.
La gran cantidad de energía generada
durante el frenado termina calentando
el disco, pero ese calentamiento no es
uniforme. Esta fuerte gradiente de tem-
Distintas geometrías para la ventilación El calor concentrado en la banda de frenado
peratura que se genera en el disco, con
zonas de altas temperaturas cerca de
zonas de bajas temperaturas, debido a
la dilatación térmica del material, pro-
voca una mayor fatiga que se suma a
la fatiga mecánica original (por ej.: la
presión de las pastillas, el par de fre-
nado, etc.).
10
La presencia simultánea de estas ac-
ciones convierte al disco en un com-
ponente sometido a una gran fatiga
durante el frenado. El disco debe ser
capaz de soportar simultáneamente
elevados estrés mecánico y térmico.
La fatiga provocada solo por la gradiente térmica
11
En las fundiciones modernas, el me-tal se calienta en un horno a tem-peraturas que alcanzan los 1500°C para luego ser fundido en una cavi-dad, que tiene esa forma para po-
Materiales usados para la fabricación de los discos de freno
Fusiones de fundición de hierro listas para ser mecanizadas
der realizar hasta 5 fusiones del mi-smo disco en una sola colada.
En esta cavidad única, los moldes están unidos entre sí por una serie de canales
que permiten que la fundición de hierro líquida llene correctamente los moldes de los discos que se deben fabricar. La mayor parte de los discos para vehículos de serie se obtiene de fusio-
12
nes de hierro que luego son mecaniza-das por una máquina herramienta.La fundición de hierro utilizada para los discos se denomina fun-dición gris de grafito laminar. Las únicas excepciones son algu-nos coches GT de altas prestaciones que pueden utilizar discos de ma-terial carbo-cerámico (más livianos y con mayor resistencia en caso de uso exigido, pero mucho más co-stosos respecto de los discos fa-bricados con fundición de hierro).
¿Todas las fundiciones de hierro son iguales?Absolutamente no. Generalmente, se denomina “fundición de hierro” una aleación de hierro-carbono cuando el carbono supera cierto porcentaje (por debajo de este porcentaje se habla de acero); pero cuando el contenido de carbono es lo suficientemente eleva-do, se realizan al menos dos distincio-nes:• Carbono hasta el 3%: Fundición de
hierro blanca;• Carbono superior al 3%: Fundición de hierro gris.Existen decenas de tipos de fundición de hierro diferentes y, como en cual-quier otra aleación metálica, nunca se habla solo de hierro y carbono. Una fundición de hierro para discos de freno está formada por muchos otros elementos presentes en distintos por-centajes (por ej.: Silicio, Manganeso, Cromo, Cobre, etc.). Estos elementos de aleación brindan a la fundición de hierro características mecánicas espe-ciales, como por ejemplo mayor resi-stencia al desgaste, mayor resisten-cia a la formación de grietas debido a fenómenos de fatiga térmica y con-ductibilidad térmica. Además, algunos elementos son colocados para mejorar la fluidez del metal fundido y agilizar el proceso de colada de los discos en bru-to. Las características químicas y me-talúrgicas de la fundición de hierro de un disco son una parte fundamental de la capacidad del mismo para soportar
la gran fatiga térmica y mecánica que genera un frenado violento, y el desga-ste provocado por incontables frena-dos “normales” a los que un disco está expuesto durante su vida útil. Por este motivo, la capacidad de mantener bajo control la calidad de las fusiones es muy importante, ya sea en términos de pro-piedades mecánicas o en términos de composición química de la aleación.
13
El diseño de los discos de freno Me-
telli se realiza en nuestra oficina téc-
nica: diseñadores especializados en
este producto y con gran experiencia
se dedican a fabricar modelos 3D y a
preparar diseños de construcción de
todas nuestras referencias. Si es ne-
cesario, también se realizan análisis
sobre el comportamiento del disco en
elementos terminados, para prevenir
cualquier inconveniente en un produc-
to que debe ser, bajo el perfil de seguri-
dad de funcionamiento, absolutamente
perfecto.
Los diseñadores Metelli, junto con el
departamento de mecanización, di-
señan las herramientas para mecani-
zar. Esto garantiza que para cada re-
ferencia se planee y se realice el ciclo
de mecanizado más adecuado para
asegurar el respeto de las tolerancias
necesarias para la pieza, especificadas
El diseño de los discos
Análisis FEM estructural del disco y de las pastillas sometidos a la presión de la pinza de freno
en el proyecto.
Especificaciones dimensionales rígidas
regulan la cantidad mínima de fundi-
ción de hierro que se elimina durante
el mecanizado. Esto asegura que el
disco terminado esté formado por el
núcleo de la fusión, de modo que las
alteraciones metalúrgicas naturales de
la fundición de hierro, típicas de las zo-
nas superficiales de una fusión, sean
14
eliminadas durante el mecanizado y no
se encuentren en el producto termina-
do.
Las fusiones son analizadas periódica-
mente con el cuantómetro para esta-
blecer si la composición química de
la fundición de hierro es correcta y re-
speta los parámetros de la especifica-
ción. De la misma manera se controla
y analiza la estructura metalúrgica de
la fundición de hierro que, como prin-
cipal responsable del comportamiento
correcto del disco en funcionamiento,
debe respetar las normativas europeas.
Controles periódicos sobre la dureza
de las fusiones garantizan la integridad
de la fabricación en bruto, impidiendo
fusiones que pueden crear problemas
en los mecanizados posteriores.
Estructura típica laminar de la fundición del hierro gris aumentada considerablemente
Dimensiones y requisitos de un diseño típico para una fusión de un disco no ventilado
15
Robot en fase de carga de la máquina herramienta
Herramienta especial para perforar la banda de frenado
El disco y el tambor deben ser someti-
dos a mecanizaciones que garanticen
el respeto de las tolerancias geométri-
cas más estrictas y de las mejores
terminaciones superficiales. Es funda-
mental que el frenado sea progresivo,
confortable y seguro, garantizando al
mismo tiempo un asentamiento correc-
to del disco en la pastilla y viceversa.
Cada fase de la mecanización debe ser
realizada respetando estrictamente los
estándares de calidad: la fabricación
de herramientas con bloqueos y so-
portes especiales en cada producto es
fundamental para obtener la mejor cali-
dad, un aspecto que siempre distinguió
a los discos Metelli.
Las máquinas herramientas de control
numérico junto al empleo de robot,
garantizan un alto grado de automati-
zación industrial, una gran productivi-
dad y una calidad constante durante el
Las mecanizaciones proceso de mecanizado. El empleo de
herramientas de cerámica para las ter-
minaciones garantiza que las toleran-
cias y la terminación superficial de las
bandas de frenado tengan una calidad
garantizada.
Después de la mecanización, los di-
scos son colocados en contenedores
metálicos y solo se retiran para realizar
un eventual tratamiento de pintura DSP
(véase capítulo siguiente), o directa-
mente para el empaquetado.
Para los discos ventilados, al finalizar
las fases de torneado, se realiza un
calibrado dinámico al 100%: cada di-
sco se controla y se calibra cuidadosa-
mente. Un correcto calibrado dinámico
garantiza la ausencia de vibraciones
que se generan en el volante y en el
vehículo, manteniendo los cojinetes de
los cubos de la rueda en condiciones
operativas ideales.
16
Especificaciones geométricas
Caja metálica con discos mecanizados Calibrado
17
En la mayoría de sus discos de freno,
Metelli también propone el tratamiento
superficial DSP (Disc Surface Protec-
tion).
Dicho tratamiento se utiliza para prote-
ger los discos de la corrosión (óxido) y
mantener las características funciona-
les a lo largo del tiempo, aunque los
discos estén expuestos por naturaleza
a agentes atmosféricos y corrosivos,
como la sal de las carreteras en invier-
no.
Dado que posee un sistema de última
generación completamente robotiza-
do para un tratamiento exclusivo de
sus discos, Metelli suministra los di-
scos con un tratamiento de protección
especial de la superficie, resistente a
los agentes atmosféricos y, simultáne-
amente, a altas temperaturas (400°C y
El tratamiento DSP superiores). La fase final del proceso
es un tratamiento en un horno conti-
nuo que permite que el revestimiento
se cocine y se adhiera establemente al
disco.
De esta manera, se obtiene una cober-
tura completa del disco, que le brinda
una protección duradera.
Horno continuo para cocción final
Disco durante la fase de pintado
18
Durante la fase de mecanizado y fue-
ra de proceso en la sala de metrología
se efectúan mediciones sistemáticas y
precisas. El proceso de producción es
controlado constantemente y sus po-
sibles “problemas” se mantienen bajo
Los controles de proceso
observación utilizando métodos de
control estadístico de proceso (SPC).
El ciclo de control, definido específica-
mente para cada disco, se realiza de
modo automático: esto garantiza que
los controles se realicen respetando
completamente lo establecido y que
puedan ser reproducidos.
Los resultados de las mediciones son
examinados para garantizar que cada
lote producido respete las especifica-
ciones del proyecto.
Instrumentación para controlar el disco en la sala de metrología
Disco de freno en la máquina de medición coordinada para un control dimensional completo
Estación de control dimensional en la máquina
19
Si bien la geometría es completamente
diferente, un tambor de freno cumple la
misma función de un disco.
La solución que utiliza el conjunto
tambores - zapatas nació histórica-
mente antes de la solución de discos
y pastillas, pero fue abandonada pro-
gresivamente en favor de esta última,
especialmente por la capacidad de
los discos y las pastillas para disper-
sar el calor generado por un frenado,
completamente superior respecto del
tambor. El conjunto zapata - tambo-
res, más económico, continúa siendo
utilizado en el tren trasero de algunos
vehículos, cuyas prestaciones no son
tan altas como para justificar el empleo
de los discos también en las ruedas
traseras. El tambor, como el disco, se
fabrica mecanizando una fusión de fun-
Los tambores de freno
dición de hierro. La geometría puede
ser diferente en apariencia, pero para
lograr tolerancias correctas y un meca-
nizado de alta calidad, los dispositivos
tecnológicos que se deben adoptar,
diferentes en los detalles, son esencial-
mente los mismos de los discos.
También en este caso, una fusión reali-
zada correctamente con una fundición
de hierro de buena composición quími-
ca y un ciclo de mecanizado preciso y
estudiado para ese fin, son las bases
indispensables para obtener un pro-
ducto de alta calidad.
Algunos tambores de freno terminados
20
En contraposición con la superficie de
frenado del disco, encontramos el ma-
terial de fricción de la pastilla: mate-
rial de consumo por excelencia, cuyas
características (mecánicas, térmicas,
de duración, etc.) muchas veces con-
trastantes, lo convierten en un compo-
nente nada sencillo de desarrollar.
Una buena pastilla de freno para un
coche de serie debe:
• Tener una buena duración;
• No ser excesivamente agresiva en el
disco;
• Poseer un buen coeficiente de fric-
ción, con la menor cantidad de va-
riaciones posibles, en un intervalo de
temperatura y presión amplio;
• Funcionar bien incluso en caso de
Las pastillas de freno
firme de carretera mojado;
• No hacer ruido;
• No provocar vibraciones;
• Resistir fuertes fatigas mecánicas;
• Reducir la transmisión de calor;
Una pastilla de freno típica y el aspecto superficial del material de fricción
• Resistir incluso bajo condiciones de
sobrecalentamiento;
• Respetar estrictamente las normati-
vas ambientales.
21
Una pastilla siempre está formada por
dos elementos principales: el soporte
y el material de fricción propiamente
dicho.
Sin embargo, la moderna pastilla de
freno revela una estructura articulada.
De hecho, según las distintas solucio-
nes de diseño, pueden encontrarse:
- una capa para mejorar las ca-
racterísticas físicas de toda la pastilla;
- una pintura en polvo, para proteger
las pastillas de la corrosión;
- muelles y clips para fijar las pastillas
al pistón de la pinza de freno;
- bulones y clips para sustituir piezas
de la pinza durante el cambio de pa-
stillas;
- una lámina “antivibrante” de varias
capas colocada detrás del soporte
para reducir vibraciones y ruidos;
- indicadores de desgaste para infor-Estructura de la pastilla de freno remarcada
mar al conductor que debe sustituir las
pastillas.
También hay detalles de dimensiones y
diseño para adaptar las pastillas a las
condiciones de uso específicas, como
geometrías del material de fricción con
biselado y ranurado, para mejorar las
características dinámicas y el perfil del
soporte de modo de interactuar efi-
cazmente con las pinzas y con el disco.
1. Material de fricción2. Underlayer3. Adhesivo4. Soporte metálico
5. Antivibrante6. Biselado7. Ranurado
22
Distintos tipos de soportes metálicos
El soporte metálico
El material de fricción
Generalmente, el soporte se fabrica en
acero cortado y se utiliza como base
para el material de fricción, transfirien-
do de manera uniforme el empuje que
deriva del pistón de la pinza de freno
hacia el material de fricción. Debe re-
spetar rigurosas tolerancias para poder
introducirse correctamente en las guías
de la pinza, y debe garantizar un buen
agarre del material de fricción. Por lo
tanto, a veces presenta orificios o si-
stemas especiales para aumentar la re-
sistencia a la separación.
Es el corazón y el componente princi-
pal de las pastillas, y de este material
depende la calidad del frenado y la se-
guridad de la conducción; su composi-
ción es un verdadero secreto industrial.
Las pastillas de freno evolucionaron
de manera exponencial a lo largo del
tiempo, en ocasiones mucho más de
cuanto evolucionaron los discos. Hasta
la mitad de los años ‘70, las pastillas se
fabricaban a base de amianto, lo cual
provocaba efectos devastadores para
el ambiente y la salud. Luego de que
este material cayera en desuso por mo-
tivos legales, se comenzó la búsqueda
de otros materiales, de tipo ferroso,
metálico, orgánico o cerámico. De he-
cho, debido a las características que
debe poseer, en las pastillas de freno
modernas el material de fricción es un
compuesto formado por un gran núme-
ro de materiales diferentes. Sin embar-
go, pueden considerarse cuatro tipos
de base, cada uno con características
diferentes:
- Semi-Metallic
Son pastillas compuestas por una ma-
triz de resina en la que se colocan fi-
bras metálicas, como acero, cobre y
otros, para garantizar resistencia y con-
ductividad térmica. Las características
positivas son una buena resistencia
mecánica, estabilidad a las altas tem-
peraturas, larga duración y costes de
fabricación reducidos; sin embargo,
son bastante ruidosas dado que las
fibras metálicas transmiten fácilmente
23
las vibraciones y tienden a consumir
el disco debido a la fricción metal/me-
tal.
- NAO (Non Asbestos Organic)
Están compuestas por materiales de
derivación orgánica o no metálica,
como fibra, caucho, vidrio o incluso
Kevlar. Teniendo en cuenta su con-
strucción, tienen poca resistencia
a altas temperaturas, se consumen
rápidamente, y generan mucho polvo,
pero provocan poco ruido, poca acción
abrasiva en el disco y baja toxicidad
para el medio ambiente.
- Low-Metallic
Son a base de NAO, con agregado
de metales como cobre y acero para
mejorar la conducción térmica y la resi-
stencia mecánica. Poseen característi-
cas intermedias entre los dos primeros
grupos.
- Ceramic
Están compuestas por materiales
cerámicos, que garantizan alta duración
y fricción, con otros componentes para
mejorar la conductividad térmica.
Dado que son duras y resistentes ge-
neran poco polvo y tienen una vida útil
extensa; sin embargo, la conductividad
térmica reducida las vuelve inestables
con la temperatura, y pueden rayar el
disco. Generalmente, el coste del ma-
terial y del proceso productivo es alto.
Presentadas alrededor de la década
del ‘80 en Japón, por el motivo pre-
valente del poco polvo, se incorpo-
raron muy lentamente en el mercado
Europeo, cada vez más interesado en
las problemáticas ambientales. Metelli
está desarrollando un material inno-
vador de tipo híbrido, que conjuga las
características positivas de los tipos
nombrados anteriormente, garantizan-
do un respeto estricto del medio am-
biente y la salud. De cualquier manera,
todas las pastillas deberían tener un
coeficiente de fricción ideal alrededor
de 0,40-0,45; demasiado bajo requie-
Pastillas de
competición
Las pastillas de competición tienen ca-
racterísticas peculiares con respecto a
las pastillas de uso en carretera. Alcan-
zan valores de fricción incluso superio-
res a 0,60, requiriendo la experiencia
del piloto para utilizarlas al máximo de
sus prestaciones. Las temperaturas en
juego se elevan notablemente, alcan-
zando fácilmente los 500 °C estables,
con picos de 800 °C. Por lo tanto, de-
ben utilizarse materiales especiales
que tienen costes de producción más
elevados que los tradicionales. Pueden
estar sujetos a altos niveles de ruido
re mayor fuerza en el pedal, con riesgo
evidente de alargar la distancia de de-
tención; demasiado alto, podría blo-
quear las ruedas. Por este motivo, es
difícil regular el frenado solo para de-
sacelerar.
24
Underlayer
Entre el soporte metálico y el material
de fricción es posible encontrar una
capa cuyo objetivo es mejorar 3 fun-
ciones particulares:
- Resistencia mecánica:
el material de fricción tiende a ser
frágil y está sujeto a rotura acciden-
tales en caso de caídas o tratamien-
to con herramientas (destornillador,
martillo, etc.). Dicha capa reduce las
fisuras provocadas por vibraciones
(edge lifting) y las roturas en general.
Además, mejora la fuerza de agarre
entre material de fricción y soporte.
- Reducción de las vibraciones:
Lamentablemente, las características
peculiares de los materiales de frenado
hacen que estos generen mucho rui-
do. La capa es útil para aislar la fuente
de las vibraciones (material de frena-
do) de la caja de resonancia acústica
(soporte metálico), y contribuye a que
la pastilla sea más silenciosa, incluso
en situaciones difíciles.
- Barrera de transferencia de calor:
El calor liberado por la frenada debe
mantenerse en el disco, que se utili-
za para disipar dicho calor, mientras
que un exceso de calor en la pastilla
y en el sistema de frenos puede tener
efectos negativos. Por este motivo, la
capa evita el sobrecalentamiento del
sistema de frenado, en especial del
pistón (las juntas de caucho pueden
dañarse) y del aceite (la viscosidad
puede variar y se puede perder fuerza
de frenado).
por la naturaleza constitutiva del ma-
terial. Metelli desarrolló dos líneas de
pastillas para el ámbito de racing: una
destinada al tuning y a las competicio-
nes ligeras, y una perfectiva para com-
peticiones extremas.
Underlayer
25
La pintura
Muelles y accesorios
Antivibrantes
La pintura de las pastillas de freno se
utiliza como barrera contra las corrien-
tes galvánicas, evita la formación de
óxido y tiene como función mejorar el
aspecto estético.
También es muy importante la conser-
vación de las marcas, necesarias por
motivos legales (homologación) y para
permitir la trazabilidad del producto.
Por supuesto, debe soportar las fatigas
mecánicas y térmicas, y mantenerse en
buen estado incluso deslizando en las
guías de la pinza.
Para reducir las vibraciones y garanti-
zar el retorno de la pastilla cuando ha
finalizado la acción de frenado, muchas
aplicaciones prevén un muelle para fijar
la pastilla al pistón de la pinza. De esta
Las vibraciones, principal motivo del
ruido, son un fenómeno intrínseco entre
dos superficies que crean fricción.
Por ello, incluso si no es posible impedir
que se genere ruido, es posible reducir
el impacto atenuando las vibraciones y
el desplazamiento de las frecuencias en
la banda inaudible.
Con este objetivo, a lo largo del tiempo
se desarrollaron dispositivos específi-
cos. En algunos casos, estos disposi-
tivos son masas fijadas en el soporte,
que varían la frecuencia de resonancia.
En otros casos, son amortiguadores
estáticos; y en otros, soluciones distin-
tas, como geometrías especiales, varia-
ciones de la distribución de fuerzas o
adhesivos específicos.
Los amortiguadores estáticos - o anti-
vibrantes - son láminas de materiales
compuestos, generalmente caucho-
acero-caucho, que se colocan sobre el
soporte (es decir, entre el soporte y la
pinza). Para poder cumplir dicha fun-
ción, estos dispositivos deben estar fija-
dos correctamente al soporte y amorti-
guar realmente las vibraciones.
Además, los antivibrantes contribuyen
al aislamiento térmico de la pinza, redu-
ciendo la posibilidad de sobrecalenta-
miento del sistema hidráulico.
manera, cuando el pistón retrocede, lo
hace junto con la pastilla.
El tamaño correcto y la calidad del
muelle permiten alojar la pastilla de ma-
nera simple y sin esfuerzo, y mantener la
fijación durante su vida útil.
Además, dado que para cambiar las pa-
stillas es necesario desmontar la pinza,
para volver a montarla es necesario uti-
lizar bulones con la punta revestida en
material de alta fricción y utilizar muelles
“planos” para mantener las pastillas en
su posición.26
Los materiales deben ser especialmente
adecuados: un caucho especial, capaz
de resistir las altas temperaturas que
alcanzan las pastillas (más de 400°C),
y acero armónico, capaz de amortiguar
las vibraciones. También existen solu-
ciones con adhesivos silicónicos, tipo
3M, cuyo objetivo es pegar las pastil-
las a la pinza y, por lo tanto, impedir la
vibración del soporte metálico y variar
la frecuencia de resonancia. Además,
se utilizan para facilitar la separación
entre la pastilla y el disco al finalizar el
frenado, para eliminar la fricción resi-
Varios tipos de antivibrante
dual y el ruido. Otras soluciones prevén
el desplazamiento de las frecuencias de
resonancia mediante variaciones de la
presión y asimetrías de las fuerzas en
juego, generadas por geometrías parti-
culares (biselados, pistones o soportes
asimétricos, etc.)
27
Sensor eléctrico de accionamiento Sensor eléctrico pegado Sensor acústico
pastillas y que tocan la superficie del
disco cuando las pastillas alcanzan un
nivel de desgaste predeterminado.
El rozamiento del muelle en el disco
produce un fuerte ruido, que induce al
conductor a cambiar de inmediato las
pastillas.
Son indudablemente más ventajosas
por la sencillez, el coste y la eficiencia,
pero requieren una tolerancia y calidad
elevadas, dado que no deben doblarse
mucho, no hacer demasiado ruido ni
dañar el disco. Los indicadores eléc-
tricos poseen cables en el material de
fricción, o cerca del mismo, a veces
con una sonda recubierta de material
aislante, para que cuando se consuma
por el rozamiento con el disco, se cree
un contacto eléctrico que enciende un
testigo en el cuadrante.
Es evidente que el coste de este siste-
ma es mayor y que requiere la atención
del conductor para sustituir las pastil-
las a tiempo.
También es crítica la calidad del indica-
dor, y el aislamiento debe soportar al-
tas temperaturas y la acción corrosiva
de la intemperie y de la sal.
Indicadores de
desgaste
Algunas pastillas poseen indicadores
de desgaste, que se utilizan para infor-
marle al conductor cuándo es necesa-
rio cambiar las pastillas.
Existen 2 tipos de indicadores:
- Mecánicos o acústicos
- Eléctricos
Los indicadores acústicos son muelles
que se encuentran en el borde de las
28
• Efecto “Judder”
Es una variación elevada del coefi-
ciente de fricción durante el frenado.
Depende de distintos factores, pero
el más importante es la inestabilidad
de la presión. El resultado es una vi-
bración del pedal y de la dirección, e
incluso una fuerza de frenado diferente
en las dos ruedas. Es peligroso porque
puede hacer que las ruedas pierdan
adherencia, pero de cualquier manera
es fastidioso y aumenta el estrés de
los neumáticos y del sistema de direc-
ción.
• Compresibilidad
Es una característica de la variación
del volumen, con la presión en el ma-
terial. Debe mantenerse dentro de lími-
tes determinados, dado que una ela-
sticidad excesiva del material provoca
una carrera larga del pedal, por lo que
se regula mal la frenada. Por el contra-
rio, una excesiva rigidez provoca una
carrera del pedal demasiado breve,
Prestaciones
dinámicas
Una de las características que debe te-
ner el material de fricción es la estabili-
dad del coeficiente de fricción en cual-
quier condición.
Naturalmente esto no es posible obte-
ner como valor absoluto, por lo que en
mayor o menor grado se presentan los
siguientes macro-efectos:
• Efecto “Fading”
Se trata de la pérdida de eficiencia con
la temperatura. Es especialmente peli-
groso en caso de conducción en ba-
jada, con carga elevada. En pastillas
de baja calidad, este efecto comienza
cerca de los 150-200 °C y el coeficien-
te de fricción disminuye rápidamen-
te. ¡Es el origen de accidentes donde
comentadores inexpertos afirman “se
rompieron los frenos”!
Las pastillas de alta calidad, como las
Metelli, mantienen una eficiencia con-
stante hasta más de 500°C, garanti-
zando un frenado correcto, incluso en
condiciones críticas.
• “Scorching”
El “scorching” es un tratamiento tér-
mico de la superficie a alta tempera-
tura, que evapora parte de las resinas,
mejorando la eficiencia de la pastilla
en las primeras frenadas, quedando
inmediatamente “listas para utilizar”.
De hecho, si falta este tratamiento,
al instalar pastillas nuevas se genera
un gran calor que quema las resinas
en la superficie, creando vapor que
funciona como cojín de aire entre las
pastillas y el disco, lo cual disminuye
considerablemente el coeficiente
de fricción. Posteriormente, el calor
transmitido quema las resinas a ma-
yor profundidad. Por lo tanto, los va-
pores generados quedan profundos y
difusos dentro del material (que no es
compacto como parece, sino que es
poroso).
29
con el riesgo de “clavarse” cuando no
se desea.
• Dureza
Las pastillas, que están destinadas a
desgastarse por naturaleza, no deben
dañar el disco. Naturalmente, un cier-
to desgaste en el disco es normal; sin
embargo, no son normales las estrías
o la pérdida de la planitud del disco,
debido a una agresividad excesiva de
las pastillas.
• Estabilidad
Es necesario que el comportamiento
de las pastillas sea constante duran-
te toda su vida útil. Por este motivo,
el comportamiento dinámico no debe
variar con el consumo de las pastil-
las.
• Consumo
Incluso si son un material de consumo,
como se detalla anteriormente, las pa-
stillas deben durar un período largo de
tiempo en la vida útil del coche. No es
fácil decir cuánto, dado que el con-
El diseño y la
producción
Teniendo en cuenta la cantidad y la
complejidad de las características ne-
cesarias para lograr pastillas de freno
que respeten todos los parámetros
descritos anteriormente de manera
sintética, su diseño y técnica de pro-
ducción son extremadamente difíciles
y críticos. En Metelli, cada fase del pro-
ceso se planea rigurosamente y se tie-
ne bajo control.
En el laboratorio de Investigación y
Desarrollo se prueban y se desarrollan
continuamente materiales de fricción
nuevos cada vez mejores; allí también
se realiza el diseño, donde las geome-
trías de las pastillas y los accesorios,
si bien respetan los parámetros, se
adaptan a las condiciones particulares
de nuestro producto. La producción
prevé controles de calidad rigurosos
de los materiales y de los procesos
productivos para garantizar un produc-
to con características constantes y de
alto valor agregado. Todo ello porque
las pastillas son una pieza de seguri-
dad crítica. Un correcto frenado puede
significar la diferencia entre la vida y
la muerte del conductor o de los pe-
atones. Para Metelli, la seguridad y la
calidad de las pastillas no está sujeta a
compromisos o a revisiones de costes,
nuestra misión es ofrecer la mayor se-
guridad posible.
sumo depende de muchos factores
(condiciones de la carretera, tipo de
conducción, ambiente, etc.). pero una
duración de 40/50.000 Km es un buen
promedio.
30
Así como las pastillas trabajan contra la
banda de frenado del disco, las zapa-
tas trabajan en el diámetro interno del
tambor de freno.
Si se observa la estructura de la zapata
se notan inmediatamente dos grandes
diferencias con respecto a la pastilla:
• Una superficie de contacto netamen-
te mayor
• Menor espesor de la capa del mate-
rial de fricción
Las zapatas de freno
Inmediatamente se reconoce cómo las
presiones que se ejercen son general-
mente inferiores respecto a la presión a
la que se somete una pastilla de freno.
La superficie de contacto con la fundi-
ción de hierro es mayor.
La eficacia de frenado de una solu-
ción de tambor no es inferior a un di-
sco, pero tiene una capacidad superior
para soportar las altas temperaturas
y disipar mejor el calor que se genera
durante el frenado. Las disposiciones
de construcción tecnológicas parecen
análogas: de hecho, incluso en las za-
patas existe un soporte metálico (más
complejo), que sostiene el material de
fricción propiamente dicho. Sin em-
bargo, las diferencias son muchas, ya
sea por la mecánica de accionamiento
diferente, o por la función de frenado
propiamente dicha. De hecho, en los
vehículos modernos los tambores se
utilizan solo en el eje trasero, para esta-
bilizar la frenada.
Por lo tanto, el coeficiente de fricción
es menor, dado que no debe bloquear
las ruedas incluso si no existen dispo-
sitivos ABS.
Debido a la mecánica de funcionamien-
to se debe notar que mientras las pa-
stillas se presionan directamente con-
tra el disco con un empuje ortogonal, el
cilindro actúa solo en un extremo de las
zapatas mientras que el otro se apoya
a un bloque fijo que sirve de palanca.
Por lo tanto, la presión no se distribuye
correctamente y el consumo del mate-
rial de frenado no es uniforme.
Esto conlleva a la necesidad de regu-Una serie de zapatas de freno pre-montadas
31
lar la posición de las zapatas utilizando
dispositivos complejos y regulaciones
incrementales y, además, la necesidad
de sustituir las zapatas después de un
consumo de material de fricción relati-
vamente modesto.
La técnica de construcción que dife-
rencia sustancialmente las pastillas de
las zapatas se debe a que en las se-
gundas no existen situaciones críticas
térmicas, dado que la temperatura de
funcionamiento no debe superar los
100 °C. Esta diferencia básica consiste
en que el material de fricción es lineal
y el soporte metálico más complejo y
costoso. Por este motivo, en el pasado
era más económico volver a utilizar el
soporte metálico en el que se adhería
un material de fricción nuevo, luego
de haber retirado el material anterior
desgastado.
Dicha técnica fue abandonada progre-
sivamente, dado que cada vez era me-
nos económica y estaba sujeta a criti-
cidades por la calidad de los distintos
componentes.
La búsqueda progresiva de soluciones
de mayor calidad y de valor agregado
volvió más interesante para el mercado
el uso del kit de zapatas pre-montadas
y pre-reguladas.
Estos son productos que evitan el
montaje y desmontaje de los muelles
y el mecanismo de regulación de las
zapatas, con un ahorro de tiempo y de
seguridad del montaje.
1. Cilindro de freno2. Plato de la rueda3. Tambor de freno4. Material de frenado5. Auto-regulación6. Zapatas de freno32
Diseño y producción de zapatas
Zapatas para freno de estacionamiento
El soporte metálico de construcción
compleja debe ser sometido a mecani-
zaciones de precisión y a controles ri-
gurosos, para garantizar una curvatura
y una ortogonalidad perfectas.
El material de fricción debe ser diseña-
do y fabricado correctamente para
presentar un coeficiente de fricción
preciso. Además, debe garantizarse
una adherencia perfecta con el tambor
desde la primera instalación, para po-
der desarrollar eficazmente la función
auxiliar del freno de estacionamiento.
En Metelli se conocen todos los posi-
bles problemas y se controlan y anali-
zan todos los materiales. Cualquier tipo
de modificación del estándar se evalúa
rigurosamente.
Un caso particular son las zapatas uti-
lizadas exclusivamente para los frenos
de estacionamiento.
De hecho, existen discos traseros que
poseen tambor. Dichos discos se de-
nominan comúnmente “drum-in-hat”,
dado que su forma es similar a la de un
sombrero.
Un sistema similar al del tambor se uti-
liza en el cubo, pero en este caso solo
sirve como freno de estacionamiento.
Se utilizan como freno de servicio las
pastillas traseras.
33
Los discos y las pastillas Metelli son
sometidos a ensayos rigurosos que
pueden realizarse en un banco de
prueba, pero que también pueden en-
sayarse directamente en la carretera,
controlando el comportamiento de los
componentes en un ambiente real de
uso, seleccionado según el tipo de en-
Los ensayos de Metelli en discos y pastillas de freno
sayo que se desea realizar.
Utilizando un banco de prueba determi-
nado, nuestros discos son sometidos
a ensayos de prestaciones y duración
para que se compruebe su compor-
tamiento específico según el tipo de
pastillas en diferentes condiciones de
prueba, repetibles cuidadosamente.
De la misma manera, se pueden com-
binar las pastillas con distintos discos
para obtener resultados independien-
tes para ambos productos, y evaluar
la combinación ideal entre discos y pa-
stillas Metelli.
Los ensayos pueden abarcar aspectos
generales del comportamiento solo del
disco, solo de las pastillas o del siste-
ma disco-pastilla; también pueden ser
pruebas muy específicas para investi-
gar aspectos particulares (la capacidad
de dispersión del calor, la resistencia
al desgaste, el nivel de ruido, la resi-
stencia a la fatiga térmica, el compor-
tamiento en condiciones de humedad,
etc.).
En el laboratorio, Metelli tiene dos
bancos dinamométricos diseñados y
fabricados especialmente para reali-
zar ensayos con discos y tambores de
freno: cada banco simula la masa de
un vehículo que debe frenar utilizando
grandes volantes acelerados en rota-
ción por un potente motor eléctrico, y
posteriormente frenados por el disco o
por el tambor de prueba, con software
exclusivos desarrollados para simular
también el comportamiento en carrete-
ra o incluso en competición.
La llegada de Stelvio, un banco de prueba muy exigente para el sistema de frenado
34
En este esquema se pueden observar
los componentes principales del banco:
1. El motor eléctrico para acelerar los
volantes y el disco
2. La serie de volantes colocados para
generar la inercia correcta
3. La pinza de freno con las pastillas
correspondientes
4. El disco de freno de prueba
5. El sensor que detecta el par de frena-
do aplicado
Gracias a la estructura de nuestros ban-
cos de prueba, y para investigar todos
los aspectos del comportamiento de
nuestros productos, podemos realizar
una gran variedad de ensayos diferen-
tes, entre los cuales podemos nombrar:
• Pruebas del par de frenado constante
• Pruebas de energía disipada constan-
te
• Pruebas con disco mojado
• Pruebas de resistencia a la fatiga tér-
mica
El frenado es un fenómeno transito-
rio, en el arco de pocos segundos la
velocidad se pone en cero (o se re-
duce considerablemente) y casi toda
la energía del vehículo se transfiere a
las bandas de frenado de los discos.
En poco tiempo cambian la velocidad,
la temperatura y la fatiga mecánica: el
mismo coeficiente de fricción entre di-
sco y pastilla sufre variaciones durante
el frenado y esto se acentúa realizan-
do una serie de frenadas sucesivas y
rápidas. Por lo tanto, es necesario eva-
luar el comportamiento de los discos
Estructura del banco de prueba dinamométrico
35
Ejemplo de variación del coeficiente de fricción durante el frenado
Uno de nuestros bancos de prueba dinamométricos
y de las pastillas de freno en cualquier
momento del frenado, para evaluar las
variaciones del coeficiente de fricción
instantáneo, y no solo como un efecto
general del frenado.
Además de las pruebas en laboratorio,
es fundamental efectuar pruebas en
carretera, dado que ningún banco di-
namométrico puede sustituir jamás un
evaluador experto que indica las sen-
saciones de confort, precisión, estabili-
dad, ni tampoco simular la infinidad de
variaciones del ambiente en meses de
conducción en carretera: temperatura
externa, hielo, sal, agua, polvo, etc.
Todas estas pruebas para beneficiar a
nuestros clientes.
36
Discos y pastillas, como zapatas y
tambores, son componentes expue-
stos naturalmente al desgaste y, por lo
tanto, DEBEN SER sustituidos periódi-
camente para garantizar la seguridad
del vehículo.
Siempre conviene realizar una inspec-
ción de los frenos de nuestro vehícu-
lo cada vez que se realiza un control
técnico o un cambio de aceite, y se
recomienda controlar cada 20.000 Km
aprox.
Dejando a criterio del mecánico la de-
cisión final, como indicación general
se recomienda la sustitución en los si-
guientes caso:
DISCOS
• Espesor cercano al límite mínimo in-
¿Cuándo se deben sustituir los discos y las pastillas?
dicado en el disco;
• Presencia de grietas o surcos;
• Presencia de color oscuro o no
uniforme;
• Deformación.
PASTILLAS
• Indicación por parte del dispositivo
específico (eléctrico o acústico);
• Espesor del material de fricción
cercano a 2-3 mm;
• Consumo anómalo o irregular;
• Deformación del soporte;
• Presencia de residuos de carretera
(clavos,
piedras, etc.).
Cuando se sustituyen discos o tambo-
res, se recomienda sustituir también el
material de fricción (pastillas y zapa-
tas): montar material de fricción usado
en un disco o tambor nuevo provocará
inevitablemente un desgaste no unifor-
me de la banda de frenado.
37
Luego de haber sustituido los compo-
nentes de freno en un vehículo, con-
viene asentarlos para que los com-
ponentes nuevos puedan acoplarse
perfectamente.
De hecho, estos componentes no tie-
nen un contacto uniforme entre la ban-
da de frenado del disco/tambor y la
superficie de la pastilla / zapata. Por lo
tanto, las presiones ejercidas durante
las primeras frenadas se distribuyen
en una superficie reducida respecto de
una condición de funcionamiento nor-
mal.
Rodaje Instrucciones y precauciones de se-guridad para un montaje correcto
Introducción
Cada operación relacionada con la su-
stitución de un disco, de un tambor de
freno o incluso solo de las pastillas o
de las zapatas, debe ser realizada con
la máxima atención: el sistema de fre-
nado es un sistema de seguridad,
por lo tanto un montaje incorrecto de
cualquier componente puede ocasio-
nar un funcionamiento erróneo de todo
el sistema con posibles consecuencias
para la seguridad de sus ocupantes.
Como regla general, todas las ope-
raciones, incluso las más simples,
deben ser realizadas en ambiente
seguro: De hecho, Metelli recomienda
trabajar siempre con las herramientas
adecuadas y en condiciones de segu-
ridad para el ambiente y para la perso-
na.
38
Sustitución del disco de freno y de las pastillas de freno correspondientes
1. Levantar el vehículo del suelo de ma-nera estable y segura; acceder al área
de trabajo retirando la rueda para ac-ceder fácilmente a la zona del disco
2. Leer y respetar siempre las indicacio-
nes de operaciones especiales sumi-nistradas por el fabricante del vehículo
3. Controlar la existencia de posibles co-nexiones eléctricas para los sensores de
desgaste de la pastilla. Desconectarlos
prestando atención a no dañar el conector
4. Aflojar los tornillos de bloqueo y liberar
la pinza de freno para retirarla de su alojamiento
5. Apoyar la parte móvil de la pinza de
freno desmontada anteriormente en
un soporte; por ningún motivo dejarla colgando del tubo de aceite del freno
6. Una vez apoyada de manera estable la parte móvil de la pinza, es posible retirar
también la parte fija de la pinza
39
7. Desenroscar todos los tornillos de
fijación que bloquean el disco en el cubo y luego retirar el disco del freno
8. Controlar atentamente el estado de
las tuberías del aceite. Si presentan fisuras o marcas de desgaste de la goma, sustituirlas inmediatamente
9. Antes montar cualquier componen-te nuevo, limpiar el plano del cubo
de la rueda con papel de lija (tam-bién es posible utilizar una espátula metálica)
10. Controlar la variación del espacio
del cubo limpio utilizando un com-parador magnético, ejecutando una rotación completa del cubo; un valor de desplazamiento superior a pocas décimas puede indicar posibles pro-blemas en el cubo de la rueda, en los cojinetes o incluso en el vástago de la junta homocinética, y requiere una verificación específica
11. Antes de montar las pastillas nuevas, es necesario que los pistones de la pinza retrocedan para tener el espa-cio suficiente y colocar las pastillas con el material de fricción (que son más gruesas que las desgastadas). Se deben comprimir los pistones
de la pinza de freno utilizando una
herramienta adecuada
40
15. Volver a montar la parte fija de la
pinza de freno, utilizando tornillos
de fijación nuevos con resina ade-
cuada para evitar que se salgan,
y apretar con el par mediante una llave dinamométrica y respetando las indicaciones de apriete que el fabri-cante recomienda
13. Volver a montar los tornillos de blo-
queo del disco, controlando el esta-do general, asegurándose de que la rosca no esté dañada y que la cabeza del tornillo esté en buen estado
14. Volver a controlar el desplazamien-
to con el disco de freno nuevo y ase-gurarse de que gire correctamente, sin oscilaciones anómalas; la oscila-ción total en el arco de un giro com-pleto nunca debe superar los 0,1 mm
12. Montar el disco de freno nuevo en el cubo con la superficie limpia. Si el disco se suministra con tratamiento DSP (Disc Surface Protection), no eliminar el tratamiento de las bandas de frenado; de lo contrario, se reco-mienda una limpieza de las bandas con detergente para retirar la pro-tección
41
16. Montar las pastillas de freno nue-
vas en el lado de la pinza con los pistones y en la parte fija, asegurán-dose de que el montaje se realice de manera estable y que el perfil de las pastillas se encuentre correctamen-te en el alojamiento. Para tener un mejor contacto entre la pastilla y el disco desde el comienzo, se reco-mienda pulir levemente el material de fricción de la pastilla de freno en sus aristas antes de ensamblarla en la pinza
17. Colocar los tornillos de fijación
nuevos en la parte móvil de la pin-za y luego volver a colocarla en su posición
18. Conectar el cable del sensor de
desgaste de la pastilla, prestando atención para no dañar el cable y su conector
19. Enroscar los tornillos de la pinza; también en este caso es importan-te apretar con el par de apriete
controlado utilizado una llave dina-mométrica y respetando las indica-ciones de apriete que el fabricante recomienda
42
20. Volver a montar los otros compo-nentes de la pinza (clips metálicos u otros componentes similares)
21. Asegurarse de que los bulones de
la rueda se encuentren en buen
estado, y colocar en las roscas un producto de protección anti-óxido
22. Finalmente, volver a montar la rue-
da apretando los bulones con lla-
ve dinamométrica, respetando las indicaciones del fabricante
Sustitución del tambor de freno y de las za-patas de freno corre-spondientes
1. Levantar el vehículo del suelo de ma-nera estable y segura; acceder al área
de trabajo retirando la rueda para acceder fácilmente a la zona del tam-bor
2. Leer y respetar siempre las indica-
ciones de operaciones especiales
suministradas por el fabricante del vehículo
43
3. Retirar los tornillos que fijan el
tambor, prestando atención para no dañar la cabeza
4. Una vez retirados todos los tornillos de fijación, retirar el tambor
5. Retirar el muelle inferior que se en-
cuentra entre las dos zapatas. De ser necesario, utilizar un destornillador o cualquier otra herramienta adecuada
6. Retirar los clips metálicos que se
encuentran a los lados de las za-
patas, prestando atención para no deformarlos dado que luego serán utilizados nuevamente
7. Retirar la tapa metálica central. De ser necesario, utilizar un destornil-lador grande o un instrumento para hacer palanca
8. Desenroscar y retirar la tuerca cen-
tral que se encuentra debajo de la tapa de chapa
44
9. De ser necesario, retirar el cubo cen-tral en el que se encuentra fijado el tambor
10. Una vez retirado el cubo central, es posible retirar las zapatas de su
alojamiento
11. Retirar el cable del freno de esta-
cionamiento. De ser necesario, uti-lizar una herramienta pero prestar atención para no dañar el cable du-rante su extracción
12. Para montar las zapatas nuevas, pri-mero se deben posicionar los dos
pernos laterales nuevos en su aloja-
miento en el plano de la rueda
13. Enganchar el cable del freno de
estacionamiento y asegurarse de que esté introducido correctamen-te en su alojamiento
14. Si se utiliza el Rapid Kit, retirar
el espaciador de plástico colo-
cado entre las dos zapatas. Solo se utiliza para mantener el muel-le en posición y debe ser retirado antes de colocar las zapatas en su
45
15. Luego de haber colocado las za-patas en el plato de la rueda, ase-
gurarse de que los extremos de
las mismas estén correctamente
acoplados con los pistones del
alojamiento. Si, por el contrario, se utilizan zapatas estándar, se de-
ben desmontar los muelles y el
regulador de las zapatas viejas, y
volver a montar todo el conjunto
en las nuevas, prestando especial atención a montar las piezas exac-tamente como estaban en las zapa-tas desmontadas.
16. Volver a colocar los dos clips metáli-
cos en los pernos correspondien-
tes. Esto asegura las zapatas nuevas en su posición. De ser necesario, uti-lizar una pinza y asegurarse de que lo pernos estén colocados correcta-mente en los alojamientos
cilindro; prestar atención para que la parte metálica de las zapatas no toque los capuchones del cilindro
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18. Volver a colocar el tapón metálico
central de protección de la tuerca y posicionarlo en el alojamiento de manera estable. De ser necesario, utilizar un martillo de plástico
19. Pasar tela abrasiva o papel de lija
fino para eliminar el óxido y la su-ciedad de la superficie del plano del cubo (también es posible utilizar una espátula metálica). Al finalizar, limpiar la superficie y utilizar aire comprimi-do para eliminar posibles residuos del papel de lija
20. Probar a colocar el tambor en el
alojamiento para controlar que se pueda montar correctamente
17. Volver a colocar el cubo central
y apretar la tuerca que lo bloquea utilizando una llave dinamométrica, y
respetar exactamente los valores
de los pares indicados por el fabri-
cante del vehículo
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21. Si el tamaño de las zapatas nuevas fuera excesivo, es necesario inter-
venir en el mecanismo de regula-
ción de la holgura de las zapatas
para reducir su apertura y que sea posible montar correctamente el tambor; utilizar un destornillador para desbloquear el mecanismo de recuperación de la holgura y regu-lar la longitud con mucha atención, teniendo en cuenta la delicadeza de los componentes.
22. Una vez que las zapatas fueron re-guladas, es posible posicionar cor-rectamente el tambor nuevo en el alojamiento
23. Una vez que el tambor nuevo fue colocado, es posible apretar nue-
vamente los tornillos que lo fijan, respetando los valores de los pa-
res que indica el fabricante del
vehículo
24. Controlar el accionamiento correc-to del freno de estacionamiento y, de ser necesario, regularlo como se indica en el manual de instruc-ciones del vehículo
25. Finalmente, volver a montar la
rueda apretando los bulones con
llave dinamométrica, respetando las indicaciones del fabricante
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Discos de freno: tipos de daños
Fase de rodaje no respetada: El disco
presenta un color azul violáceo debido
a un sobrecalentamiento. Sobreca-
lentamientos de este tipo alteran las
características mecánicas de la fundi-
ción de hierro dado que se produce un
cambio en la estructura molecular del
material.
Consecuencias: Ligera vibración ini-
cial que aumenta progresivamente.
Apriete erróneo de los tornillos:
Formación de grietas en el plano de
contacto con el cubo debido a una se-
cuencia errónea del par de apriete de
los tornillos. El apriete erróneo de los
tornillos provoca una deformación del
plano de fijación, incluso si este no pre-
senta grietas visibles.
Consecuencias: Vibraciones durante
el frenado.
Temperatura de funcionamiento
excesiva/uso intensivo: El disco pre-
senta grietas en la banda de frenado
debido a fatiga térmica. Este problema
se manifiesta generalmente debido a
un uso intensivo cuando el espesor de
las bandas de frenado alcanzó o se en-
cuentra cerca del TH mín.
Consecuencias: Vibración durante el
frenado.
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Cuerpos extraños entre las pastillas y
la banda de frenado: La banda de fre-
nado presenta surcos circulares profun-
dos.
Consecuencias: Ruido durante el fre-
nado con menor eficiencia debido a la
disminución de la superficie en contacto
con la pastilla.
Limpieza INADECUADA del plano de
apoyo del cubo: El disco presenta zo-
nas de distinto color debido a una lim-
pieza inadecuada del plano de apoyo
del cubo de la rueda.
Consecuencias: Vibración durante el
frenado y ruido.
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Pastillas y zapatas de freno: tipos de daños
Caídas y forzamientos: El material de fricción presenta señales de fragilidad. Es suficiente haber caído al suelo o ser forzado con un destornillador o un mar-tillo para provocar fisuras o daños en el material. Consecuencias: Rotura del material de fricción.
Montaje incorrecto o pinzas daña-
das: Montaje incorrecto o guías de las pinzas dañadas provocan un bloqueo en el desplazamiento de las pastillas, mientras que el pistón sigue presionan-do.Consecuencias: Pliegues del soporte o separación del material de fricción.
Uso en discos desgastados: La pre-sencia de fisuras profundas demue-stra que el disco no se encontraba en buenas condiciones, y consumió la pa-stilla de manera anormal. Las fuerzas en juego se distribuyen de manera no uniforme y aumentan la amplitud de las vibraciones. Consecuencias: Ruido y vibraciones. 51
Falta rectificación de los bordes: Si las pastillas deben ser acopladas a di-scos usados, se deben pulir los bordes de las mismas para evitar interferencias con las aristas de desgaste del disco.Consecuencias: Ruido durante el fre-nado y menor eficiencia debido a un contacto reducido con el disco.
Pinzas ineficientes: El empuje del pi-stón es irregular y/o el desplazamiento es dificultoso. La presión no es unifor-me, las pastillas tienden a mantenerse en contacto con el disco y el consumo de las pastillas es irregular. Consecuencias: Vibraciones, ruido y consumo elevado.
No se utilizaron antivibrantes: a veces, los antivibrantes son suministrados como accesorios. Si no se usan no obstaculizan la propagación de vibraciones.Consecuencias: Ruido.
Conducción con freno de estaciona-
miento accionado: El tambor y las za-patas alcanzan temperaturas elevadas de >200 °C. Consecuencias: pérdida de las ca-racterísticas y separación del material de frenado.
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NOTAS
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